Dynamic behaviors of the impact damper are studied experimentally and numerically. In order to investigate wide range of excitation frequencies and amplitudes, a simple but high amplifying and bias-free experimental setup is designed. Experiments focused on the harsh operation condition demonstrate Accelerated mass loading which not only deteriorates the performance of the impact damper but also involves the structural resonance which should be avoided for the stability of the system. In the previous studies, instability or deterioration of the performance was reported for the off resonance frequency region. But this paper shows that the performance deterioration and structural resonances can be predicted. Using finite element modeling and analysis, accurate system parameters were derived and used for the numerical modeling employing the conservation of the momentum. Numerical study of the transient responses using 4th-order Runge-Kutta method demonstrates general performance of the system, and shows that accelerated mass loading phenomenon is deeply related with the vibration amplitudes and the mass of the auxiliary system.
A safety helmet is a personal protective equipment to protect the head from falling and flying objects. A safety helmet has the maximum delivered impact force as shock absorption performance, the lower delivered impact force the better performance, which was not a controlled variety during manufacturing safety helmet. Accordingly there were some difficulties in establishing the standard for improved performance as there was not a clear controllable impact force for improved performance. In this study the shock absorption performance was intended to be found as coefficient of restitution related to impulse. As a research method, a coefficient of restitution during the absorption of shock was calculated using the impulse transferred to pharynx utilizing the safety helmet shock absorption performance testing device based on the theory of momentum and impulse. The estimated impulsive force curve was derived assuming that shock was not absorbed using the measured data. The sample was selected as tested goods of ABS material for safety certification available mainly in the market. As a result of study, the maximum delivered impact force of safety helmet made by a domestic safety certified a company was 735 N, and its coefficient of restitution proved to be 0.64. The smaller coefficient of restitution is, the lower maximum delivered impact force and the higher shock absorption performance. The coefficient of restitution can be used as a performance index of safety helmet.
The problem of determining the 3-demensional motion of any two rough bodies after a collision involves some rather long analysis and yet in some points it differs essentially from the corresponding problem in tdwo dimensions. We consider a special problem where two rough ellipsolids moving in any manner collide, and analyze the three dimensional impact process with Coulomb friction and Poisson's hypothesis. The differential equations that describe that process of the impact induce a flow in the tangent velocity space, the flow patterns characterize the possible impact cases. By using the graphic method in impulse space and numerical integration thchnique, we analyzed the impact process inall the possible cases and presented the algorithm for determining the post-impact motion. The principles could be applied to the general problem in three dimensions. We verified the effectiveness of the analysis results by simulating the numerous significant examples.
본 연구에서는 충돌속도가 다르지만, 총 충돌에너지는 동일하게 유지한 상태에서 충돌을 가했을 때 발포 고분자의 응력-변형률 관계와 충돌에너지 흡수 특성에 관하여 고찰하였다. 이는 충돌시 관성과 변형률 속도에 변화를 주어 재료의 반응거동 및 특성을 파악하기 위함이다. 두가지 다른 밀도(64 $kg/m^3$, 89 $kg/m^3$)를 갖는 발포고분자시편에 대한 준정적시험과 충돌시험이 수행되었다. 또한 Sherwood-Frost 모델과 임펄스 모멘텀 이론의 두가지가 연성된 방정식을이용하여 발포고분자의 구성방정식으로 제안하였다.\ 제안된 구성방정식을 이용하여, 응력변형률 선도를 구하고, 충돌시험결과와 비교하여, 본 구성방정식이 우수하게 결과를 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
A theoretical energy-based model to capture the mechanical response of thick woven composite laminates, which are used in such applications as maritime or aerospace, to high-velocity impact was developed. The dependences of the impact phenomenon on material and geometrical parameters were analysed making use of the Vaschy-Buckingham Theorem to provide a non-dimensional framework. The model was divided in three different stages splitting the physical interpretation of the perforation process: a first where different dissipative mechanisms such as compression or shear plugging were considered, a second where a transference of linear momentum was assumed and a third where only friction took place. The model was validated against experimental data along with a 3D finite element model. The numerical simulations were used to validate some of the new hypotheses assumed in the theoretical model to provide a more accurate explanation of the phenomena taking place during a high-velocity impact.
