• 제목/요약/키워드: 열탄성효과

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입자의 크기효과를 고려한 나노복합재료의 열탄성 물성의 멀티스케일 해석 (Multiscale Analysis of the Thermoelastic Properties of Nanocomposites Considering Particle Size Effect)

  • 최준명;유수영;양승화;조맹효
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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    • pp.119-122
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    • 2011
  • 분자동역학 전산모사를 통하여 에폭시에 다양한 반경의 구형 실리콘 카바이드를 삽입한 나노복합재를 모델링하고, 이들의 기계적 물성과 열적 물성 해석을 다양한 온도조건 하에서 수행하였다. 전산모사 결과 동일한 체적분율 하에서 나노복합재는 입자의 크기가 작아질수록 탄성계수와 전단계수가 상승하는 동시에 선팽창계수는 감소하는 입자의 크기효과를 보였다. 또한 온도 상승에 따른 기계적 물성의 하락이 잘 관찰되었다. 본 연구에서는 이러한 분자동역학 해석 결과를 바탕으로 다양한 온도조건 하에서의 입자의 크기효과를 고려한 멀티스케일 3상 모델을 제시하였다. 유리상 조건 범위에서 온도 변화에 따른 나노복합재 계면의 열응력텐서와 열변형률텐서의 정보를 통해 복합재 내에서 계면이 차지하는 부피비를 온도에 대한 함수로 고려하고, 이를 멀티스케일 모델에 반영함으로써 다양한 온도조건에 대한 나노복합재 열탄성 물성의 예측해를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 모델에서 계산된 3상 복합재의 물성은 분자동역학 전산모사의 결과에서 나타나는 나노입자의 크기효과를 잘 반영하였다.

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Oscillation of Microbeam Structure with Irregular Mass Distribution

  • Kang, Seok-Joo;Kim, Jung-Hwan;Kim, Ji-Hwan
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.528-532
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    • 2013
  • 본 연구에서는, 해석적 모델로 불규칙하게 분포된 질량을 가진 열탄성 댐핑을 포함하는 마이크로빔 구조물을 연구하였다. 마이크로 스케일의 기계적 공명체(mechanical resonator)에 대한 열탄성 댐핑의 중요성은 높은 Q-factor를 설계하는데 고려된다. 본 연구에서의 빔 모델은 Euler-Bernoulli 빔 이론을 기조로 한다. 빔의 고유 진동수를 결정하기 위하여, 에너지 기법이 적용되었다. 또한, 열탄성 댐핑 효과는 열전도 방정식을 사용할으로써 고려되었고, Q-factor가 결정될 수 있었다. 운동방정식의 유도에는 체계적인 무차원화를 수행하였다. 임의의 집중된 질량을 포함하는 열탄성 댐핑을 가진 마이크로빔에 대해 모델의 결과값을 입증하였고 mode shape과 Q-factor를 제시하였다.

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SPATE에 의한 등방성체의 응력확대계수 측정 (Measurement of Stress Intensity Factor of Isotropic Material Using SPATE)

  • 황재석;서재국;이효재;남정환;;최영철
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제21권3호
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    • pp.393-404
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    • 1997
  • SPATE(Stress Pattern Analysis by Thermal Emission) can be effectively used to analyze the stress distributions of isotropic structure under the repeated load by non-contact. In this research, the measuring method and the measuring concept of stress intensity factor of isotropic material by SPATE are suggested. The validity of the method and the concept was certified through SPATE experiment.

분리-혼합 기법을 이용한 일방향 다공성 복합재료의 열탄성 계수 예측 (Prediction of Thermoelastic Constants of Unidirectional Porous Composites Using an Unmixing-Mixing Scheme)

  • 신의섭
    • Composites Research
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    • 제25권2호
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    • pp.34-39
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    • 2012
  • 본 논문에서는 일방향 섬유강화 복합재료의 열-기공-탄성 거동을 효과적으로 기술하기 위하여 미시역학에 기반을 둔 분리-혼합 기법을 적용하였다. 온도 증가에 따른 열팽창, 내부 기공에서의 가스 압력, 열분해 과정의 수축 변형 효과를 정식화 과정에 모두 포함하였다. 유도된 구성 방정식을 검증하기 위한 비교 대상으로서 복합재료 이차원 단층의 대표 체적 요소를 유한요소법으로 모델링하고, 다양한 하중 조건에 대하여 해석하였다. 즉, 대표 체적 요소에 분포된 전체 평균 응력과 변형도 등을 구하여, 분리-혼합 기법에 의해 예측된 해당 결과 값을 서로 비교하였다. 도출된 수치 결과를 분석함으로써 제안된 복합재료의 열-기공-탄성 거동 예측 기법의 유용성을 확인하였다.

