교정용 와이어의 비틀림 모멘트

최광철,김경호,박영철,강창수 대한치과교정학회 2000 대한치과교정학회지 Vol.30 No.4

각형 호선이 edgewise 브라켓에 삽입되면 first, second order는 bending에 의해, third order는 torsion(비틀림)에 의해 3차원적인 force system이 발생한다. Bending에 관하여는 분석적 그리고 실험적인 많은 연구가 보고 되어 있는 반면 비틀림에 관해서는 상대적으로 많은 연구가 이루어 지지 않았다. 본 연구의 목적은 각형 와이어의 재료와 단면의 형태가 와이어의 비틀림 모멘트에 어떻게 영향을 주는지를 이론적, 실험적으로 밝혀서 임상적으로 적절한 모멘트를 가할 때 호선의 재료와 굵기를 합리적으로 선택할 수 있도록 하는데 있다. 실험재료로는 third order조절을 위해 가장 많이 사용하는 호선을 사용하였다. 크기별로 0.016×0.022, 0.017×0.025, 0.019×0.025인치 그리고 재료로는 stainless steel (Ormco), TMA (Ormco), NiTi (Ormco), 그리고 braided stainless steel (DentaFlex, Dentaurum) 네 가지를 사용하여 총 12개의 조합을 사용하였다. Torsion formula를 이용하여 비틀림 강성 (toraue/twist rate)를 계산하였고 torque gauge를 이용하여 비틀림 강성, 항복 비틀림 모멘트 (yield torsional moment), 그리고 최대 비틀림 모멘트 (ultimate torsional moment)를 측정하였다. Torsion formula에 의하면 비틀림 강성 (T/θ)은 재료적인 특성(G)과 호선의 단면의 특성(J)에 비례하고 호선의 길이(L)에 반비례한다. 대부분의 실험치는 이론적인 값과 비슷하게 나타났다. As a rectangular wire is inserted into edgewise brackets the wire exerts a force system three-dimensionally. The force system may include bending force in first and second orders and a torsional force in third order. Analytical and experimental studies on bending force have been introduced, but information about torsion is still lack. The purpose of this study was to estimate the torsional moment in the force system of rectangular arch wires through theoretical and experimental studies. Wires most frequently used for third order control were selected as study materials. Cross sections of 0.016×0.022, 0.017×0.025, 0.019×0.025 inch rectangular wires in four different materials such as stainless steel (Ormco), TMA (Ormco), NiTi (Ormco), and braided stainless steel (DentaFlex, Dentaurum) were used. The torque/twist rate of each test material was calculated using the torsion formula. Torque/twist rate, yield torsional moment, and ultimate torsional moment were measured with a torque gauge. The torsion formula assesses that the torque/twist rate (T/θ) is proportional to the characteristics of material (G) and cross section (J), and is inversely proportional to the length of wire (L) Most experimental results corresponded with the formula. The relative stiffness was calculated for reference to a logical sequence of wire changes.

유연 디스크 커플링의 비틀림 강성을 고려한 강성감소계수 산정

박형준,강효림,한승호 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集A Vol.46 No.11

Flexible disc couplings are used to smoothly transmit rotational powers between two shafts. Although the theoretical method proposed in the AGMA standard has been used to evaluate the torsional stiffness of couplings, it is challenging to accurately calculate the torsional stiffness owing to the out-of-plane deformation in the flexible disc pack. In this study, finite element models of two flexible disc couplings with different shapes, sizes, and torque capacities were established, in which the frictional conditions enabled the separation of contact surfaces for the flexible disc pack. The results of the finite element analysis showed that significant warping and out-of-plane deformation occurred in the flexible disc pack and increased the torsional angular displacement of the coupling. By comparing the torsional stiffness obtained from the theoretical and numerical results, the torsional stiffness reduction factors for the coupling were assessed and verified experimentally. 유연 디스크 커플링은 동력전달장치에서 오정렬을 허용하는 동시에 회전동력을 원활하게 전달하기 위해서 사용된다. 커플링의 비틀림 강성을 평가하기 위해서 AGMA 규격에서 제안한 이론식이 사용되고 있으나, 적층된 디스크 유연부재의 면외변형 거동으로 정확한 강성평가가 불가능하다. 본 연구에서는 형상, 크기 및 토크 용량이 서로 다른 두 유연 디스크 커플링을 대상으로, 적층된 얇은 디스크 간의 접촉 분리가 가능한 마찰조건을 구현하여 유한요소 모델을 구축하였다. 유한요소 해석 결과 비틀림 하중에 의해 압축 응력이 디스크 팩에 작용하면서 뒤틀림이 유발되고, 접촉면이 이탈되는 면외변형이 현저히 나타났다. 이는 여러 겹의 얇은 판으로 구성된 디스크 팩의 비틀림 각 변형에 큰 영향을 미쳐 제안된 커플링의 비틀림 강성을 현저하게 감소시켰다. 유한요소 해석을 통해 얻어진 결과를 이론식과 비교하여 디스크 유연부재에 의한 비틀림 강성감소계수를 산정하였고, 아울러 비틀림 시험을 수행하여 이의 정도를 평가하였다.

