유한한 접촉면적이 서로 미끄럼운동을 하고 있는 두 물체의 TEI에 미치는 영향

여태인 울산대학교 1995 공학연구논문집 Vol.26 No.1

반무한 강체위에서 미끄러지고 있는 반무한 스트립의 열탄성적 불안정성을 선형 섭동법을 사용하여 조사하였다. 마찰열 및 물체내에서의 열전달, 그 결과 생기는 접촉 압력의 변화등을 고려하였다. 스트립에 관한 Papkovitch-Fadle의 고유함수 및 열응력에 대한 특별해 등을 사용하여 섭동을 급수해의 형태로 표현하였다. 시간에 따라 지수적으로 증가하는 섭동형태를 가정하여 얻어지는 등차연립방정식에서 시스템이 불안정하게 되는 임계미끄럼 속도를 구할 수 있었다. 수치적 결과를 두 반무한 평판 모델의 경우와 비교하였으며 유한한 접촉면적은 임계속도의 크기에 상당한 영향을 미친다는 것을 보였다. The instability of a semi-infinite strip in sliding contact with a rigid half-plane is investigated using linear perturbation methods. Frictional heating and transient heat transfer in the bodies are treated along with the pressure produced on the contact area by these. Possible perturbations are expressed in the form of an eigenfunction series, using the Papkovitch-Fadle eigenfunctions for the strip and related eigenfunctions for the thermoelastic particular solution. Selection of perturbations that can grow exponentially in time lead to a simultaneous homogeneous system of equations for the coefficient of the series with the sliding velocity involved. Numerical results are compared with those from the two half-planes model to demonstrate that the finite contact area has comparatively large effects on the critical sliding speed.

점탄성재료를 이용한 진동흡수기의 유용성에 관한 연구

여태인,하재용,김광준 대한기계학회 1985 대한기계학회논문집 Vol.9 No.3

본 연구에서는 주구조물의 진동이 관심있는 주파수 범위내에서 1 자유도계로 근사화될 수 있는 경우, 임의로 선택된 점탄성재료에 대하여 최적튜닝 및 최적댐핑효 과를 얻을 수 있도록 그 형상을 설계하고, 예비변형율을 조절하는 절차를 제시하고, 제안된 방법론을 외팔보와 집중하중으로 구성되는 1 자유도계 및 선반의 공구대에 적 용하여 공진감쇠 및 채터억제효과를 살펴 보았다.

자동차용 디스크 브레이크의 페이드 해석에 관한 연구

공창섭,여태인 울산대학교 1998 공학연구논문집 Vol.29 No.2

자동차의 디스크 브레이크에서 발생하는 페이드 현상은 디스크 면의 온도 증가에 따른 패드의 마찰계수의 감소에 따라 일어난다. 본 연구에서는 디스크 브레이크의 페이드 해석을 위하여 수치 해석적인 방법을 사용하였다. FFT-FEM(Finite Fourier Transform - Finite Element Method) 법으로 디스크의 제동 시간에 따른 과도기적 표면 온도를 해석하였으며, 온도에 따라 변화하는 마찰 계수식을 이용하여 반복 제동시의 페이드 율을 계산하였다. 수치해석 결과 벤티레이티드 디스크는 솔리드 디스크에 비하여 약 15-20% 정도 페이드 감소 효과가 있다는 것을 보여준다. This paper presents a numerical technique to predict fade phenomenum of an automotive disk brake caused by decrease of frictional coefficient as the temperature of the frictional surface is increased. FFT-FEM method(Finite Fourier Transform - Finite Element Method) is adopted to determine transient temperature distribution of the disk with convenctive cooling, which, combined with temperature-dependent frictional coefficient, is successfully used to compute the fade ratios during repeated brake applications. Numerical examples show that the ventilated disk is about 15-20% more effective in fade prevention than the solid disk for the vehicle data used in the simulation.

마찰 접촉시 열탄성적 불안정성의 유한요소법에 의한 해석

여태인(Taein Yeo) 한국자동차공학회 1997 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.1997 No.11_2

A finite element analysis technique was developed to investigate the frictionally-excited thermoelastic instability(TEI) in an automotive disk brake system which causes a radially uneven surface of disk known in the brake industry as banding. A small perturbation in temperature is introduced into the system otherwise in thermal equilibrium. The finite element equations for the heat conduction problem and the elasticity problem are coupled through the frictional heat at the interface and solved to give a transient response of the perturbation. Instability is indicated when the brake system is operated above the critical speed and the perturbation grows in time. A numerical example shows that the banding is likely to occur for a new and thick pad with low thermal conductivity and high thermal expansion coefficient.

등가 물성치를 이용한 브레이크 디스크의 축대칭 유한 요소 해석에 관한 연구

여태인(Taein Yeo) 한국자동차공학회 2002 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2002 No.5_3

In automotive brake systems, the frictional heat generated can cause high temperature at the intetface of rotor and pad which may deteriorate the material properties of the sliding parts and can result in brake fude. Normally, a pieshaped 3-dimentional model is adopted to calculate temperature of ventilated disk using finite element method. To overcome the difficulties in preparing 3D finite element model and reduce the computational time requiIcd, the ventilated rotor is to be represented, in tins study, as an axisynuretric finite element model for which, taking into consideration the effects of the cooling passages, a homogenization technique is used to obtain tile equivalent thermal properties and boundary conditions for thee elements placed at the vent holes. Numerical tests using tile proposed method are found to be satisfactory compared with those of three dimensional analysis.

