본 연구에서는 재료 결정격자의 기본단위나 결정립의 형상등 가장 기본적인 형태가 6각형이라는 점에 착안하여 취성재료의 파손모델로 부재들의 결손을 이용하는 결손확률모델을 제안하여 부재결손에 따른 각각의 파손 해석모델과 결손확률을 구한다. 그리고 비결손모델에서 구한 기본인장하중을 기초로 하여 해석하고자 하는 하중하에서 각각의 파손해석모델을 모델링하여 유한요소법으로 부재결손에 따른 요소중심에서의 최대주응력을 구하여 이론극한인장강도와의 비와 결손확률로 취성재료의 파손확률을 구한다. 또한 취성정도에 따른 균열길이에 대한 치수 매개변수를 구함으로써 재료강 도 연구에 기초가 되게 한다.
초음파의 전파와 결함에 의한 산란장의 정확한 해석은 초음파 비파괴평가에서 중요한 역할을 한다. 수치해석 법은 매개변수에 대한 연구를 간단하고 값싸게 할 수 있으므로 결함 탐지 확률을 높이고 결과적으로 검사의 신뢰도를 개선시키는데 도움이 된다. 본 연구에서는 초음파 전파와 산란장의 계산을 위하여 유한요소법(finite element method)을 사용하였으며, 대표적인 몇 가지 문제에 대하여 시뮬레이션을 실시하여 해석의 타당성을 검증하였다. 상용 FEM 프로그램을 이용하여 안정적인 수치해를 얻기 위한 유한요소 격자 크기와 시간 근사 스텝을 먼저 결정하였다. 2-D 등방성 및 이방성 재료에서의 전파와 산란 문제를 다루었으며, 이론적 정해 또는 실험 결과가 알려진 문제를 선정하여 FEM 해석 결과와 비교, 분석하였다.
본 연구는 케이블의 피로실험에서 라틴방격법의 유용성을 입증하고, 현수교에서의 행어로서 사용되는 와이어로프의 축방향 피로거동을 보기 위하여 계획되었다. 평균 응력, 응력범위, 시편의 길이를 실험 인자로 선정하였다. 위에 선정한 인자의 효과는 응력 범위의 효과를 제외하고는 이론이 제기되고 있다. 각 인자에서는 3개의 수준이 사용되었다. 각 셀에서 자유도를 증가시키기 위하여 3번을 반복 수행하였다. 피로파괴의 주요 원인은 격자 접촉점에서의 접촉성 피로(fretting fatigue)였다. 선정된 3개의 인자는 모두 유의하였다. 응력범위의 효과는 예측된 바와 같았으며, 길이효과는 예상과 반대의 결과를 보여주었고, 응력수준의 효과는 채택된 응력수준에 따라 실험결과가 달라질 수 있음을 보여줬다. 그러므로 라틴방격법은 직교성이 갖춰진다면 피로거동에 영향을 미치는 인자들을 규명하는 데에 매우 효과적인 실험 방법임을 알 수 있다.
본 연구에서는 저가형 PC-클러스터 환경에서 운영 가능한 고속 병렬처리 기법을 활용하여 전기체 항공기 및 발사체 형상을 고려할 수 있는 천음속/초음속 비선형 플러터 해석시스템을 개발하였다. 이는 이론적으로 진보된 수치해석 기법인 전산구조동역학(CSD), 유한요소법(FEM) 및 전산유체역학(CFD) 기법을 동시에 연계하고 있으며, 각종 비행체의 공탄성안정성 설계 과정에서 공학적으로 매우 정밀한 데이터 제공이 가능하다. 개발된 공탄성 해석시스템의 뛰어난 응용성을 보이기 위해 국내에서 개발 중인 초음속 항공기의 전기체 형상에 대해 천음속/초음속 비선형 공탄성 해석을 수행하였다.
강탄성 구역 $S_k$ 상태에서 $S_p$ 상태로 스윗청 될 때 ${\beta}-Tb_2(MoO_4)_3$, 단결정의 자발변형텐서 값으로부터 격자점의 상대적 변위를 계산할 수 있는 공식을 유도하였다. 엔탈피의 보존법칙을 이용하여 특정 방향에 대한 문턱 스윗청력의 측정치를 이용하여 임의의 방향에 대한 문턱 스윗청력을 계산할 수 있는 공식을 유도하였으며, 이 공식에서 유도한 이론치와 (${\theta}=90^{\circ}$, ${\phi}$)가 ($90^{\circ}$, $15^{\circ}$), ($90^{\circ}$, $30^{\circ}$), ($90^{\circ}$, $45^{\circ}$), ($90^{\circ}$, $60^{\circ}$), ($90^{\circ}$, $75^{\circ}$)인 경우에 실측한 측정값은 잘 일치하였다.
그래핀(graphene)은 $sp^2$ 탄소원자들이 벌집 격자를 이룬 형태의 2차원 나노시트를 의미하며, 높은 비표면적(이론치 $2600m^2\;g^{-1}$)과 우수한 전기전도도(전형치 $8{\times}10^5S\;cm^{-1}$) 및 기계적 강도로 인해 리튬이온전지의 음전극 활물질 및 초고용량 커패시터의 전극 활물질로서 사용 가능성이 높아지고 있다. 본 총설에서는 현재까지 알려진 그래핀 나노시트와 그래핀을 기반으로 하는 나노복합체의 제조법을 소개하고, 이를 리튬이온전지와 초고용량 커패시터의 전극소재로 적용하였을 때의 특성을 그 나노구조적 관점과 연관하여 논의하였다.
