• 대한치과보철학회지
• /
• 제56권2호
• /
• pp.105-113
• /
• 2018

목적: 삼차원 유한요소분석을 이용하여 상악 전치부 즉시하중 임플란트의 식립 깊이가 주위 골의 응력 분포와 임플란트의 미세움직임에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 재료 및 방법: 임플란트 상단이 치조정 피질골 상연을 기준으로 0.00 mm, 0.25 mm, 0.50 mm, 0.75 mm, 1.00 mm 깊게 위치되도록 총 5개 골모형을 제작하였다. 고정체와 주위 골 계면에 마찰접촉과 35 Ncm의 식립 토크를 재현하였다. 임시 보철물에 178 N의 정하중을 고정체의 중심축에 대하여 축방향의 수직하중과 $30^{\circ}$의 경사하중으로 가하고 유한요소 분석을 시행하였다. 결과: 임플란트의 식립 깊이가 주위 골의 응력 분포에 상당한 영향을 주었다. 임플란트의 가장 큰 미세움직임이 $39.34{\mu}m$로 나타났다. 경사하중이 수직하중에 비해서 응력 분포와 미세움직임의 변화에 크게 기여하였다. 결론: 임플란트 식립 깊이의 증가는 피질골에 집중된 응력을 분산시키는데 유리하였으며, 초기 골유착 실패와 관련이 있는 미세움직임에는 크게 영향을 주지 않았다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제34권5호
• /
• pp.367-373
• /
• 2010

수치해석을 수행할 경우 좀 더 정확한 수치모의를 위하여 해석영역의 특성에 따라 적절하게 요소를 배치하는 것이 필요하다. 본 연구에서 사용한 개별요소법(DEM)은 입자의 마찰력 및 항력을 제외한 반발력과 인장력만을 적용하였다. 초기 쿼드트리(Quad-tree)형식으로 충진된 입자들을 DEM을 이용하여 재배치할 경우 입자의 형상이 원형이기 때문에 입자사이에 존재하는 빈 공간을 최소화 할 수 있다. 결국 입자 중심점의 배치가 정삼각형에 가깝게 되는 특징을 보여준다. 이 재배치된 입자를 대상으로 Delaunay 삼각기법을 이용하여 삼각망을 구성하고, Laplace 보간을 수행하여 격자 품질을 향상시켰다. Laplace 보간 전 후의 형상비(Aspect Ratio: AR)를 비교한 결과 DEM을 이용하여 작성한 격자의 품질도 우수하지만, Laplace보간을 수행한 이후 보다 높은 품질의 격자가 생성되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 개발한 기법은 기존의 삼각격자망 생성기법에 비해 다소 계산시간이 오래 걸리는 단점이 있지만, 복잡한 형상과 정확한 지형의 재현을 필요로 하는 파랑 해석용 유한요소 격자망 작성 및 다양한 수치모의 분야에서 그 적용 가능성이 매우 높다고 사료된다.

• 구강회복응용과학지
• /
• 제35권3호
• /
• pp.132-142
• /
• 2019

목적: 본 유한요소해석적 연구는 새로운 Lock screw 시스템을 소개하고 그 역학적 특성을 분석하여 Lock screw가 지대주 나사 풀림을 방지할 수 있는지 알아보려고 한다. 연구 재료 및 방법: Lock screw는 임플란트 지대주 내부에 체결하여 지대주 나사 두부에 압축력을 가하는 장치이다. 그 효과를 알아보기 위해 CAD 프로그램을 이용하여 모델링을 하였고, 이를 다양한 하중조건 하에서 유한요소해석법을 이용해 분석하였다. 우선 지대주 나사의 조임회전력에 따른 전하중을 측정하고 이론 값과 비교하여 해석모델을 검증하였다. 검증된 해석 모델을 외부 하중이 없는 것과 178 N을 부여한 것으로 나누어 Lock screw의 조임회전력을 각각 10, 20, 30 Ncm으로 변화시켰고, 이때 임플란트 구성요소의 응력 분포가 어떠한 특성을 보이는지 살펴보았다. 결과: 여러 하중조건 하에서 Lock screw의 사용은 임플란트 구성요소의 항복강도를 넘어서는 등가응력을 발생시키지 않았다. 또한 지대주-지대주 나사 계면에서 축방향 하중의 증가를 보였다. 결론: Lock screw의 사용은 임플란트 구성요소에 과도한 응력을 가하지 않으며, 지대주-지대주 나사 계면의 마찰력을 증가시켜 지대주 나사 풀림을 방지할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.54-63
• /
• 2022

