[유체공학] ER유체의 특성해석 및 응용장치 연구

소개글

ER유체의 특성해석 및 응용장치 연구

목차

요약문

연구계획
1. 연구배경 및 중요성
2. 연구목표
3. 연구내용 및 방법
4. 인용 문헌

본문내용

급속히 산업정보화가 실현되면서 기계, 자동차분야 및 의료분야에서의 시스템은 고속, 고정밀한 제어를 요구한다. 그렇기 때문에 각종 플랜트에 사용되는 액츄에이터는 더욱더 복잡해지고, 빠른 응답성을 필요로 한다. 따라서 이를 수용할 수 있는 미래형 액츄에이터의 구조는 간단하면서, 고속응답 및 대출력이 발생 가능한 새로운 액츄에이터가 필요하다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 기능성 유체를 사용하는데 일반적으로 기능성 유체로 알려져 있는 전기점성유체(이하 ER유체라 칭함)는 부하 되는 전기장의 강도에 따라 그 역학적 특성이 변하는 유체를 총칭하는 것으로, 외부 조건에 따라 ER유체에 부하 되는 전기장의 크기만을 변화시키면 연속적인 제어가 가능한 장점을 가지고 있다.
따라서 이와 같은 특성을 가진 ER유체를 이용하여 본 연구에서는 제안한 시스템의 정확한 모델링과 설계를 위해 ER유체의 기초적 특성연구, 다접점 순차전극을 이용한 반능동 ER댐퍼의 개발(응용연구Ⅰ), 미세 수술용 Teleoperation의 개발(응용연구Ⅱ)등의 세 가지 연구를 수행한다. 응용장치를 올바로 사용하기 위해서는 응용장치에서 발생하는 ER효과를 정확히 규명하고 해석해야 한다. 현재 국·내외에서 연구되는 대부분의 ER유체의 응용장치에 관한 연구는 이러한 ER효과의 규명없이 단순히 빙햄거동의 가정으로만 기초연구를 대신하고 있으므로 실제 적용에 있어서 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 ER효과의 원인에 되는 클러스터 형성 및 유체 유동에 관한 연구가 선행되어야 하며 본 과제에서 제시한 응용장치의 중요한 결과가 될 것이다. ER유체를 이용한 응용장치에 관한 연구 중, 다접점 순차전극을 통한 반능동 ER댐퍼는 피드백 제어가 필요없이 단순한 기계적 메커니즘에 의해 댐핑력이 발생하는 구조를 가진 댐퍼이며 기존의 ER댐퍼에 비해 구조가 더욱 간단하고 적용이 용이한 장점있다.

참고 자료

[1] Klass, D.L. and Matinek, T.W., 1967, "Electroviscous fluids , Electrical Properties", J. Appl. Phy sics.,Vol.38, No.1, pp.75∼80.
[2] Petek, Nichols K, 1992, "Shock Absorber uses Electrorhelogical Fluid", Automotive Engineering , Vol.100, No.6, pp. 27∼30.
[3] Kobayashi, H., Kobayashi, N., Yokoi. R., Saitoh.. O., and Morishita. S., 1993, " Fundamental Perfor mance of the Controllable Vibration Damper using Electrorheological Fluid", Trans. of JSME(c), Vo l. 59 , No. 566, pp. 3008∼3012.
[4] Morishita, S. and Mitsui, J., 1992, "An Electronically Controlled Engine Mount Using Electrorheolo gical Fluid", SAE Paper No.922290, pp. 92∼103.
[5] Carlson, J.D. and Duclos, T. G., 1989, "ER Fluid Clutch and Brakes-Fluid Property and Mechanical Design Consideration", Proc. 2nd Int. Conf. Electrorheological Fluid, pp.353∼367.
[6] Kondo, Y., Yokota, S., and Hori, T., 1997, "Actuators Making Use of Electro-Rheological Fluids", Proceedings of the 9th Symp. on Electromagnetics and Dynamics, pp.503∼505.
[7] 김 상국, 정동운, 최윤대,1994,"전기유변유체를 동작매체로하는 실험용 토크전달장치 제작 및 성능평가 "대한기계학회논문집, 제18권, 제10호, pp.2706∼2711.
[8] Bonnecaze, R.T.,Brady, J.F., 1990 "Dynamic Simulation of a Suspension of Dielectric Particles Form ing an Electrorheological fluid", Electrorheological fluids.pp.27∼40.
[9] Brady, J.F., Phillips, R.J., Lester, J.C. and Bossis, G., 1988, "dynamic Simulation of Hydrodynamic ally interacting Suspensions", J. Fluid Mech., Vol.195, pp.257-280.
[10] Kita,Y., Oshima, T., Takase, H., Kondo, I., and Fujisawa, S., 1993," Fundamental Syudy of Electr orheological Fluids",Trans. of JSME(B), Vol.59, No.562, pp.42∼47.
[11] Tsukiji, T. and Utashiro, T., 1997," Flow of ER Fluids between Two Parallel-Plate Electrodes for Sinusoidal Electric Fields", Trans. of JSME(B), Vol.63, No.608, pp,1221∼1228.
[12] W. S. Yen and P. J. Achorn, 1991, "A study the dynamic behavior of an electrorheological fluid" J. Rheol 35(7), pp1375∼1392
[13] Winslow, W. M., "Induced Vibration Suspensions,” Journal of Applied. Physics, vol. 20, pp. 1137-1140, 1949.
[14] N. K. Petek, “An Electronically Controlled Shock Absorber Using Electrorheological Fluid,”SAE Paper No. 920275, 1992.
[15] T. G. Duclos, “An Externally Tunable Hydraulic Mount Which Uses Electrorheological fluid,”SAE Paper No. 870963, 1987.
[16] N. K. Petek,<font color=aaaaff>..</font>