• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.2
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• pp.285-299
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• 1993

The objective of the present study is to analyze material flow in the metal forming processes by using computer simulation and experiment with model material, plasticine. A UBET program is developed to analyze the bulk flow behaviour of various metal forming problems. The elemental strain-hardening effect is considered in an incremental manner and the element system is automatically regenerated at every deforming step in the program. The material flow behavior in closed-die forging process with rib-web type cavity are analyzed by UBET and elastic-plastic finite element method, and verified by experiments with plasticine. There were good agreements between simulation and experiment. The effect of corner rounding on material flow behavior is investigated in the analysis of backward extrusion with square die. Flat punch indentation process is simulated by UBET, and the results are compared with that of elastic-plastic finite element method.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.729-732
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• 2010

The present study has been motivated by the development of a reliable numerical methodology for simulation of kerosene/LOx coaxial swirl injectors. To deal with thermodynamic non-ideality and anomalies of transport properties pronounced at supercritical pressures, a set of subroutine libraries has been constructed based on the cubic equations of state, and applied to an existing flamelet analysis code. For computational efficiency, two-dimensional axisymmetric RANS formulation with swirl was adopted and validated successfully against an isothermal coaxial swirling jet. For the actual problem with high pressure combustion, however, numerical results show that the RANS models yield excessive production of turbulence probably due to high density gradient magnitude in the vicinity of mixing layer of swirling film flow, and imply strongly further improvement of the turbulence models.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.35 no.2
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• pp.37-51
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• 2019

This study focuses on the numerical simulations of the cone penetration tests in a sand ground. The mechanical responses of sand were described using the modified Mohr Coulomb plasticity model based on the critical state soil mechanics. In the plasticity model, the dilatancy angle was not a constant, but a function of the distance to the critical state line from the current state of void ratio and mean effective stress. To simulate cone penetration tests numerically, this study relied on Lagrangian finite element method under the axisymmetric condition. To enable penetration of the cone penetrometer without tearing elements along the symmetric axis, the penetration guide concept was adopted in this study. The results of numerical simulations on the calibration chamber cone penetration tests had good agreement with the experimental results.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.31 no.8
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• pp.561-568
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• 2012

This study proposes a method of an equivalent bell model in order to tune the beat period of a Korean bell. In a Korean bell having a slight asymmetry, each circumferential mode splits into a mode pair which has a slight difference in frequency, and the interaction of the mode pair makes a beat in vibration and sound. An equivalent bell model which consists of an axi-symmetric bell and an equivalent point mass, has the same mode property as in a real bell. The equivalent bell model is constructed by the finite element analysis based upon the theory of a revolutionary shell. Using the equivalent bell model, the beat period is predicted when the bell thickness is locally decreased to improve the beat property. The predicted result is verified by experiment on a test bell. The proposed method is useful to save the time required for tuning the beat period of a large bell.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.13 no.1
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• pp.147-158
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• 2000

For the large scale reinforced concrete cooling tower shells, the shape imperfection can be introduced due not only to mistakes in the process of construction but also to the long term behavior of concrete. The shape imperfection evokes the additional responses such as displacements and stresses in addition to the design values. In this study, the statistical behavior of the RC cooling tower shell due to the shape imperfection is investigated using the Monte Carlo simulation. The radius of cooling tower and the shell thickness are adopted as the parameters which cause the shape imperfection. The shape imperfection is modeled as a stochastic field rather than the local one of axisymmetric or bulge type of imperfection. The randomness in the radius is shown to be more affecting the structural responses than the randomness in the shell thickness. In addition to the geometrical randomness, the effect of randomness in the modulus of elasticity on the structural response is also investigated and compared with that of the geometrical ones.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.18 no.4
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• pp.1-17
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• 1996

자동차의 안전에 대한 연구는 객실의 변형제한과 승객의 감속도 축소를 위한 여러가지 구조부재의 에너지 흡수능력 및 흡수 메카니즘을 연구하는데 초점이 맞추어져 왔다. 그 이유는 충돌사고시에 인명을 보호하기 위해서는 차제변형에 의한 물리적 접촉의 회피 뿐 아니라 충돌에너지를 적절히 흡수조절하여 충돌력을 감소시키도록 구조부재를 설계함으로써 충돌안전성이 확보되기 때문이다. 충돌에너지 흡수 특성은 구조부재의 단면 형상과 재질에 따라 달라지며 압괴모드도 구분되어진다. 즉, 복합재료의 압축붕괴특성은 금속이나 플라스틱 재질과는 다르다. 일반적으로 복합재는 재질의 파손으로 에너지가 흡수되지만 금속재는 소성변형으로 에너지를 흡수한다. 이때의 붕괴양상은 작용하중에 따라 축방향 붕괴, 굽힘붕괴, 측면붕괴의 경우는 정규압괴모드(compact mode) 및 불규칙압괴모드(noncompact mode)로 나뉘고, 원통쉘의 경우는 축대칭모드 및 다이아몬드형 모드 등으로 나뉠수 있다. 원형 및 사각 튜브는 광범위한 형상비와 후폭비를 가지도록 제작할 수 있으며 산업전반에 걸쳐 널리 쓰이므로 충돌특성 연구의 대상으로 많은 연구들이 진행되어 왔다. 또한, 충돌특성의 해석을 위한 이론적 모델이 제시되었으며 계속적인 보완이 이루어져 오고 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.13-13
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• 1999

