혼합 보 이론과 적정변형 보 이론에 입각한 공탄성 해석 시스템을 결합하여 유연면을 갖는 복합재료 무힌지 로터에 대한 정지 및 전진 비행시의 공탄성 해석을 수행하였다. 블레이드에 작용하는 공기력은 Leishman-Beddoes의 비정상 공력 모델을 이용하여 구했다. 인장, 회전면 내외의 굽힘, 그리고 비틀림이 상호 연계된 블레이드에 대한 운동방정식은 Hamilton의 원리에 입각하여 유도하였다. 헬리콥터 블레이드의 공탄성 해석에 주요한 요소들인 단면 벽의 두께, 탄성연계, 그리고 구성방정식에 대한 적합한 가정과 같은 주요 구조 모델링 문제들에 대한 효과들을 고찰하였다. 이러한 요소들은 블레이드 단면의 복합재료 적층 구조에 민감하게 반응하며, 블레이드 안정성에도 적지 않은 영향을 나타냄을 보였다.
본 연구에서는 섬유, 기지 및 계면으로 구성된 단방향 복합재료의 대표체적요소를 이용해서 가로방향 기계적 물성을 계면 특성 변화에 따라 예측하고 시험결과에 맞춰 계면의 특성의 보정을 실시하였다. 섬유와 기지로 모델링 된 기존의 대표체적요소는 섬유 길이방향 기계적 물성에 대해 예측 정확도가 높으나 가로방향에 대하여 어느 정도의 편차를 보인다. 따라서, 이런 차이를 보완하기 위해 계면 영역을 도입하였고, 계면의 두께, 탄성 물성과 강도 파라미터에 따라 기계적 물성을 보정하여 복합재료 대표체적요소를 통한 예측의 정확도를 향상시켰다. 그 결과, 복합재료 대표체적요소의 길이방향 물성의 정확도는 유지한 채 가로방향 강성 및 강도의 정확도가 향상됨을 확인하였다.
생장조절제(生長調節劑)인 Hoe78784와 PP-333의 처리(處理)는 공시(公試)된 모든 품종(品種)에 있어서 도복(倒伏)이 현저하게 감소(減少)하는 현상을 보였으나, 수잉기(穗孕期)때 이들 처리(處理)는 초장(草長)의 감소(減少)를 제외하고는 영양생장기관(營養生長器官)과 수량구성요소(數量構成要素)에는 크게 영향(影響)을 미치지는 않았다. Hoe78784와 PP-333의 처리(處理)는 도복(倒伏)의 감소로 인(因)한 IR21820-154-3-2-2-3의 수량(數量) 증대(增大)를 가져왔으며, 이와같은 도복(倒伏)의 감소(減少)는 형태적(形態的)인 특징(特徵) 면(面)에서 생장조절제(生長調節劑) 처리(處理)로써 관(管)의 두께와 직경(直徑)과 유관속(有管束) 수(敎)를 증가(增加)시켰다. Cycocel(CCC)의 처리(處理)는 Hoe78784와 PP-333을 처리(處理)한 것 보다 유관속(有管束)의 수(數), 관(管)의 두께, 3, 4 번째 마디의 직경(直徑)이 낮게 나타났으며, 모든 처리구(處理區)에서 도복(倒伏)의 감소(減少) 영향(影響)이 전혀 나타나지는 않았다. 단간종(短稈種)(IR36)에서의 Hoe78784와 PP-333의 처리(處理)는 2, 3번째 절간(節幹)의 신장(伸長)이 현저하게 감소(減少)되었으며, 장간종(長稈種)에서는 4번째 절간(節稈)까지 검색(檢索)되었고 도복(倒伏)에 가장 크게 영향(影響)을 미치는 절간(節稈)은 세번째 및 네벤째 절간(節稈)인 것으로 나타났다. 생장조절제(生長調節劑) 처리구(處理區)에 있어서 식물체내(植物體內)의 영양관계(營養關係)는 질소함량(窒素含量)에 있어서 무처리구(無處理區)와 큰 차이(差異)는 없었으나 IR8에 있어서의 질소함량(窒素含量)은 높게 나타났으며 인산(燐酸)의 함량(含量)은 모든 품종(品種)에 있어서 뚜렷한 변화(變化)가 나타나지는 않았다. 또한, 칼륨의 함량(含量)도 처리구(處理區)와 무처리구(無處理區)간에 뚜렷한 차이(差異)를 보이지 않았지만, Hoe78784를 처리(處理)하였을 때에는 칼륨과 규산(硅酸)의 함량(含量)이 무처리구(無處理區) 보다는 높게 나타났다.
