• Title, Summary, Keyword: 유한요소 접촉해석

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Finite Element Analysis of Frictional Contact Problems Using A Contact Element (접촉요소를 사용한 마찰접촉문제의 유한요소해석)

  • Ko, Seok;Lim, Jang-Keun
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.1
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    • pp.29-35
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    • 1999
  • 접촉하는 두 물체 사이의 접합부에서는 국북적인 응력집중현상이 발생하여 기계 구조물의 마멸이나 파손의 직접적인 원인이 된다. 기존의 방법들은 복잡한 수식 처리와 반복 계산 때문에 접촉특성에 따라서 해석하기에 어려움이 많았다. 본 논문에서는 마찰이 있는 접촉문제를 반복계산 없이 효과적으로 해석하기 위해서 선형상보성 접촉조건과 가상일의 원리로부터 접촉요소를 개발하여 이를 사용한 유한요소 해석발법을 제안하였다. 연구결과로 평면 및 곡면 접촉문제나 다물체 접촉문제를 기존의 해석방법에 비해 훨씬 편리하고 정확하게 접촉현상을 규명할 수 있었다.

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Finite Element Analysis of Contact Pressure Behavior in Compression Ring-Oil Film (압축링-유막간의 접촉압력 거동에 관한 유한요소해석)

  • 김한구;김청균;한동철
    • Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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    • pp.48-53
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    • 1995
  • 본 연구에서는 윤활유막의 접촉압력 거동문제를 다른 각도에서 유한요소기법으로 해석하고자 한다. 즉, 혼합기가 폭발하게 되면 피스톤과 실린더 사이의 윤활유막이 순간적으로 초고압을 받아서 윤활유막은 밀폐된 공간에서 마치 폴리머처럼 거동할 것이라고 가정할 수 있다. 이와 같은 현상은 극히 짧은 시간에 국부적으로 일어날 것으로 예상되며, 이러한 작동조건에서 피스톤 링의 접촉면 형상에 따른 피스톤 압축링-윤활유막 사이의 접촉압력 거동문제를 미시적일 측면에서 유한요소기법으로 피스톤의 동적문제를 해석하고자 한다.

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Study of Computing Nodal Thermal Contact Conductance between 3 Dimensional Unmatched Grid Interfaces for Finite Element Thermal Analysis (유한요소 열해석의 3차원 불일치격자경계면의 절점 접촉열교환계수 계산 연구)

  • Kim, Min Ki
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.45 no.12
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    • pp.1021-1030
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    • 2017
  • This paper describes the algorithm of computing thermal contact conductance between unmatched grid interfaces for finite element thermal analysis. Because grid interfaces should be coincident with adjacent meshes for finite element method, large amount of man hours and huge computations are required to match interfaces between many numbers of complex subdomains. A novel method that distributes feasibly the conductances to interface nodes is proposed. The aims of the method are described, and details of the nodal conductance distribution algorithm with less dependency on meshes are represented. The algorithm can be applied both the flat and curved interfaces in 3 dimensional space, and proposed method can combined with many finite element application including thermal analysis.

절삭가공 해석을 위한 유한요소법의 적용

  • 김국원;안태길;이우영
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • pp.81-81
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    • 2003
  • 최근 유한요소법을 이용하여 절삭가공을 해석하는 연구가 많이 발표되고 있다. 이 때 가장 문제되는 점이 피삭재에서 칩으로 분리하는 조건이다. 일반적으로 칩 분리 조건이라 일컬어지는 이 조건을 어떻게 설정할 것인가에 대해 현재까지도 많은 연구가 이루어지고 있다. 현재까지 제시된 칩 분리 판별 조건은 두 가지 유형 - 기하학적, 물리적으로 나눌 수 있다. 기하학적 칩 분리 조건은 공구 끝단과 바로 앞 요소의 거리를 기준으로 정해진 특정한 값에 도달하면 요소가 분리되는 혹은 없어지는 방법을 이용하는 것이며(Fig. 1 참조), 물리적 칩 분리 조건은 요소 내의 소성변형률 혹은 변형률 에너지 밀도함수 등의 값을 기준으로 분리시키는 방법이다. 본 연구에서는 상용 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하였으며 이 프로그램에서 제공하는 element birth/kill 기법을 이용하여 기하학적 판별조건에 도달하면 공구 끝단 앞의 요소가 사라지는 방법을 취하였다. Fig. 2는 절삭가공을 위한 유한요소 모델링을 나타낸다. 칩-공구 접촉 부위에 접촉요소를 사용하였으며, 피삭재의 왼쪽과 아래쪽 부위는 각각 변위구속을 하였다. 공구의 이동은 변위경계조건의 값을 변화시킴으로써 구현하였다. 절삭력을 비교함으로써 해석결과의 타당성을 검토하였으며, 피삭재 내의 응력, 변형률 분포 등을 살펴보았다.

