이 연구에서는 FRP 부재를 이용한 표면매입 보강에서, FRP의 부착강도를 평가하기 위하여 총 78개의 기존실험 결과를 분석하고, 기존 연구자들에 의해 제안된 식들을 평가하였다. 그 결과 FRP부재의 형상계수(폭-두께비)와 강성을 반영한 Seracino의 식이 부착내력을 가장 근사하게 예측하는 것으로 나타났다. 그러나 Seracino의 식은 실험 결과를 다소 과소평가하는 양상을 보이고 특히 부착길이가 작을수록 그 경향이 두드러진 것으로 나타났다. 이는 부착길이 증가에 따른 영향이 Seracino의 식에는 전혀 반영되어있지 않기 때문으로 볼 수 있다. 기존 실험 결과의 분석을 통하여 부착길이와 강도와의 상관관계를 찾고 또한 여러 개의 FRP부재를 인접하여 배치시 발생하는 무리효과를 고려하여 Seracino 식을 수정 제안하였다. 이 제시된 식을 이용하여 기존 실험체에 대한 내력을 계산하고 평가한 결과, 제안된 식으로서 표면매입 보강된 FRP의 부착강도를 매우 근사하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
하중-저항계수 설계법(LFRD)에 따르면, 단면 형상은 압축 요소의 폭-두께비 및 브레이스 조건에 따라 조밀, 비조밀, slender로 나누어 설계가 되어지고 있다. 본 논문에서는 LRFD시방서의 내용을 기준으로 2경간 연속보의 주형인 I형 거더를 조밀단면과 비조밀단면으로 나누어 설계하였으며, 최적화 기법을 도입하여 단면을 설계하였다. 본 연구는 최적화 기법을 이용하여 조밀 및 비조밀 단면에서의 단면 형상의 변화를 고찰하였다.
Navier 해 및 유한요소 해를 두께 방향으로 재료의 성질이 변하는 점진기능재료 판 및 쉘의 해석을 위해 제시하였다. 판과 쉘의 두께를 따라 완만하게 변하는 등방성 구조물의 두께방향에 따른 역학적 특성을 고려하기 위하여 S 형상 함수를 적용한 점진기능재료를 고려하였다. 비선형 9 절점 요소기저 Lagrangian 쉘 요소의 정식화를 기하학적 비선형 해석을 위해 제시하였다. 자연 좌표계에 의한 변형률이 본 연구의 쉘요소에 사용된다. 1차 전단변형이론에 의한 수치 해석 예제로 상면과 하면의 탄성 계수의 변화, 하중조건, 형상 비 그리고 폭-두께 비에 따른 역학적 거동을 연구하였다. 또한 거듭제곱 매개 변수의 변화에 따른 점진기능재료 구조물의 결과들을 조사하였다.
미혼여성과 기혼여성을 대상으로 인체계측을 실시하여 직접 계측치와 지수치를 이용하여 주축요인분석을 한 결과 도출된 인자를 독립변수로 군집분석을 한 하반신 체형변인과 직물에 의한 플레어 스커트의 외관형상을 분석하기 위하여 영상처리를 이용하여 착용실험을 한 결괴는 다음과 같다. 1. 플레어 스커트의 헴라인 단면형상 분석 결과 체형변인에 의한 플레어 스커트의 드레이프 면적과 드레이프 계수는 드레이프의 면적이 크면 드레이프 계수도 큰 값을 나타내었다. 직물의 노드수는 드레이프성이 좋을수록 많이 형성되고 노드수가 많으면 노드지수 값은 작은 값을 가진다. 노드지수 값이 크면 노드의 고저가 균일하게 나타나고 작으면 노드의 고저가 불균일하게 나타난다. 또한 인체 측정치수의 허리둘레와 엉덩이둘레의 차이, 허리너비와 엉덩이너비의 차이 값이 큰 마름모형 체형변인에서 노드수는 많이 나타나고 노드지수 값은 작게 나타났다. 통형에 가까운 체형변인은 노드지수가 큰 값을 나타내므로 노드의 고저가 균일하게 나타났다. 직물의 노드수가 많으면 노드산 평균은 낮고, 노드지수 값이 큰 반면 노드수가 작으면 노드산펑균이 높으므로 노드산과 곡의 고저가 심하게 나타났다. 그러므로 직물의 드레이프성이 우수하다 할지라도 적정의 중량을 가지지 않으면 노드가 불균일하게 형성되어 의복 외관의 좋은 외관형상을 형성하지 못하는 결점이 나타나는 것으로 해석되었다. 2. 플레어 스커트의 헴라인 단면의 최대횡경은 인체측정값의 너비항목과 최대종경은 두께항목과 관련성이 높은 것으로 나타났다. 단면비의 값이 크면 최대횡경의 값이 크고 최대종경의 값이 작은 타원형에 가까운 단면형상이 나타나고, 단면비의 값이 작으면 최대횡경 값이 작고 최대총경 값이 큰 원형에 가까운 단변형상으로 나타났다. 3. 플레어 스커트의 외관형상 분석 결과 정면처짐분은 둘레항목, 너비항목 시아항목의 차이 값이 작을수록, 직물의 드레이프성이 좋을수록 크게 나타났다. 미혼여성과 기혼여성을 비교해 보면 기혼여성의 체형이 너비, 둘레항목사이의 치어 값이 적기 때문에 처짐분이 크게 나타났다. 측면처짐분은 인체측정값의 두께항목과 상관이 깊어 앞부분은 배두께가 클수록, 뒷부분은 엉덩이두께가 클수록 처짐분량이 크게 나타났다. 후면처짐분은 정면과 같이 S시료에서 드레이프성이 좋을수록 처짐분이 크고, 엉덩이너비는 크고, 엉덩이두께가 작올수록 처짐분이 크게 나타났다. 4. 플레어 스커트의 3차원 입체형상은 외관형상의 굴곡이 낮아 평평할 수록 이미지의 평균값은 높고 편차는 낮게 나타났다. 