CNT/PDMS 복합체로부터 방사된 초음파의 파형 특성 (Waveform characteristics of ultrasonic wave generated from CNT/PDMS composite)

  • 김기석;김무준;하강렬;이주호;팽동국;최민주
    • 한국음향학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.459-466
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    • 2019
  • 투명한 PMMA (Poly methyl methacrylate) 기판 위에 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)와 PDMS (Poly dimethylsiloxane)를 코팅한 복합체에 레이저 펄스를 조사하면 열탄성효과에 의해 수중에 강한 초음파가 발생한다. 본 논문에서는 그 초음파 발생과 관련한 열음향 이론을 정립하고, 가우시안 파형을 갖는 레이저 펄스를 두께가 $20{\mu}m$인 CNT/PDMS 복합체에 조사했을 때 어떤 파형의 초음파가 발생하는지를 시뮬레이션을 통해 파악하였다. 그 결과로부터 CNT/PDMS 복합체에서는 충격 초음파가 발생하며, 그 파의 형상은 복합체의 각종 물성 값이 ${\pm}20%$ 변하여도 크게 변하지 않는 것을 확인하였다. 그러나 정(+), 부(-)의 피크 값은 열팽창계수가 증가하거나 밀도, 열용량, 음속이 감소하면 증가하며, 열전도도에 대해서는 민감하게 변하지 않음을 알았다. 나아가, 직접 제작한 CNT/PDMS 복합체에서 방사되는 초음파의 측정 결과와 시뮬레이션 결과의 비교로부터 그 물성 값을 추정할 수 있었다.

Lock-In Thermography를 이용한 노치시험편의 응력해석 및 피로한계치 평가 (Stress Analysis and Fatigue limit Evaluation of Plate with Notch by Lock-In Thermography)

  • 김원태;강기수;최만용;박정학;허용학
    • 비파괴검사학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.315-320
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    • 2006
  • 비접촉 비파괴 응력해석기술인 위상잠금 적외선 열화상기술 (Lock-in infrared Thermography)를 이용하여 V-노치와 원형노치를 갖는 평판의 응력분포해석과 피로한계치를 예측하였다. 반복하중을 받는 시험편의 표면온도 분포를 2차원 열화상으로 측정하고 열탄성효과에 의해 노치 선단에서 응력분포를 예측하였으며 재료의 비가역적 히스테리시스에 의해 발생하는 내재 분산에너지를 측정하여 노치시험편의 피로한계치를 예측하였다. 피로한계응력 이내에서 응력측정 결과는 10% 이내의 정확도를 보였으며, 원형노치와 V-노치 시험편의 피로한계치를 164 MPa과 185 MPa로 예측하였다.

열상카메라 광학성능의 열탄성 효과 분석 (Thermo-elastic Effect Analysis of Optical Performance for Thermal Imaging Camera)

  • 김현규;김창우;서상호;유병철;김창오
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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    • pp.144-145
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    • 2003
  • 열상카메라는 빛이 전혀 없는 야간에도 선명한 영상을 획득할 수 있도록 구성된 장비이다. 이러한 열상카메라는 야간 영상 획득에 있어서 많은 분야에서 사용되고 또한 반드시 사용되어야만 한다. 또한 열상카메라를 구성하기 위하여 사용되는 렌즈의 재질은 온도에 대한 굴절률의 변화가 크고 경도가 낮아 외부 환경에 대한 영향성이 크다. 열상카메라의 성능에 영향을 주는 외부 환경 요소로는 열상카메라가 사용되는 환경에서 발생하는 진동의 요인과 내부 및 외부로부터 받는 온도에 대한 요인이다. (중략)

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다분야 층별 이론에 기초한 원통형 압전적층 쉘의 공력열탄성학적 해석 (Aerothermoelastic Analysis of Cylindrical Piezolaminated Shells Based on Multi-field Layerwise Theory)

  • 오일권;신원호;이인
    • Composites Research
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    • 제15권3호
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    • pp.52-61
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    • 2002
  • 압전재가 부착된 원통형 패널의 공력열탄성학적인 해석을 수행하기 위하여, 다분야 층별 이론에 기초하여 기하학적 비선형 유한 요소를 개발하였다. Han Krumhaar의 초음속 피스톤 이론을 적용하여 압전재가 부착된 원통형 패널에 대하여 열하중과 열변형에 따른 초음속 플러터 해석을 수행하였다. 플러터 임계동압을 증가시키고, 압전재 층의 열탄성학적 변형을 줄이는 가능성에 대하여 압전 작동기를 사용하여 검토하였다. 이 논문의 해석 결과들은 압전 작동기가 플러터 모드의 병합을 늦추고, 열하중을 상쇄하여 임계 동압을 효과적으로 증가시킬 수 있음을 보였다.