Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.4
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pp.22-30
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2011
This study analyzes harmonic vibration with natural frequency according to the configuration of damper clutch. In the case of double spring, equivalent stress at same direction of the revolution at inner and outer coil spring is over 30% as compared with at its opposite direction. Natural frequency or harmonic response with maximum deformation in case of the less coil pitch is below 3Hz as compared with in case of the more coil pitch. As the coil pitch of damper spring as the case 2 or 4 becomes smaller, its mass and deformation can be large. In these cases, spring constant and natural frequency become smaller. In the case 5 or 6 of double spring at natural vibration or harmonic response, the frequency becomes over 300Hz. As the result of this study is applied by the design of damper spring, the damage at its connected part is prevented and the durability can be predicted.
The goal of this paper is to determine the eigenvalues of a uniform rectangular plate carrying any number of spring-damper-mass systems using an analytical-and-numerical-combined method (ANCM). To this end, a technique was presented to replace each "spring-damper-mass" system by a massless equivalent "spring-damper" system with the specified effective spring constant and effective damping coefficient. Then, the mode superposition approach was used to transform the partial differential equation of motion into the matrix equation, and the eigenvalues of the complete system were determined from the associated characteristic equation. To verify the reliability of the presented theory, all numerical results obtained from the ANCM were compared with those obtained from the conventional finite element method (FEM) and good agreement was achieved. Since the order of the property matrices for the equation of motion obtained from the ANCM is much lower than that obtained from the FEM, the CPU time required by the ANCM is much less than that by the FEM.
In this study, a variable elasticity spring was applied to improve the pressure control precision of conventional relief valves. The equilibrium equation of the forces acting on the valve poppet was derived; it is demonstrated that matching the elastic rate of the pressure-adjusting coil spring to the equivalent elastic rate of the flow force improved the pressure override. The procedures that were used to design the variable elasticity spring are presented, and some applications of the variable elasticity spring are also introduced. Computer simulations were used to analyze three cases: a poppet-closed flow force structure, a poppet-open flow force structure with a constant elasticity spring, and a structure containing a variable elasticity spring. It is confirmed that the pressure control precision of the relief valve can be significantly improved upon by applying a variable elasticity spring to the poppet-open flow force structure.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.12
no.1
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pp.77-83
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2013
This paper presents the feasibility on the application of composite coil spring, which has great interest in the automobile industry. In order to obtain much lighter weight of the composite spring, it will be necessary to optimize the design variables such as fiber angles and diameter of coil, etc. First of all, mechanical properties were measured to consider the effects of FVR and ply angles for carbon fiber composite material. And the shear modulus with respect to ply angles were derived based on twisting angles calculated by torsional beam model. Next we determined the design parameters of composite coil spring, which has equivalent spring rate to the steel coil spring. In order to assess the proposed method, finite element model of the composite spring was developed and analysed to obtain the spring constant. The results showed that static spring rate of the composite spring was in a good agreement with that of steel spring.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.4
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pp.1-10
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2022
In this study, to evaluate the possibility of using a steel spring as a displacement-dependent damping device, tensile loading and cyclic loading tests were performed. The main experimental variables were the type of steel (SAE9254 and SS275), the spring constant (700 N/mm, 1,000 N/mm, and 1,400 N/mm), and the presence or absence of heat treatment for SAE9254. As a result of the tensile test, the ratios of the measured spring constant to the design spring constant of the steel springs made with SAE9254 ranged from 1.08 to 1.13, while the ratios of the design spring constant and the measured spring constant of the steel springs made with SS275 ranged from 0.86 to 0.97. After yielding, the slope values of the load-displacement curve of the SAE9254 with/without heat treatment were about 240~251 N/mm and 92 N/mm, respectively, but the slope values of the load-displacement response of SS275 were almost zero. According to the uniaxial cyclic loading test results, all specimens were satisfied with three conditions for a displacement-dependent damping device in KDS 41 17 00 (2019): the maximum force and minimum force at zero displacement, the maximum force and minimum force at the maximum displacement, and the energy dissipation capacity. In addition, the equivalent damping ratios of steel springs made with SAE9254(non-heat treatment) and SS275 were approximately 2.8 times and 1.9 times greater, respectively, than that of steel springs made with SAE9254.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.22
no.1
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pp.131-137
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2013
Gas springs have been widely used in motor vehicles as well as in most areas of industry. Instead of coil springs, these gas springs are easily operated to extrusion process or compression process the doors because $N_2$ gas with high pressure and oil are charged in tube. Gas spring sustain the constant elasticity change rate in the high reaction force and long stroke, and they have compact design, appearance and an excellent assembling ability to be mounted easily with any applicatory products. By means of these aspects, gas springs have been widely used in stead of coil springs in the over all industries. In this study, using acommonly used program, ANSYS, the basic research about the heat transfer and equivalent stress change of bimetal.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.06a
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pp.251-256
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2000
This paper presents dynamic modeling and controller design of a tracked vehicle installed with the double-rod type ERSU(electro-rheological suspension unit). A 16 DOF(degree-of-freedom) model for the tracked vehicle is established by Lagrangian method. After showing the spring and damping characteristics of the proposed ERSU, equivalent 2 DOF 1/12 tracked vehicle model is then formulated by regarding the spring and viscous damping coefficients under the static state as constant values. A robust LSDP(loop-shaping design procedure) $H_{\infty}$ controller compensating spring and damping parameter variations is then designed in order to suppress unwanted vibration of the vehicle. The control responses such as vertical and pitch acceleration are presented in time domain.