비틀림 강성을 가지는 동조질량감쇠기를 이용한 편심건물의 제어

박용구,김현수,이동근,Park, Yong-Koo,Kim, Hyun-Su,Lee, Dong-Guen 한국공간구조학회 2012 한국공간구조학회지 Vol.12 No.2

본 연구에서는 비틀림 거동을 일으키는 편심구조물의 효율적인 제어를 위한 비틀림 강성을 가지는 동조질량감쇠기의 제어성능을 검토하고자 한다. 이를 위하여 지진하중을 받는 편심구조물에 동조질량감쇠기의 설치위치와 비틀림강성에 따른 제어성능을 평가한다. 반복되는 시간이력해석시 소요되는 해석시간을 줄이기 위하여 등가해석 모델을 사용하였고 비비례감쇠시스템인 동조질량감쇠가 설치된 구조물의 해석을 효율적으로 수행할 수 있었다. 본 연구를 통하여 일반적인 동조질량감쇠기에서 무시되어온 동조질량감쇠기의 비틀림 속성이 비틀림 거동이 발생하는 편심구조물에서는 효과적일 수 있음을 검증하였다. 그리고 편심구조물의 경우에는 동조질량감쇠기의 최적 설치 위치가 구조물 평면의 중심이 아닐 수 있음을 확인하였다. In this stury, control performance of tuned mass damper (TMD) with torsional rigidity for an eccentric structure showing torsional responses is investigated. To this end, an eccentric structure subjected to earthquake excitation is used to evaluate the control performance of torsional TMD by varying installed location and torsional rigidity of TMD, To reduce computational time required for repetitive time history analysis of an example structure having non-proportional damping system due to TMD, an equivalent analytical model is used in this study. Torsional properties of TMD usually neglected in typical TMD are verified to be effective in reduction of torsional responses of the eccentric structure. In the case of eccentric structures, it has been seen that the center of a plane of a structure may not be optimal location of TMD.

복합재 로터 블레이드의 구조 강성도에 대한 실험적/수치적 연구

전현규,전민혁,강민송,김인걸,박재상,석진영 한국복합재료학회 2019 Composites research Vol.32 No.4

The basic mechanical properties of helicopter rotor blade are important parameters for the analysis of helicopter performance. However, it is difficult to estimate these properties because the most of rotor blades consist of various materials such as composite materials and metals, etc. In this paper, the bending/torsional stiffness for composite rotor blade of unmanned helicopter were evaluated through experimental and analytical studies. In finite element analysis, the bending/torsional stiffness were evaluated through the relationship of load-displacement and element stiffness matrix. The evaluated stiffness from the measured strains and displacements in bending and torsional test agreed well with the derived results of FEA. 헬리콥터의 주 로터 블레이드는 헬리콥터의 양력과 추력을 발생시키는 구조물로, 헬리콥터의 성능을 좌우하는 중요한 구조 구성품이다. 헬리콥터의 기계적 특성값은 헬리콥터 성능해석 단계에 활용되는 중요한 매개변수이나 대부분의 로터 블레이드는 복합재 등과 같은 여러가지 재료의 조합으로 제작되므로 기계적 특성값을 추정하는 것은 쉽지 않다. 본 논문에서는 유한요소해석과 실험적 방법을 통하여 무인 헬기 복합재 로터 블레이드의 단면별 휘임 및 비틀림 강성도를 취득하였다. 유한요소해석을 통해 요소 강성 행렬과 하중-변위 관계식을 이용하여 단면별 강성도를 계산하였으며, 스트레인 게이지를 이용한 휘임 및 비틀림 시험에서 구한 변형률 값을 이용하여 단면별 강성도를 계산하였다. 유한요소해석으로 계산한 단면별 강성도와 시험 결과를 이용하여 계산한 단면별 강성도가 잘 일치함을 확인하였다.

능동 비틀림 제어에 용이한 블레이드의 스파형상 선정

배재성,신명승 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4

여러 분야에서 능동적 비틀림 제어기법에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 효율적인 비틀림제어를 위해 블레이드는 동일한 비틀림하중에 대해 낮은 응력을 갖는 동시에 큰 비틀림변형을 가져야 한다. 본 연구에서는 능동 비틀림 제어에 용이한 블레이드를 찾기 위해 5 개의 각기 다른 스파를 갖는 블레이드에 대해 2 차원 단면 해석 과 3 차원 유한요소해석을 수행하였다. 2 차원 단면해석에서 얻은 결과들을 이용해 3 차원 유한요소해석을 진행하였다. 이번 연구에서 설정한 조건에서 2 차원 단면해석과 3 차원 유한요소 해석결과들은 동일한 하중조건에서 C 형상의 보를 갖는 블레이드가 능동적 비틀림 제어에 가장 용이한 형상이라는 것을 보여주었다. On wide variety of fields, studies on active twist control are becoming more active. For effective twist control, blades have to have low torsional stresses with high torsional deformations to the same magnitude of torque acting on its crosssection. In this study, 2D sectional analysis and 3D finite element analysis were made for 5 different blades with each having different cross –sections which have different spars. The results from 2D sectional analysis, were then put into 3D blade deformation and stress calculations which lead to analysis. Outcomes from 2D and 3D analysis, showed that on the same torque and concentrated load conditions, the blade with ‘C’ shaped spar was the best of all the blades which were used in this study.