이 연구는 구조물 내진보강 장치의 하나인 마찰댐퍼에 관한 것으로, 내부 마찰재를 복합재료의 일종인 초고분자량 폴리에틸렌으로 대체하여 댐퍼를 개발하였다. 또한 마찰력이 발생하는 내부 구조를 여러 층으로 적층하는 다중 마찰방식을 적용하였다. 개발된 다중 마찰댐퍼의 성능 검증을 위해서 재료에 대한 기초 물성과 마모 특성, 디스크 스프링에 대한 특성 분석 시험을 수행하였다. 마모시험 시험결과, UHMWPE의 질량 감소율은 0.003%로 복합재료 기반의 마찰재 중에서 가장 우수한 성능을 보였다. 디스크 스프링은 유한요소해석과 시험결과로부터 설계기초자료를 확보하였다. 또한 개발된 다중 마찰댐퍼의 품질 안정성을 확인하기 위해 토크값에 따른 마찰력 변화와 감쇠장치에 대한 지진하중 시험을 수행하였다. 품질성능 시험결과, 토크 값 조절에 따라 선형적인 마찰력 변화를 보였으며, 지진하중 시험 결과, 마찰댐퍼의 허용오차는 설계기준에서 요구하는 15% 미만으로 나타나 내진보강 장치로서의 요구조건을 만족하는 것으로 나타났다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제24권6호
• /
• pp.455-475
• /
• 2023

The present study investigates the non-linear soil-pile interaction using three-dimensional (3D) non-linear finite element models. The numerical models were validated by using the results of extensive pile load and shaking table tests. The pile performance in liquefiable and non-liquefiable soil has been studied by analyzing the liquefaction ratio, pile lateral displacement (LD), pile bending moment (BM), and frictional resistance (FR) results. The pile models have been developed for the different ground conditions. The study reveals that the results obtained during the pile load test and shaking cycles have good agreement with the predicted pile and soil response. The soil density, peak ground acceleration (PGA), slenderness ratio (L/D), and soil condition (i.e., dry and saturated) are considered during modeling. Four ground motions are used for the non-linear time history analyses. Consequently, design charts are proposed depended on the analysis results to be used for design practice. Eleven models have been used to validate the capability of these charts to capture the soil-pile response under different seismic intensities. The results of the present study demonstrate that L/D ratio slightly affects the lateral displacement when compared with other parameters. Also, it has been observed that the increasing in PGA and decreasing L/D decreases the excess pore water pressure ratio; i.e., increasing PGA from 0.1 g to 0.82 g of loose sand model, decrease the liquefaction ratio by about 50%, and increasing L/D from 15 to 75 of the similar models (under Kobe earthquake), increase this ratio by about 30%. This study reveals that the lateral displacement increases nonlinearly under both dry and saturated conditions as the PGA increases. Similarly, it is observed that the BM increases under both dry and saturated states as the L/D ratio increases. Regarding the acceleration histories, the pile BM was reduced by reducing the acceleration intensity. Hence, the pile BM decreased to about 31% when the applied ground motion switched from Kobe (PGA=0.82 g) to Ali Algharbi (PGA=0.10 g). This study reveals that the soil conditions affect the relationship pattern between the FR and the PGA. Also, this research could be helpful in understanding the threat of earthquakes in different ground characteristics.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제15권4호
• /
• pp.29-45
• /
• 1991

Lip type stern tube sealing systems have used in almost all the middle or large ships which are being constructed in these days. It seems that the pressure fluctuation of the seal ring interspace, the cross-section profile and the materials quality of the seal rings have great effects on the sealing fuction of this sealing system. In this paper, the mechanical movement of lip seal ring which plays the most important role in stern tube sealing system and the possibility of leakage caused by pressure fluctuation are studied by theory and experiment. Using the finite element method for the axi-symetric object which receives the torsional load, the displacement and stress analysis of the seal rings, and also the possibility of crack occurance is checked by theoretical analysis. If the force which seal ring lip periphery receives is too small, there will be the possibility of leakage caused by the pressure fluctuation of the seal ring interspace, and if this force is too large, the frictional force between the seal ring and the liner will become problematical. The possibility of leakage caused by hardening of seal ring materials and creep phenomena of tested seal rings are also examined. The trial seal rings were designed and manufactured using the program of displacement and stress analysis developed in this study and the experimental apparatus to test the trial seal rings was also designed and manufactured. This trial seal rings were fitted in the experimental apparatus which was made in the same form as an actual stern tube. The one side of this apparatus was filled with sea water and the other side of it was filled with the lubricating oil. The leakage of oil and sea water was checked and the temperature was measured, rotating the propeller shaft at the constant velocity by D.C. motor. It was proved that the trial seal rings made in Viton rubber functioned excellenty but the trial seal rings made in N.B.R. rubber had problem in its durability.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제32권2호
• /
• pp.61-66
• /
• 2016