Free vibration characteristics of cantilevered laminated composite beams with a transverse non0propagating open carck are investigated. In the present analysis a special ply-angle distribution referred to as asymmetric stiffness configuration inducing the elastic coupling between chord-wise bending and extension is considered. The open crack is modelled as an equivalent rotational spring whose spring constant is calculated on the basis of fracture mechanics of composite material structures. Governing equations of a composite beam with a open crack are derived via Hamilton's Principle and Timoshenko beam theory encompassing transverse shear and rotary inertia effect. the effects of various parameters such as the ply angle, fiber volume fraction, crack depth, crack position and transverse shear on the free vibration characteristics of the beam with a crack is highlighted. The numerical results show that the natural frequencies obtained from Timoshenko beam theory are always lower than those from Euler beam theory. The presence of intrinsic cracks in anisotropic composite beams modifies the flexibility and in turn free vibration characteristics of the structures. It is revealed that non-destructive crack detection is possible by analyzing the free vibration responses of a cracked beam.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.7
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pp.1059-1065
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2017
In this paper, the energy harvester with a piezoelectric materials is modeled as the electric equivalent circuit, and performances of a standard DC method and a Parallel-SSHI method are verified through experiment under variable force and load conditions. Piezoelectric generator consists of mass, damper and spring constant, and it is modeled by electrical equivalent circuit with RLC components. Standard DC and Parallel-SSHI are used as power conversion methods, and standard DC consists of full-bridge rectifier and smoothing capacitor. Parallel-SSHI method is composed of L-C resonant circuit, zero-crossing detector and full-bridge rectifier. In case of simulation under $100k{\Omega}$ load condition, the harvested power is $500{\mu}W$ in Standard DC and $670{\mu}W$ in Parallel-SSHI, respectively. In experiment, the harvested power under $100k{\Omega}$ load condition is $420{\mu}W$ in standard DC and $602{\mu}W$ in Parallel-SSHI. Harvested power of Parallel-SSHI is improved by approximately 40% more than that of standard DC method.
First-order reliability method (FORM) is enhanced based on the search direction using relaxed conjugate reliability (RCR) approach for the embedded nanocomposite beam under buckling failure mode. The RCR method is formulated using discrete conjugate map with a limited scalar factor. A dynamical relaxed factor is proposed to control instability of proposed RCR, which is adjusted using sufficient descent condition. The characteristic of equivalent materials for nanocomposite beam are obtained by micro-electro-mechanical model. The probabilistic model of nanocomposite beam is simulated using the sinusoidal shear deformation theory (SSDT). The beam is subjected to external applied voltage in thickness direction and the surrounding elastic medium is modeled by Pasternak foundation. The governing equations are derived in terms of energy method and Hamilton's principal. Using exact solution, the implicit buckling limit state function of nanocomposite beam is proposed, which is involved various random variables including thickness of beam, length of beam, spring constant of foundation, shear constant of foundation, applied voltage, and volume fraction of ZnO nanoparticles in polymer. The robustness, accuracy and efficiency of proposed RCR method are evaluated for this engineering structural reliability problem. The results demonstrate that proposed RCR method is more accurate and robust than the excising reliability methods-based FORM. The volume fraction of ZnO nanoparticles and the applied voltage are the sensitive variables on the reliable levels of the nanocomposite beams.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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