본 연구에서는 유한 요소법을 이용하여 작동 주파수 대역이 10kHz까지 이고, 무지향성 감도 특성을 갖는 광음향 변환맨드랠(mandrel)형 하이드로폰의 최적 구조를 설계하고자 하였다. 최적화 변수들은 유연성 구조물인 맨드랠의 형상과 청음기의 각부분 물성들이다. 맨드랠의 반경보다 길이 혹은 몰딩(molding) 두께가 증가할수록 광-음향 수중 청음기의 감도는 증가하였고, 맨드랠과 몰딩의 탄성 계수 및 포아손 비가 낮을수록 감도가 향상되는 경향을 보여주었다. 그리고 맨드랠 재료의 길이가 감소할수록 혹은 탄성율이 증가할수록 사용 주파수 영역이 증가하고, 하이드로폰의 길이가 짧을수록 감도의 무지향 특성이 향상 되었다. 이상의 결과를 이용하여 감도가 $30 {\times} 10_{-7}$ Rad./Pa에 이르고, 작동 주파수 영역이 10 kHz까지이며 5 kHz 주파수에서 무지향성을 갖는 유연성 구조물인 맨드랠형 광음향 하이드로론을 설계하였다.
일반적으로 사용되는 철근콘크리트 교량의 바닥판에는 겨울철 과다한 염화칼슘의 사용과 그로인해 유발되는 성능저하로 인해 균열이 발생하고 수분이 침투하여 바닥판 내부의 철근이 부식됨으로써 균열이 생성 및 진전된다. 이러한 철근콘크리트 바닥판의 단점을 원천적으로 차단하기 위하여 바닥판 내부의 철근을 제거한 후 바닥판 외부에서 Steel strap을 이용하여 거더의 횡방향 거동을 구속시킴으로써 아칭효과를 극대화하고 내하력을 향상시킨 무철근 교량 바닥판이 최근에 개발 및 실용화되고 있다. 본 연구에서는 횡구속된 무철근 바닥판의 영향인자를 파악하기 위하여 콘크리트의 비선형성을 고려하였고 바닥판의 두께, 지간장 및 횡방향 구속강성도 등에 대하여 유한요소법을 이용한 매개변수해석을 수행했다. 또한, 이러한 해석결과를 활용하여 우리나라의 실정에 적합한 설계식을 제안하였다.
국내의 경우 UAM에 관한 체계적인 연구가 부족하여 역학적 보강 메커니즘에 관한 이론정립이 되어 있지 않음은 물론 설계변수에 따른 보강효과에 관한 정성적, 정량적인 관계정립이 아직 부족한 관계로 대부분의 경우 공학적 근거보다는 외국자료나 현장 지질조건에 따른 경험적 방법에 의존한 시공이 이루어지고 있다. 이러한 실정을 감안할 때 합리적이고 이론적 인 설계 및 해석기법의 도입이 요구되어지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 UAM의 보강 메커니즘에 관여할 것으로 판단되는 지반물성, 상부지반의 두께, 삽입강관의 사이즈, 강관의 중첩길이, 강지보의 적용 유$.$무에 대하여 굴착 진행에 따른 강관의 거동 분석을 통해 UAM의 보강 메커니즘을 알아보기 위한 해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 강관이 삽입된 지반의 하부를 굴착하면서 강관에 발생하는 부재력을 분석함으로써 UAM적용 시 강관의 보강 메커니즘을 확인하였다.
지중에 매설된 원형강관으로 보강된 FRP 개인하수 처리시설에 대한 설계를 수행하고 실물 현장 재하실험을 통하여 보강의 형태 및 종류에 따른 극한거동을 분석하였다. 현행 개인하수 처리시설의 설계 기준의 문제점 파악하고 강관으로 보강된 하수처리시설에 대한 구조설계절차를 정립하였다. 본체 두께 및 보강링, 격벽을 고려한 제품을 설계하고 안전성을 검토하였다. 원통형 쉘의 구조재료로 사용되는 박막의 FRP에 대해 휨실험과 인장실험을 수행하여 재료특성을 파악하였다. 개인하수처리시설을 무보강, 강재 보강링 보강, 격벽 보강으로 설계한 제품의 현장실험을 통하여 본체의 변위와 응력의 변화를 계측 하여 파괴거동을 분석하였고 유한요소해석 결과와 비교, 검토하였다.