Total thickness variation (TTV), BOW, and surface roughness are essential characteristics for high quality sapphire substrates. Many researchers have attempted to increase removal rate by controlling the key process parameters like pressure and velocity owing to the high cost of consumables in sapphire chemical mechanical polishing (CMP). In case of the pressure approach, increased pressure owing to higher deviation of pressure over the wafer leads to significant degradation of the TTV. In this study, the authors focused on reducing TTV under the high-pressure conditions. When the production equipment polishes multiple wafers attached on a carrier, higher loads seem to be concentrated around the leading edge of the head; this occurs because of frictional force generated by the combination of table rotation and the height of the gimbal of the polishing head. We believe the skewed pressure distribution during polishing to be the main reason of within-wafer non-uniformity (WIWNU). The insertion of a hub ring between the polishing head and substrate carrier helped reduce the pressure deviation. Adjusting the location of the hub ring enables tuning of the pressure distribution. The results indicated that the position of the hub ring strongly affected the removal profile, which confirmed that the position of the hub ring changes the pressure distribution. Furthermore, we analyzed the deformation of the head via finite element method (FEM) to verify the pressure non-uniformity over the contact area Based on experiment and FEM results, we determined the optimal position of hub ring for achieving uniform polishing of the substrate.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제30권3호
• /
• pp.177-182
• /
• 2014

To stop a high speed train running at the speed of 300 km/h, the disc brake for the train should be able to dissipate enormous kinetic energy of the train into frictional heat energy. Sintered pin-type metals are mostly used for friction materials of high speed brake pads. A pad comprises several friction pins, and the topology, length, flexibility, composition, etc. have a great influence on the tribological properties of the disc brake. In this study, the topology of the friction pins in a pad was our main concern. We presented the optimization of the topology of a railcar brake pad with nine-pin-type friction materials by thermo-mechanical contact analysis. We modeled the brake pad with/without a back plate. To simulate a continuous braking, the pad or friction materials were rotated at constant velocity on the friction surface of the disc. We varied the positions of the nine friction materials to compare the temperature distributions on the disc surface. In a non-optimized brake pad, the distance between two neighboring friction materials in the radial direction from the rotational center of the disc was not equal. In an optimized pad, the distance between two neighboring friction materials in the radial direction was equal. The temperature distribution on the disc surface fluctuated more for the former than the latter. Optimizing the pad reduced the maximum temperature of the brake disc by more than 10%.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권8호
• /
• pp.3631-3637
• /
• 2013

갱웨이 벨로우즈는 관절형 고속철도차량 객차 끝단부 사이에 다양한 변위차를 고려하여 갱웨이 프레임에 장착된 이중 주름구조 네오프렌 고무부품이다. 실제 운행중의 벨로우즈의 파손은 터널 통과시 기밀 파손으로 인한 이명현상 발생과 함께 소음 증가로 승객의 승차감에 심각한 영향을 미친다. 본 연구에서는 고속철도차량 갱웨이 벨로우즈의 안전성 연구일환으로서, 차량주행시 차량 끝단부의 3축 회전변위(롤링, 요잉, 피칭변위차)를 고려한 갱웨이 벨로우즈의 비선형 해석을 수행하였다. 본 고무의 비선형 재료 특성은 단축인장 및 등2축 인장시험을 수행하여 구하였다. 또한, 비선형 해석결과로부터 회전변위 및 마찰계수의 영향을 평가하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권3호
• /
• pp.262-268
• /
• 2014

본 연구는 2MW급 풍력 발전기용 고속커플링의 요구조건인 유연성과 절연성 및 과부하시 기능부품의 파손을 방지하기 위한 동력 차단기능을 만족하기 위한 구조설계와 검증에 관한 것이다. 커플링의 유연성과 절연기능은 강도와 유연성 및 절연성을 동시에 가지는 유리섬유강화플라스틱을 이용하여 설계하였으며 유한요소해석을 통하여 원소재 두께를 최적화하였다. 또한 이상 토크 발생시 동력전달을 차단하기 위한 토크리미터를 마찰차 형식으로 설계하였다. 시제품의 성능평가를 통하여 설계변수의 타당성을 검증하였다.