Tracking the motion of tennis balls is a challenging task in using cameras around the tennis court. The most important instance of the tennis trajectory is the time of impact and touch the court which in some cases could not be detected precisely. In the present study, we aim to present a novel design of tennis balls equipped with nano-sensors to detect the touch of the ball to the court. In the impact instance, tennis ball receives significant acceleration and change in the linear momentum. This large acceleration could deform a small-beam structure with piezoelectric layer to produce voltage. The voltage could further be utilized to produce infrared waves which could be easily detected by infrared detection sensors installed on the same video cameras or separately near the tennis court. Therefore, the exact time of the impact could be achieved with higher accuracy than image analyzing method. A detailed dynamical property of such sensors is discussed using nonlinear beam equations. The results show that within the acceleration range of tennis ball during an impact, the piezoelectric patches of the nano-sensors in the tennis ball could produce enough voltages to propagate infrared waves to be detected by infrared detectors.
We studied aluminum cluster deposition using molecular dynamics simulation. We investigated the variations of the cluster momentum and the impulse force during collisions, and found that the close-packed cluster impact has some of properties of the single particle collision and the linear chain collisions. We also simulated the series of energetic cluster deposition with energy Per atom. When energy Per atom in cluster has some eV rather than very low, the intermixing occurred easily in growth film and we can obtain a good film without subsequent annealing process.
본 논문에서는 자동차 충돌사고 재구성에 직접 적용이 가능하도록, 주어지는 두 차량의 충돌후 속도, 차량에 관한 간단한 물성치와 기하학적 상대 위치들에 근거하여 충돌 직전 속도 성분들을 계산하는 소위 충돌 거동에 대한 역해석 방법을 제시한다. 또한, 제시하는 역해석 방법이 실용적 의미를 가지게 하기 위해서, 충돌 후 조건들로부터 반발계수와 역적비에 대한 적절한 추정 방법과 더불어 충돌 변형으로부터 유추할 수 있는 충돌 과정동안의 에너지 손실에 근거한 역해석 방안도 포함한다. 실차충돌 실험자료의 분석 결과에 따르면, 역적-운동량이론에만 근거한 역해석 결과뿐만 아니라 에너지 손실에 근거한 역해석 결과도 실험 결과와 좋은 일치를 보여주고 있다 강체역학의 범주내에서 역해석을 수행할 수 없는 공통속도 조건과 같은 경우나 반발계수에 관한 추정결과가 적절하지 않게 되는 등 단지 역적-운동량이론만을 이용한 해석 결과가 미흡한 경우에는 에너지 손실에 근거한 역해석 방법을 보완적으로 활용할 수 있을 것이다. 본 논문에서 제시한 충돌 과정 역해석 결과는 자동차충돌 해석 결과 및 충돌 전·후 거동에 대한 역미끄럼 해석 결과와 유기적으로 결합하여 자동차 충돌 사고 전 과정에 대한 직접적인 역해석을 수행할 수 있는 사고 재구성 패키지의 개발을 기대할 수 있다.
본 연구에서는 해일표류선박의 충돌이 해일피난건물로 선정된 철근콘크리트 건축물의 안전성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 충돌속도, 선박의 질량 및 선박의 길이를 변수로 한 진자를 이용한 축소 충돌실험을 실시하여, 건축물의 응답에 영향을 미치는 최대 충돌력, 충돌시간, 충돌파형 형상, 반발계수 등에 대한 기본적인 물리량 변동추이를 상세히 평가하였다. 그 결과, 충돌파형 형상은 대부분의 실험결과에서 삼각형 분포가 나타났으나, 충돌실험체의 길이의 증가에 따라 사다리꼴에 가까워지는 것을 알 수 있었다. 이는 건축물의 응답에 영향을 미치는 충격량 (충돌력 파형의 면적)을 산정함에 있어 매우 중요한 결과이다. 또한 반발계수는 충돌속도의 대소에 관계없이 일정하나, 충돌체의 질량 및 길이에 의해 변화하며, 단위길이당 질량으로 정리하면 반발계수의 변동이 평가가능함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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