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Analysis of a Complete Contact Problem in Bonded Condition: Comparison of Experimental-Numerical Analyses and Theoretical Solutions (응착조건의 완전접촉문제 해석: 실험 및 수치해석과 이론해의 비교)

  • Kim, Hyung-Kyu;Jang, Jae-Won;Lee, Soon-Bok
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.39 no.6
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    • pp.583-588
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    • 2015
  • Asymptotic method has been often used to theoretically analyze the complete contact problem. The error of the asymptotic results increases as the distance from the contact edge increases. The singularity cannot be properly obtained from a finite element (FE) analysis owing to the finiteness of the element size. In the present work, the complete contact problem in bonded condition is analyzed using a combined experimental-numerical approach to assist and/or compare with the asymptotic results. Al and Cu alloys are used for the material combination of the punch and substrate. 120 and 135 degrees are used for the punch angle. The FE models are validated by comparison of displacement distributions obtained by the FE analysis and $moir{\acute{e}}$ experiment. Generalized stress intensity factors are evaluated using the validated FE models. Stress field in the vicinity of the sharp contact edges obtained from the FE and asymptotic analyses are compared. The discrepancies are also discussed.

Computational Efficiency of Thermo-Elasto-Viscoplastic Damage and Contact Analyses by Domain/Boundary Decomposition Method (영역/경계 분할법에 의한 열탄점소성 손상 및 접촉 해석의 효율화)

  • Shin, Eui-Sup;Kim, Sung-Jun;Kim, Jong-Il;Seo, Young-Su
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.43-46
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    • 2009
  • 열탄성 부영역, 열탄점소성/손상 부영역, 공유면, 접촉 공유면에 기반을 둔 영역/경계 분할법을 적용하여 재료 비선형성을 갖는 열탄점소성 손상 문제와 경계 비선형성을 갖는 접촉 문제의 효율적인 해석을 제안하였다. 영역 및 경계 분할에 관련된 공유면 및 접촉 공유면에서의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 간단한 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 소수의 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬들에 국한된다. 따라서 적절한 해석 알고리듬을 구성하면 대폭적인 효율성 향상이 가능하게 된다. 대변형과 같은 기하학적 비선형성은 고려하지 않았으며, 간단한 수치 실험을 통해서 열탄점소성 손상 및 접촉 해석의 효율성에 관련된 기본적인 특성을 분석하였다.

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Pressure Analysis of the Plantar Musculoskeletal Fascia Using a Fine Finite-Element Model (인체 족부 근골격계 상세 유한요소모델링을 통한 족저압 해석)

  • Jeon, Seong-Mo;Kim, Cheol
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.35 no.10
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    • pp.1237-1242
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    • 2011
  • The A detailed 3D finite-element analysis model of a human foot has been developed by converting CT scan images to 3D CAD models in order to analyze the distribution of plantar pressure. The 3D foot model includes all muscles, bones, and skin. On the basis of this model and the pressure distribution results, shoes for diabetes patients, which can make the plantar pressure distribution uniform, may be designed through finite-element contact analysis.

An Analysis of Detachment Mechanism of Gecko Adhesion System using Finite Element Method (유한요소법을 이용한 게코 접착 시스템의 분리 메커니즘에 대한 해석)

  • Kim, Won-Bae;Cho, Maeng-Hyo
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.550-553
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    • 2010
  • 본 논문에서는 seta와 spatula로 구성된 게코(gecko) 접착 시스템의 해석을 위한 새로운 adhesive beam contact model을 제시한다. adhesive contact 해석에 있어서 기존의 JKR model은 nano pillar와 같은 형태의 접촉방식의 해석에는 매우 유용하지만, seta와 같이 보(beam)의 형상을 가지는 구조물의 접촉방식의 해석에는 부적합하다. 따라서 본 연구에서는 seta와 같은 보의 형상을 가지는 접촉 시스템의 해석을 위해 adhesive beam contact model을 제시하고, 유한요소 해석을 통하여 접촉면에서의 불균일한 응력분포 상태가 분리 메커니즘에 미치는 영향에 대한 해석 결과를 제시한다. 또한 spatula의 기하학적 형상과 보의 접촉각(contact angle)등이 seta adhesion system의 분리 메커니즘(detachment mechanism)에 미치는 영향에 대한 결과를 제시한다.

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Behavior Analysis of PPWS Sockets for Suspension Bridges Considering Frictional Contact (마찰 접촉을 고려한 현수교 PPWS용 소켓의 거동 해석)

  • Yoo, Hoon;Lee, Sung-Hyung;Seo, Ju-Won
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.33 no.4
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    • pp.1281-1293
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    • 2013
  • A sophisticated finite element model is illustrated to analyze the behavior of Prefabricated Parallel Wire Strand(PPWS) sockets for main cables of suspension bridges. An orthotropic model is proposed for the casting material by considering both effects of individual wires and a casting alloy, and the contact between surfaces of a socket and a casting alloy is idealized by using the Coulomb friction and the surface-based contact model. The proposed FE model is verified by comparing the strain distributions obtained from the tensile test and FE analysis. The mechanical behavior of a socket is investigated with respect to the variation of the frictional coefficient. The result shows that the friction between surfaces significantly diminishes the stress concentration of a socket and a casting alloy, and the normal stress from the design equation represents the averaged value of the upper and lower quartiles in the distribution of contact stresses between a socket and a casting alloy.

Rigid-Plastic Finite Element Analysis of Sheet Metal Forming with Three Dimensional Dies Considering Contack (접촉을 고려한 3차원 형상의 금형에 의한 박판성형의 강소성 유한요소해석)

  • 양동열;정완진;김용환
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.13 no.6
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    • pp.1092-1103
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    • 1989
  • 본 논문에서는 기존의 금속성형의 유한요소해석에서 사용한 바 있는 기하적경 계조건을 직접 유한요소방정식에 대입하는 방법들을 비교검토하고 3차원박판성형에 적용하기 위하여 개선된 방법을 개발하였다.