The hydraulic cylinder seals are used not only to protect leakage of the working fluids but also to prevent incoming of foreign particles into the system. Chromium plating is generally applied to improve corrosion and wear resistance. It has been noticed that sealing surface damage occurs due to the hard foreign/wear particles contained in the hydraulic oil. In this study, a three-bodied sliding contact problem related with a PTFE seal, a spherical particle and chrome-plated steel substrate is modeled to investigate the relations to wear mechanism. Using the nonlinear finite element software, MARC/MENTAT, the deformed shapes, the von Mises and first principal stress distributions with plating thickness were compared. The sealing surface was mainly abraded by hard particles embedded in the seal. The plastic deformation of the steel substrate decreased with thicker plating. Hence it could be more effective to coat the sealing surface of a hydraulic cylinder with a hard material such as TiN, TiC and DLC.
p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.
Thermal fatigue strength of the solder joints is the most critical issue for TSOP(Thin Small Outline Package) because the leads of this package are extremely short and thermal deformation cannot be absorbed by the deflection of the lead. And the TSOP body can be subject to early fatigue failures in thermal cycle environments. This paper was discussed distribution of thermal stresses at near the joint between silicon chip and die pad and investigated their reliability of solder joints of TSOP with 42 alloy clad lead frame on printed circuit board through FEM and 3 different thermal cycling tests. It has been found that the stress concentration around the encapsulated edge structure for internal crack between the silicon chip and Cu alloy die pad. And using 42 alloy clad, The reliability of TSOP body was improved. In case of using 42 alloy clad die pad(t=0.03mm). $$\sigma$_{VMmax}$ is 69Mpa. It is showed that 15% improvement of the strength in the TSOP body in comparison with using Cu alloy die pad $($\sigma$_{VMmax}$=81MPa). In solder joint of TSOP, the maximum equivalent plastic strain and Von Mises stress concentrate on the heel of solder fillet and crack was initiated in it's region and propagated through the interface between lead and solder. Finally, the modified Manson-Coffin equation and relationship of the ratio of $N_{f}$ to nest(η) and cumulative fracture probability(f) with respect to the deviations of the 50% fracture probability life $(N_{f 50%})$ were achieved.
The purpose of this study was to evaluate the effects of the stress distribution and displacement in mandible according to treatment modalities of mandibular angle fractures, using a three dimensional finite element analysis. A mechanical model of an edentulous mandible was generated from 3D scan. A 100-N axial load and four masticatory muscular supporting system were applied to this model. According to the number, location and materials of titanium and biodegradable polymer plates, the experimental groups were divided into five types. Type I had a single titanium plate in the superior border of mandibular angle, type II had two titanium plates in the superior tension border and in the inferior compression border of mandibular angle, type III had a single titanium plate in the ventral area of mandibular angle, type IV had a single biodegradable polymer plate in the superior border of mandibular angle, type V had a single biodegradable polymer plate in the ventral area of mandibular angle. The results obtained from this study were follows: 1. Stress was concentrated on the condylar neck of the fractured side except Type III. 2. The values of von-Mises stress of the screws were the highest in the just-posterior screw of the fracture line, and in the just-anterior screw of Type III. 3. The displacement of mandible in Type III was 0.04 mm, and in Type I, II, IV, and V were 0.10 mm. 4. The plates were the most stable in the ventral area of mandibular angle (Type III, V). In conclusion, the ventral area of mandibular angle is the most stable location in the fixation of mandibular angle fractures, and the just- posterior and/or the just-anterior screws of the fracture line must be longer than the other, and surgeons have to fix accurately these screws, and the biodegradable polymer plate also was suitable for the treatment of mandible angle fracture.
