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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2014
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재료 표면의 마이크로 딤플(micro dimple)에 대한 연구는 마찰 표면의 에너지 손실을 줄이기 위한 목적으로 수행되었다. 대부분의 기계 부품에서 마찰열은 에너지 손실과 기계시스템 손상을 주어 수명 단축의 원인이 되고 있다. 특히 탄성중합체와 같이 열에 민감한 재료를 사용한 기계 부품이라면 발열저감은 매우 중요하다.
본 연구의 목적은 마이크로 딤플이 있는 탄성중합체(elastomer) 마찰면의 마찰계수와 발열 저감 효과를 딤플이 없는 경계마찰 영역(boundary friction area)과 딤플이 있는 유체마찰 영역(hydrodynamic friction area)로 구분해서 해석하고 실험하여 딤플의 효과를 보이고자 하는 것이다.
Pin-on-disk 실험을 위하여 TPU 재질의 표면에 마이크로 딤플을 만들었으며, 딤플 시편은 사출을 위한 몰드 표면에 프로파일 연삭 가공으로 양각한 후 사출하여 제작하였다.
사용하중과 마이크로 딤플의 설계 변수 변화에 따른 발열온도와 마찰계수를 측정함으로써 설계 방향을 제시하였고, 실험계획법을 적용하여 발열에 가장 크게 영향을 주는 변수를 찾아 수학적 모형을 도출하였다. 또한 딤플의 방향과 마찰면의 하중이 다를 때 마찰면에 미치는 영항도 유동해석과 실험으로 평가하였다.
마찰면에서 발생하는 열을 적게 하기 위해서는 경계마찰구간에서는 접촉면의 최대수직응력(maximum contact normal stress)이 작아야 하고 유체마찰구간에서는 움직이는 고체표면과 유체 경계면의 전단력(shear forcess)이 작아야 함을 구조해석과 유동해석으로 얻었고, 실험으로 통하여 검증하였다.
이러한 결과로부터 마이크로 딤플이 마찰저감에 미치는 효과를 입증하였고, 탄성중합체 재료의 수명 향상을 위한 마이크로 딤플의 형상과 설계변수값을 제시하였다.
본 연구의 목적은 마이크로 딤플이 있는 탄성중합체(elastomer) 마찰면의 마찰계수와 발열 저감 효과를 딤플이 없는 경계마찰 영역(boundary friction area)과 딤플이 있는 유체마찰 영역(hydrodynamic friction area)로 구분해서 해석하고 실험하여 딤플의 효과를 보이고자 하는 것이다.
Pin-on-disk 실험을 위하여 TPU 재질의 표면에 마이크로 딤플을 만들었으며, 딤플 시편은 사출을 위한 몰드 표면에 프로파일 연삭 가공으로 양각한 후 사출하여 제작하였다.
사용하중과 마이크로 딤플의 설계 변수 변화에 따른 발열온도와 마찰계수를 측정함으로써 설계 방향을 제시하였고, 실험계획법을 적용하여 발열에 가장 크게 영향을 주는 변수를 찾아 수학적 모형을 도출하였다. 또한 딤플의 방향과 마찰면의 하중이 다를 때 마찰면에 미치는 영항도 유동해석과 실험으로 평가하였다.
마찰면에서 발생하는 열을 적게 하기 위해서는 경계마찰구간에서는 접촉면의 최대수직응력(maximum contact normal stress)이 작아야 하고 유체마찰구간에서는 움직이는 고체표면과 유체 경계면의 전단력(shear forcess)이 작아야 함을 구조해석과 유동해석으로 얻었고, 실험으로 통하여 검증하였다.
이러한 결과로부터 마이크로 딤플이 마찰저감에 미치는 효과를 입증하였고, 탄성중합체 재료의 수명 향상을 위한 마이크로 딤플의 형상과 설계변수값을 제시하였다.
목차
제 1 장 서 론제 1 절 연구 배경제 2 절 연구 목표 및 범위제 2 장 탄성중합체 재료의 특성제 1 절 TPU제 2 절 재료 시험 및 재료 상수제 3 절 마찰 계수 시험제 3 장 마찰면에서 마이크로 딤플의 영향제 1 절 이론적 고찰제 1 항 마찰면의 윤활상태제 2 항 경계윤활면의 발열제 3 항 유체윤활면의 발열제 2 절 경계마찰에 대한 해석제 1 항 딤플 밀도 관계식제 2 항 형상에 따른 마이크로 딤플의 구조해석제 3 항 운동방향을 고려한 마이크로 딤플의 구조해석제 3 절 유체마찰에 대한 해석제 1 항 지배방정식제 2 항 형상에 따른 마이크로 딤플의 효과제 3 항 딤플이 3개일 때 마이크로 딤플의 효과제 4 항 운동방향을 고려한 마이크로 딤플의 효과제 4 장 마이크로 딤플의 실험제 1 절 성능시험 시스템제 2 절 딤플과 무딤플의 해석검증실험제 3 절 딤플의 형상에 따른 해석검증실험제 4 절 하중에 따른 딤플 인자별 실험제 1 항 6.3MPa에서 딤플 인자별 실험제 2 항 25MPa에서 딤플 인자별 실험제 5 절 실험계획법의 분석을 위한 실험제 1 항 6.3MPa일 때 실험계획법의 분석을 위한 실험제 2 항 25MPa일 때 실험계획법의 분석을 위한 실험제 6 절 운동방향을 고려한 마찰 실험제 1 항 6.3MPa일 때 운동방향별 실험제 2 항 25MPa일 때 운동방향별 실험제 7 절 탄성중합체 마찰면의 마멸제 5 장 실험계획법을 이용한 최적설계제 1 절 실험계획법의 개요제 2 절 6.3MPa일 때 마이크로 딤플의 최적설계제 3 절 25MPa일 때 마이크로 딤플의 최적설계제 6 장 결 론제 1 절 연구의 결론제 2 절 계속 연구 과제참고문헌부록(Fluent의 검증)ABSTRACT
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