디스크 브레이크 패드 수명 예측에 관한 연구

여태인(Taein Yea) 한국자동차공학회 2002 한국 자동차공학회논문집 Vol.10 No.4

This paper presents a numerical technique to analyze wear life of automotive disk brake pad, where FFT.FEM method is adopted to determine the transient temperature distribution of the disk surface. A specimen of a frictional material is tested on a small scale brake dynamometer to find the dependency of the wear rate on temperature change, from which and the temperature analysis results, given the wear test mode, wear behavior of the pad material for the vehicle can be predicted.<br/> Numerical examples show the predicted wear life of the vehicle coincides with the manufacture's recommended time interval for replacing the pads.

[구조강도부문] 디스크 브레이크의 패드 수명 예측에 관한 연구

여태인(Taein Yeo) 한국자동차공학회 2001 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2001 No.11_2

This paper presents a numerical technique to analyze the wear life of automotive disk brake pad, where FFT-FEM method is adopted to determine the transient temperature distribution of the disk surface. A specimen of frictional material is tested on a small scale brake dynamometer to find the dependency of the wear rate on temperature change, from which and the temperature analysis results, given the wear life test mode, the wear behavior of the pad material for the vehicle can be predicted.<br/> Numerical example show the predicted wear life of the vehicle coincides with the recommended time interval for replacing the pads.<br/>

비선형 유한요소법을 사용한 고무 마운트의 정특성 해석에 있어서 체적 탄성 계수의 역할

여태인,최윤홍 울산대학교 1999 공학연구논문집 Vol.30 No.2

고무 스프링의 정 스프링 상수를 해석하기 위해 비선형 유한요소법을 사용할 때, 고무의 구성 방정식은 초탄성 재료 모델로 표현한다. 일반적으로 엔진 마운트의 설계를 위한 초탄성 모델의 재료 상수들은 일축 압축 시험과 단순 전단 시험 결과만을 이용하여 구해진다. 그러나 체적 시험을 생략하고 고무를 비압축성으로 가정한 비선형 유한 요소 해석 결과는 매우 부정확한 결과를 가져올 수 있다. 본 연구는 수치 해석 결과에 미치는 체적 탄성 계수의 영향을 조사하여, 엔진 마운트의 형상 계수가 클 때는 체적 변형율의 정확한 측정이 다른 두 물성치의 측정과 마찬가지로 중요하다는 것을 보이고 있다. When a nonlinear finite element analysis is used to find the static spring constants of a rubber spring, the constitutive equations of the rubber are represented by a hyperelastic model, of which material constants are determined from the different types of material tests. Uniaxial compression and simple shear tests are usually chosen due to their experimental conveniences, while volumetric test is often underestimated and omitted. But the hyperelastic model obtained from the two kinds of tests alone can result in rather poor performance for a certain engine mount when the rubber is assumed to be incompressible in teh finite element procedure. This study investigates the influences of bulk modulus, which are found to be as equally important as other two material properties, on the numerical results when the form factor of the mount becomes large.

등가상수를 이용한 벤트레이트 디스크의 축대칭 온도 해석

여태인(Taein Yeo) 한국자동차공학회 2003 한국 자동차공학회논문집 Vol.11 No.1

In automotive brake systems, the frictional heal generated can cause high temperature at the interface of rotor and pad which may deteriorate the material properties of the sliding parts and can result in brake fade. Conventionally, a pie-shaped 3-dimentional model is adopted to calculate temperature of ventilated disk using finite element method, To overcome the difficulties in preparing 3D finite element model and reduce the computational time required, the ventilated rotor is to be analyzed, in this study, as an axisymmetric finite element model in which, taking into considerations the effects of cooling passages, a homogenization technique is used to obtain the equivalent thermal properties and boundary conditions for the elements placed at the vent holes. Numerical tests show the proposed procedure can be successfully applied in practice, replacing 3-dimensional thermal analysis of ventilated disk.

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THERMOELASTIC INSTABILITY OF A RETANGULAR BLOCK ON A RIGID WALL

Yeo,Taein 울산대학교 1995 공학연구논문집 Vol.26 No.1

두 물체의 접촉면 사이의 정상상태의 열전달은 열변형을 일으키고 그결과 나타나는 접촉압력의 변화는 열접촉저항 및 열전달을 변화시켜 전체 시스템을 불안정하게 할 수 있다. 섭동법에 의한 이론적 해석방법은 단순한 시스템에 대하여는 가능하지만 유한한 길이의 기하학적 형상을 가진 시스템에 대하여는 매우 어려워진다. 본논문에서는 강체와 열탄성적 접촉을 하고있는 사각블럭의 안정성을 판정하기위해 시간에 따라 지수적으로 변화하는 변수분리 형태의 섭동을 가정하여 지배방정식들을 유한요소식화 하였다. 그 결과 지수증가율에 대한 선형 고유치 문제를 얻을 수 있으며, 시스템은 모든 고유치가 음의 실수부를 가질때 안정하다. 수치적인 해석결과를 강체인 벽과 열탄성적인 접촉을 하고 있는 스트립의 이론적 해석결과와 비교하여 제안한 유한요소법의 타당성을 보였다. The steady-state conduction of heat across an interface between two contacting bodies can become unstable as a result of the interaction between thermoelastic distortion and a pressure-dependent thermal contact resistance. Analytical solutions for the stability boundary have been obtained for simple systems using perturbation methods, but become prohibitively complex for finite geometries. This paper presents a finite element formulation of the perturbation method, in which the linearity of the governing equations is exploited to obtain separated-variable solutions for the perturbation with exponential variation in time. The problem is thus reduced to a linear eigenvalue problem with the exponential growth rate appearing as the eigenvalue. Stability of the system requires that all eigenvalues have negative real part. The method is tested against an analytical solution of the two-dimensional problem of a strip in contact with a rigid wall. Excellent results are obtained for the stability boundary even with a relatively coarse discretization.