실베스터-전달강성계수법에 의한 실습선 새동백호 추진축계의 비틀림 자유진동 해석

김명준,왕우경,여동준,최명수 한국동력기계공학회 2018 동력시스템공학회지 Vol.22 No.6

본 연구에서 저자들은 실습선 새동백호 추진축계를 조사하고 축계의 비틀림 자유진동을 해석하기 위하여 모델링을 수행한다. 본 논문에서는 감속기를 갖는 축계의 비틀림 자유진동을 해석하기 위한 전산 알고리즘이 최근에 개발된 강력한 자유진동 해석기법인 실베스터-전달강성계수법으로 정식화된다. 가변 피치 프로펠러의 상태 및 탄성 커플링의 온도에 따라, 축계의 비틀림 자유진동이 실베스터-전달강성계수법으로 수행된다. 본 논문의 저자들 축계의 자유진동해석 결과로부터 고유진동수와 고유모드의 변화를 조사한다.

차체 결합 강성 해석에 관한 연구

천동준,이찬규,전환영 한국기계기술학회 2004 한국기계기술학회지 Vol.6 No.1

자전거 프레임 비틀림 강성 및 바텀브라켓 강성의 측정과 분석

권경배,정성균 한국기계기술학회 2017 한국기계기술학회지 Vol.19 No.3

The stiffness of a bicycle frame is a major factor of a bicycle performance related to safety, stability, and weight. In this study, the torsional and bottom bracket stiffness of a bicycle frame were experimentally investigated. The torsional and bottom bracket stiffness for 63 bicycle frames were evaluated and analyzed by measuring the displacement of frames. The torsional stiffness is related with turning performance and the bottom bracket stiffness is related with power transmission. The experimental results show that the average stiffness varies up to 20 % according to the frame materials and types. The torsional stiffness has a strong corelation with the bottom bracket stiffness even though they have different effects on a bicycle frame. It seems that the experimental results can be applied to the quality criteria of racing bicycles and also design standard of a bicycle frame.

차체의 구조강성 평가를 위한 차체 구조, 굽힘 및 비틀림 강성의 고려

이정익 한국기계기술학회 2019 한국기계기술학회지 Vol.21 No.2

The structural performance of a vehicle can be evaluated by the static and dynamic structural analyses which predict the amount of deformation, stiffness. And the static analysis should be done first. Another important aspect to be considered in the design process is crashworthiness, because a structurally sturdy vehicle body may be overdesigned with excessive strength and durability standards. The ideal condition of a body structure is to absorb impact load at a certain level of local deformation, to distribute the load to each structure adequately, and to prevent excessive stress concentration and deformation. This paper is the result of the consideration of automotive body, bending and torsional stiffness for structure stiffness estimation of automotive body through finite element modeling.

주름판의 강성해석 및 진동해석

한병기,정강,유서열,Han, B.K.,Chung, K.,Yoo, S.Y. 대한기계학회 1991 대한기계학회논문집 Vol.15 No.1

Stiffened plate structure, which is generally used in the various structural design to develope the load carrying capacity, is classified in two groups; one is the plate stiffened with stiffeners, the other is corrugated plate. In the studies on those structures, the studies on the stiffened plates with stiffeners have been much studied with both quantities and qualities according to requirements of the minimum-weight structural design and the development in many industrial fields, especially automobile, ship and aerospace fields, but the studies on the corrugated plates are undeveloped in comparison with the stiffened plates, and also the analytical stiffness on the corrugated plates remains as the imperfect. In the present studies, the analytical method on the stiffness of corrugated plates made by folding is proposed, and the stiffness equation of corrugated plates with some angle is derived and generalized. The purpose of the present study is to contribute to the design of corrugated plates and to determine the optimum aspect ratio for parameters that decide the aspect of corrugated plates. 본 연구에서는 각이 지게 주름잡힌 주름판 구조물(산형, 사다리꼴형, 장방형 주름판)의 강성을 해석 하고, 이 강성식들을 일원화하여 한개의 식으로 표현하여 주고 자 한다. 이론 해석은, 연결부에서의 각도가 변형중에 변하지 않는다는 가정하에, 등가의 직교이방성판의 강성식을 유도하였다. 또한, 이론적으로 얻어진 강성치를 진 동해석에 적용시킴으로서, 직교이방성판으로서의 주름판의 고유진동수를 구하였다. 그리고 이를 진동실험에서 얻은 결과 및 PC용 슈퍼 SAP에서 얻은 수치결과와 비교함으로 서 이론의 신뢰성을 입증하였다.