Whether stress-absorbing elements are functional in an implant system has been an issue of interest in oral implantology. The unique feature of the IMZ implant system is the planned imitation of the stress-distributing function of the structural unit of the tooth, periodontium, and alveolar bone through the use of an intramobile element(IME). The purpose of this study was to compare the difference in the displacement and the stress distibutions of IMZ implant with a polyoxymethylene(POM) or a titanium IME under static load. Two dimensional finite element analysis(FEA) was applied for this study and two finite element models were created. PATRAN program(DPA Co.,USA), a software for FEA, and SUN-SPARC2GX(SUN Co., USA), a workstation computer, were used. $1Kg/mm^2$ of static load was loaded individually on each three point of crown of implant prosthesis ; central fossa(load 1), mesial cusp tip(load 2), distal cusp tip(load 3), The displacements of X- and Y-axis and total displacement were measured at mesial and distal cusp tips, mesial and distal points between crown and IME, and implant apex. The von Mises stress was measured at mesial and distal points between crown and IME, mesial and distal points between IME and TIE, mesial and distal alveolar crest, the mesial and distal midpoints of implant, and implant apex. The difference in resultant values were compared and evaluated statistically using paired t-test. The results were as follows : 1. Under the load 1, all the displacement of implant with titanium IME at 5 measuring points was larger than that of with POM IME except total and Y-axis displacement at implant apex. And the differences in stress distributions with POM and titanium were varied. 2. Under the load 2, all the displacement of implant with titanium IME at 5 measuring points was larger than that of with POM IME except X-axis displacement at distal cusp tip. And the differences in stress distributions were varied. 3. Under the load 3, all the displacement of implant with titanium IME at 5 measuring points was larger than that of with POM IME except Y-axis displacement at mesial cusp tip. And the differences in stress distributions were varied. 4. For the displacement, there was significant difference statistically only in total displacement (P<0.1), but was no significant difference in X- and Y-axis displacement(P>0.1). For the stress, there was no significant difference among the compared values.
본 논문에서는 비교적 최근 정립된 co-rotational 이론을 기반으로 한 4절점 평면요소 정식화를 확장하여 9절점 평면 요소에 적합한 CR 정식화를 제시하고자 한다. 그리고 등방성 재료의 소성 해석을 위해, 선형 경과 규칙(bi-linear hardening rule)을 바탕으로 하는 Newton-Raphson return-mapping 알고리즘을 적용하였다. 이때, von Mises 기준을 적용하여 소성 변형 상태를 예측하였다. Lagrange 승수를 도입하여 2차원 접촉에 대한 구속조건을 부여하였다. 개발한 요소는 상용프로그램인 ABAQUS 해석결과와 비교 검증하였다.
플레저 선박은 주로 FRP(Fiber reinforced plastic)를 주재료로 제작되고 있으나 2000년대에 들어오면서 FRP 선체에 대한 환경오염 및 해양안전에 관한 법규 규제가 강화되고 있다. 즉, FRP는 재활용이 불가능하며 폐기시 자연에서 분해되는 데 100년이상 걸리는 매우 반환경적 특성을 가지고 있다. 일반 선체 재료로서는 강, 알루미늄, FRP를 제안하고 있으며 이에 따른 구조설계규격 및 재료설계강도를 제안하고 있다. 그러나 소형 선박에 적합한 염가 재료에 대한 연구는 전혀 진행되지 않고 있으며 단지 소형조선산 업계에서 카누나 카약 선체를 폴리에틸렌을 이용하여 제작하여 판매하고 있다. 따라서 본 연구에서는 고 밀도 폴리에틸렌을 이용하여 보트를 설계 및 제작하기 위하여 실적선을 기초로 선체의 선형을 완성한 뒤 ISO 12215-5의 소형 선체에 대한 구조설계기준을 적용하여 선체 치수를 결정하였다.
품질 향상을 위해 연속적인 소성 변형을 이용한 롤 포밍 공정에 피어싱, 벤딩, 트리밍 등 별도의 가공공정을 통합한 볼 슬라이드 레일의 멀티 롤 포밍 공정의 필요성이 대두되고 있다. 하지만 프레스기의 진동 및 소음은 이 공정에서 생산되는 슬라이드 레일의 품질 저하를 유발한다. 본 연구에서는 롤 포밍 유한요소 프로그램으로 최적 변형률을 고려하여 롤을 설계하였다. 그리고 멀티 공정의 정적 안정성을 예측하기 위해 구조해석 프로그램으로 프레스기에 대한 응력 및 변형량을 계산하였다. 또한 공진영역에서의 장치들의 운전을 회피하기 위해 Modal 해석을 통해 1, 2차 모드에서의 고유진동수를 계산하였다. 그 결과 공정의 동적 안정성 개선을 확인하기 위해 마이크로폰과 가속도계를 이용하여 기존 및 연구 공정들의 소음, 진동의 크기를 비교하였다. 그리고 기존 및 연구 공정으로 생산되어진 레일의 폭 치수와 표면거칠기를 측정하였다. 따라서 해석 및 실험적 연구를 통해 멀티 롤 포밍 공정이 안정하다는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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