본 논문에서는 해석영역의 형상변화, 즉 로켓노즐 내열재의 삭마로 인해 야기된 경계 면의 이동을 고려하면서 2차원 비정상 비등방성 재료의 열전달 문제를 해석할 수 있는 수치해석에 대해 기술하였다. 수치해석 알고리즘은 유한요소법이며 열해석시 경계면 이동으로 인한 격자계의 절점 좌표점이 계산과정 동안에 이동하는 변형 가능한 유한요소격자(transformable finite-element grid)를 사용하였다. 본 수치해석기법의 타당성 입증을 위해 극심한 열하중이 부여된 조건하에서 엄밀해가 존재하는 비정상 축대칭문제 및 고체로켓 노즐내열재에 대해 열해석을 수행하였으며, 그 결과 수치해는 엄밀해 또는 실험치와 잘 일치함을 보이었다. 여러 가지 복합재로 구성된 내삽노즐 또는 외삽노즐에 대해서도 안정된 수치해를 얻을 수 있었다. 아울러 노즐목삽입재로 탄소-탄소 복합재를 적용한 고체추진기관 내삽노즐을 해석모델로 택하여 열전달 해석을 수행하고 해석결과를 분석하였다. 노즐의 표면산화반응에 대한 열반응상수, 즉 Arrhenius 형태로 표시된 식에서 pre-exponential factor 및 activation energy 변화가 탄소-탄소 복합재 및 탄소-페놀릭 복합재의 삭마량에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.267-267
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• 2012

최근 국내 반도체 장비 업체들에 의해서 차세대 반도체용 450 mm 웨이퍼 공정용 장비 개발이 진행 중에 있다. 반도체 산업은 계속해서 반도체 칩의 크기를 작게 하고, 웨이퍼 크기를 늘리면서 웨이퍼 당 칩수를 증가시켜 생산성을 향상해오고 있다. 현재 300 mm 웨이퍼에서 450 mm 웨이퍼를 도입하게 되면, 생산성 뿐만 아니라 30%의 비용절감과 50%의 cycle-time 단축이 기대되고 있다. 장비에 대한 이해와 공정에 대한 해석 능력을 위해 비용과 시간이 많이 들기 때문에 최근 컴퓨터를 활용한 수치 모델링이 진행되고 있다. 또한, 수치 모델링은 실험 결과와의 비교가 필수적이다. 본 연구에서는 450 mm 웨이퍼 공정용 장비의 전자밀도를 cut off probe를 통해 100 mTorr에 서 Ar 플라즈마를 파워에 따라 측정했다. 13.56 MHz 200 W, 500 W, 1,000 W로 입력 파워가 증가하면서 웨이퍼 중심에서 $6.0{\times}10^9#/cm^3$, $1.35{\times}10^{10}#/cm^3$, $2.4{\times}10^{10}#/cm^3$로 증가했다. 450 mm 웨이퍼 영역에서 전자 밀도의 불균일도는 각각 10.31%, 3.24%, 4.81% 였다. 또한, 이 450 mm 웨이퍼용 CCP 장비를 축대칭 2차원으로 형상화하고, 전극에 13.56 MHz를 직렬로 연결된 blocking capacitor ($1{\times}10^{-6}$ F/$m^2$)를 통해 인가할 수 있도록 상용 유체 모델 소프트웨어(CFD-ACE+, EXI corp)를 이용하여 계산하였다. 주요 전자-중성 충돌 반응으로 momentum transfer, ionization, excitation, two-step ionization을 고려했고, $Ar^+$와 $Ar^*$의 표면 재결합 반응은 sticking coefficient를 1로 가정했다. CFD-ACE+의 CCP 모델을 통해 Poisson 방정식을 풀어서 sheath와 wave effect를 고려하였다. Stochastic heating을 고려하지 않았을 때, 플라즈마 흡수 파워가 80 W, 160 W, 240 W에서 실험 투입 전력 200 W, 500 W, 1,000 W일 때와 유사한 반경 방향의 플라즈마 밀도 분포를 보였다. 200 W, 500 W, 1,000 W일 때의 전자밀도 분포는 수치 모델링과 전 범위에서 각각 10%, 3%, 2%의 오차를 보였다. 450 mm의 전극에 13.56 MHz의 전력을 인가할 때, 파워가 증가할수록 전자밀도의 최대값의 위치가 웨이퍼 edge에서 중심으로 이동하고 있음을 실험과 모델링을 통해 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.3
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• pp.432-437
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• 2016

The behavior of a bellows for an electromagnetic control valve was investigated. The bellows consists of an outer metal bellows, inner spring, and metal caps. The bellows needs to have sensitive and precise motion against external loads and pressure loads in order to control the position of the valve accurately. The spring constant of the inner spring and load-displacement curve of the bellows set were measured using a test machine. The inner spring showed a linear relation between load and displacement. The bellows set showed small stiffness at small displacement, and then the stiffness slightly increased upon subsequent displacement. Based on the measured data, finite element analysis was performed. Axisymmetric conditions were applied, and shell elements were used. The effective material properties of the outer bellows material were extracted. Additional analysis was performed, and the behavior of the bellows was analyzed using the finite element model.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.6
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• pp.769-774
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• 2013

Turbine blades and disc, which are one of the most important rotating parts of a gas turbine engine, are required to have highly efficient performance in order to minimize the total life cycle costs. Owing to these requirements, these components are exposed to severe conditions such as extreme turbine inlet temperatures, high compression ratios, and high speeds. To evaluate the structural integrity of a turbine disc under these conditions, material modeling and finite element analysis techniques are essential; furthermore, shape optimization is necessary for determining the optimal solution. This study aims to generate 2D finite element models of an axisymmetry model and a sector one and to perform thermal-structural coupled-field analysis and contact analysis. Structurally vulnerable areas such as the disc bore and disc-blade interface region are analyzed by a parametric study. Finally, an improved design is provided based on the results, and the necessity of elaborate shape optimization is confirmed.