고 변형률 속도에 대한 소재의 동적 압축 물성은 고속 충돌 및 고속 성형 등 동적 환경에서의 유한요소 해석의 신뢰성 향상을 위해 필수적이다. 일반적으로 고 변형률 속도에 대한 소재의 동적 압축 물성은 SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar) 장비를 통해 획득 가능하다. 본 연구에서는 최근 무인 항공기에 확대 적용되고 있는 Woven type CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 소재에 대한 충돌 해석에 대응하기 위해 SHPB 장비를 활용하여 해당 소재의 동적 압축 물성을 획득하였다. 또한 Pulse shaper를 활용하여, Elastic-brittle 특성을 지니는 소재에 대한 일정한 변형률 속도 확보 및 실험 데이터에 대한 신뢰도를 향상시켰다. CFRP 소재의 경우 방향 별 기계적 물성이 다른 이방성 소재이므로 두께 방향과 면내 방향 시편을 제작하여 각각 실험을 수행하였다. SHPB 실험 결과 면내 방향 시편의 경우 일정한 변형률 속도 영역에 도달하기 전, 시편의 파단이 발생하여 데이터의 재현성 및 신뢰성 확보에 어려움이 있는 반면, 두께 방향의 시편의 경우 시편 전·후면 응력일치도가 우수하여 데이터 신뢰도가 높으며, 일정한 변형률 속도 영역을 획득할 수 있다. LS-dyna를 활용한 유한요소해석을 통해, 압력봉으로부터 측정되는 데이터는 시편과 압력봉의 변형에 의해 변형률이 과도하게 예측되는 것을 확인하였다.
본 실험은 1992년 일본 동경농업대학 온실에서 질소 추비와 생장억제제 처리가 벼의 생육과 도복형질에 미치는 형태학적 특성과의 관계를 조사함과 동시에 내성 에틸렌 발생에 미치는 영향을 구명하기 위하여 실험을 수행한바 아래와 같은 결과를 얻었다. 1. 식물생장억제제인 Inabenfide는 초장은 감소시켰지만 수량구성요소, 엽록소 함량, $CO_2 동화량 및 분벽에는 변화가 없었다. 2. Inabenfide를 수잉기에 처리하였을 때 절간 신장을 감소시켰으나, 세 번째와 네 번째의 절간 직경과 줄기의 두께를 증가시켰다. 3. 질소추비는 대체로 초장과 $CO_2 동화률에는 뚜렷하게 영향을 나타내지 않았다. 4. 에틸렌 발생은 생장억제제에 대하여 많은 변화를 보여 주었으며 Inabenfide를 출수 15일 전에 처리하였을 때 에틸렌 발생은 무처리구보다 낮게 나타났다. 5. 질소 추비량에 따른 에틸렌 발생은 추비량이 많을 때 발생량이 높았으며 질소 추비와 에틸렌발생 사이에는 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났다.
배열센서에 영향을 주는 자체소음은 그 시스템이 설치된 곳에서 발생하는 소음과 해양으로부터 들어오는 주변소음을 포함한 소음으로 정의된다. 수중에서의 탐지를 위한 배열 구조는 표면을 따라 발생되는 유체 유기소음에 많은 영향을 받는다. 본 논문에서는 곡면배열 음향 센서를 설계하기 위하여 유동유기 소음의 영향으로 인한 주파수 밀도 함수의 적분식의 주요 구성요소인 전달함수(transfer function)를 저파수 영역에서 수치해석 하였다. 난류 경계층에서 발생하는 유입 소음은 수정된 Corcos 모델을 이용하였다. 저파수 영역에서의 전달함수의 특성은 고정판의 두께와 밀도가 작아질수록 함수의 적분값은 적어지므로 소음의 영향은 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 Corcos 벽면 압력과 전달함수의 곱에 따른 특성과 주파수 밀도 함수의 곱의 변화를 보였다. 향후 이러한 연구는 무인 잠수정에 탑재할 수 있는 곡면배열 센서의 설계에 응용이 가능하리라 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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