함정은 선급의 규정을 받지 않고 독자적인 기준을 가지고 설계된다. 본 연구는 함정 설계에 적용되는 가장 권위 있는 기준이라고 할 수 있는 미해군의 규정을 중심으로 그 특성과 개념을 소개하고, 개별적인 기준이 구조 설계 시에 반영되었을 때의 설계 결과에 대해 분석함으로써 설계자가 규정식 적용의 영향을 파악하는데 도움을 주고자 하였다. 또한 함정의 최적 구조 설계를 위하여 미해군 규정에 기초하고 구조 해석 이론을 접목한 최적 설계 방법을 제시하고, 실제 함정에 대해 적용하여 봄으로써 제시된 방법의 유용성을 보였다. 본 방법의 적용 결과 종보강재와 횡늑골의 간격과 같은 주요 설계 변수가 함정 중앙 단면의 설계 결과에 미치는 영향이 분석 가능하며, 최적의 중앙 단면 설계가 얻어 질 수 있었다.
본 연구에서는 공동경로간섭계(common-path interferometer)에 기반한 회절위상현미경(diffraction phase microscopy)을 이용한 광섬유의 굴절률 프로파일(refractive index profile) 측정기술을 개발하였다. 투과형 회절격자를 이용하여 광섬유 시료를 통과한 빛으로부터 핀홀을 이용하여 영의 공간주파수 성분만을 갖는 기준광을 생성하고, 기준광을 다시 시료의 위상정보를 갖는 시료광과 간섭시키는 방법을 통해 시료의 위상정보를 가진 간섭무늬를 형성시켰다. 이렇게 얻어진 간섭 이미지로부터 수치적 처리과정을 거쳐 공간적 위상정보 곧, 위상 이미지를 획득하고 이 데이터를 역아벨변환(inverse Abel transform)을 통해 굴절률 프로파일로 변환할 수 있었다. 이때 클래딩과 광섬유 주변의 매질 사이의 굴절률차로 인해 발생하는 배경위상을 이론적으로 얻어진 함수형태에 맞춰 예측하고 이를 측정된 위상에서 제거하는 배경위상제거 방법을 개발하여 사용하였다. 이를 통해 광섬유 코어 부근의 위상정보만으로도 굴절률 프로파일을 성공적으로 이뤄질 수 있음이 입증되었다. 본 연구를 통하여 회절위상현미경 특유의 측정 안정성과 편의성을 가진 광섬유 굴절률 프로파일 측정장치를 개발하였고 광섬유 및 도파로의 굴절률 분포를 비파괴적으로 분석할 수 있어 광섬유 및 광섬유소자 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
결정학적으로 T' 구조인 Nd2-xCexCuO4-$\delta$ 회토류 구리산화물 초전도체는 지금까지 매우 복잡한 미세구조를 지닌 것으로써 잘 알려져 있다. 이 구리산화물 초전도체가 초전도 특성을 띠려면, Nd3+ 이온이 Ce4+ 이온에 의해 소량 치환되고 동시에 산소환원이 필요하다. 본 연구에서는 투과전자현미경의 수렴성 전자회절(CBED)패턴을 이용하여 Nd2-xCexCuO4-$\delta$ 의 Ce 미량 첨가와 미량의 산소환원에 따른 결정구조의 전이 발생 여부에 관하여 고찰하였다. 세 가지의 서로 다른 시편 Nd2CuO3,Nd1.85Ce0.15CuO4 와Nd1.85Ce0.15CuO3.965을 고상소결에 의하여 만들어 이들 각각 시편에 대한 CBED패턴을 주사투과전자현미경(STEM)으로 관찰하였다. 그리고 실험에 의하여 얻은 이들 HOLZ선들과 컴퓨터 계산에 의해 그려진 이론적인 HOLZ선들과 비교하는 방법에 의하여 Nd1.85Ce0.15CuO4의 격자상수를 구하였다.
유전체로 덮혀 있고 주기적인 슬릿을 갖는 평행평판 도파관에서의 누설파 복사 및 표면과 TEM파가 입사되는 경우에 대하여 고려하였다. 모멘트 방법을 이용하여 무한한 주기적인 구조와 유한한 주기적인 구조를 해석하였다. 유전체 커버가 슬릿을 갖는 누설파 안터나의 성능에 미치는 영향을 보이기 위하여 유전체의 두께에 대한 도파관 내부에서의 반사전력과 투과전력, 자유공간으로의 복사효율, 유전체슬램으로의 표면파 launching 효율, 안테나 이득, 그리고 복사패턴 등의 수치해석결과들을 제시하였다. 또한 제안된 주기적인 구조를 이용한 표면파 lauching 효율의 개선방법을 기술하엿으며 최대효율은 이론적으로 97.5%에 이르렀다. 따라서 이 구조는 image 도파관이나 유전체 격자 안테나의 효과적인 급전기로서 유망하리라 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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