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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

연성룡 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수
이철희
발행연도
2017
저작권
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수6

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이 논문의 연구 히스토리 (12)

초록· 키워드

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자기유변탄성체는 자기장을 가함으로써 기계적 성질이 신속하고 가역적으로 변화할 수 있는 "스마트" 물질이다. 자기유변유체와 비교할 때, 자기유변탄성체의 장점은 철 입자가 시간이 지나면서도 침전형상이 발생되지 않고, 고체이라 용기를 보관할 필요가 없다는 것입니다. 또한 반영 시간이 매우 짧습니다. 이렇기 때문에 자기유변탄성체는 높은 연구 잠재력을 가지고 있다. 예를 들면, 자기유변탄성체의 재료 특성을 향상하거나 다양한 기계 장비에 적용하는 데에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, 자기유변탄성체의 마찰 및 마모 특성 및 그 실제 응용 연구는 아직 없을 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 다양한 외부 환경 하에서 자기유변탄성체의 마찰 및 마모 특성을 평가하였다. 또한, 자기유변탄성체 롤링 요소로써 실제 응용 연구를 진행하였다.
실리콘은 높은 자기 효과, 안정 및 무독성의 장점으로 자기유변탄성체의 매트릭스로 가장 많이 사용되었다. 그러나 실리콘의 기계적 성질은 다른 재료에 비해 악한 편이다. 자기유변탄성체의 마찰 및 마모 특성을 향상시키기 위해서 새로운 폴리우레탄 재료는 자기유변탄성체의 매트릭스로 사용하여 연구를 진행하였다. 다른 매트릭스 물질 (실리콘 및 폴리 우레탄)이 화학적 및 물리적(구조적으로 결합)인 합성 통해 새로운 자기유변탄성체를 제작하여 연구를 진행하였다. 시험 결과는 개선된 자기유변탄성체의 마찰 및 마모 성능이 실리콘 매트릭스 자기유변탄성체 보다 향상되었음을 보였다. 재료의 제작 복잡성 및 불안정성 때문에 실리콘 매트릭스 자기유변턴성체로 이후 연구를 수행하였다.
자기유변탄성체 다양한 온도, 습도 조건하에서 마찰 및 마모 특성에 대한 연구를 진행하였고, 다양한 진동 조건하에서 자기유변탄성체의 마찰 및 마모 특성에 대한 연구를 진행하였다. 또한, 자기유변탄성체의 스틱 슬립 특성을 평가하였다. 이 연구를 진행하여 위하여 다양한 마찰 시험기 및 자기유변탄성체 샘플을 설계하여 제작하였다. 시험 결과는 다른 외부 조건 및 자기장의 인가조건 하에서 자기유변탄성체의 마찰 및 마모 특성이 변화되었음을 보였다.
또한, 자기유변탄성체의 응용 연구를 진행하였다. 다양한 자기장 강도 하에서 롤링 마찰 제어에 적용된 자기유변탄성체에 대한 연구가 수행되었고, 자기유변탄성체의 롤링 마찰 계수 - 슬립 속도 제어 연구가 수행되었다. 시험 결과는 자기장 강도의 조절에 따라 자기유변탄성체의 롤링 마찰 계수가 최적화 될 수 있게 제어 수 있음을 볼 수 있다. 자기장의 조절을 통하여 자기유변탄성체 타이어의 강도를 최적화하여 Anti-Lock Brake System에 적용 할 수 있음을 전망할 수 있다.

목차

요약문…………………………………………………..……….…….I
ABSTRACT……………………………………..……..……..…….III
CONTENTS………………………………….…….……..……..…..V
LIST OF TABLES………………………………..……...………VIII
LIST OF FIGURES………………………………...…………….XIV
1 Introduction………………………………………………………..1
1.1 Motivations and objectives……………….……………………….1
1.2 MR elastomer………………………………………….……….....2
1.3 Research scope and contribution…………………………….……4
1.4 Thesis organization………………………………………….….....5
2 Friction and Wear Characteristics of MR elastomers Based on Silicone/Polyurethane Hybrid…………………………..…….…….7
2.1 Experimental specimens…………………………………..………7
2.2 Experimental setup and conditions………………………..………9
2.3 Results and discussion…………………………………….……..11
3 Effect of temperature and relative humidity on friction and wear properties of silicon-based MR elastomer ……..…………..……..30
3.1 Experimental specimens………………………….……………...30
3.2 Experimental setup and conditions………………….…….……..31
3.3 Results and discussion…………………………………….……..33
3.3.1 Physical property……………………………………….……...33
3.3.2 Friction coefficient and wear depth at different temperatures ………………………………………………….……..34
3.3.3 Friction coefficient and wear depth at different relative humidities ……………………………………………………...……37
3.3.4 Wear surface image……………………………………………39
4 Friction and wear characteristics of MR elastomer under vibration conditions…………………………………………….…..53
4.1 Experimental specimens……………………………………..….53
4.2 Results and discussion……………………………………….…55
4.2.1 Friction property…………………………………………….…55
4.2.2 Wear property……………………………………………….…59
5 Effect of stick-slip on MR elastomer with a magnetic field………………………………………………………………..…77
5.1 Preparation of the MR elastomer sample …………………….….77
5.2 Experimental setup and conditions…………….………….……..78
5.3 Results and discussion………………………….………………..80
6 Application study of MR elastomer to rolling friction control………………………………………………..…………….100
6.1 Theoretical analysis……………………………….……………100
6.2 Experiment details………………………………….…………..102
6.3 Results and discussion……………………………….…………104
7 Rolling friction coefficient-slip rate control using MR elastomers …………………………………………………………….………..117
7.1 Experiment details…………………………………….………..117
7.2 Results and discussion………………………………….………119
8 A magnetic fatigue study of MR elastomer ……………..…….129
8.1 Experimental specimen………………………………………....129
8.2 Experimental setup……………………………………………..130
8.3 Results and discussions………………………………………...131
9 Conclusion and future works ………………………………….140
References……………………………………………………………….145

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