체형변인에 의한 플레어 스커트의 주름 형상을 정면, 측면, 후면에서 이미지 값 분포로 비교해 보면 정면, 후면보다 측면의 외관이 평활하여 이미지 분포폭이 좁게 나타나고 최빈값을 중심으로 회색에 가까운 쪽으로 치우쳐 있는 것을 불 수 있다. 5. 체형변인에 따른 플레어 스커트의 주름특성을 평가하기 위하여 영상처리법으로 얻은 결과를 3차원 업체형상으로 분석하기 위하여 6개의 영역을 측정한 결과 플레어 스커트는 체형유형에 따라 곡면을 형성하는 주름의 수와 주름강도가 다르게 나타나 위 아랫부분의 주름폭은 차이가 있었다. 위부분에서 아랫부분으로 내려올수록 주름높이 폭은 커졌다. 그러므로 주름의 높이와 플레어 스커트의 헴라인 단연형상의 노드각도와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 즉, 주름의 높이가 높으면 노드 각도는 작은 값을 보이고, 주름의 높이가 낮으면 노드각도는 큰 값을 나타내었다.
This paper describes the effect of specimen size on fatigue crack growth rate for the offshore structural high-tensile-strength steel BS4360 and machine structural steel SM45C. The purpose of the present study is to investigate the effect of stress ratio aspect ratio specimen width and specimen thickness of the fatigue crack growth behavior. Compact tension specimens with a LT orientation for BS4360 and SM45C steels were used, All testing was done at constant stress intensity factor range controlled fatigue crack growth condition. The investigation demonstrates that the fatigue crack growth rate is increased with increasing stress ratio and specimen thickness and is decreased with increasing specimen width. The fatigue crack growth rate is unaffected by aspect ratio until a/W=0.50 but is increased by increasing spect ratio from a/W=0.55.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권2호
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pp.196-203
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2011
유체 유동에 수직인 방향으로 반복적 리브이 설치된 사각 채널에서 열전달 계수와 마찰계수를 측정하기 위해 실험을 수행하였다. 시험부의 치수는 198 mm(폭)과 40 mm(높이) 그리고 길이가 712mm인 직사각형 채널이다. 시험부 채널의 형상비는 4.95이고 수력 직경 $D_h$은 6.66 cm이었다. 4종류의 와이어 스크린 리브(rib)과 한 개의 일체형 리브을 사용하였다. 0.1 mm 두께의 스테인레스 강판 히터와 T형 열전대를 사용하였다. 레이놀즈 수의 범위는 20,000에서 60,000이었다. 수력직경($D_h$)과 리브의 높(e)이 비($e/D_h$)는 0.075이고 리브 간격(p) 대 높이(e)으 비(p/e)는 10이다. 연구결과 일체형 리브이 누셀트수와 마찰계수 모두 가장 컸다.
멱 법칙 및 S 형상 함수를 이용한 점진기능재료(FGM) 판의 정적 및 동적해석을 위해 단순화된 전단변형이 고려된 이론을 정식화 하여 동적 평형방정식을 유도하였다. 단순화된 전단변형 이론은 전단보정계수가 필요없으며 수직 전단변형률과 전단응력의 곡선분포를 고려하였고 판의 상부와 하부에서 0이 된다는 조건을 만족한다. 또한 4개의 변수만으로 평형방정식이 유도되고 합응력, 평형방정식 그리고 경계조건이 고전적 이론과 유사한 형태를 가지게 된다. 점진기능재료의 형태는 멱 법칙 및 S 형상 함수로 두께방향으로 변화가 고려된다. Hamilton 원리를 이용하여 동적 평형방정식을 유도하였고 Winkler-Pasternak 탄성지반 모델을 적용하였다. 단순지지된 점진기능재료 판의 정적 및 자유진동 응답을 계산하였고 비교하였다. 본 연구에서 제시한 결과는 참고문헌과 비교하여 정확하고 관련성을 가진다. 거듭제곱 지수, 탄성지반 계수 그리고 폭-두께비의 변화에 따른 정적 및 자유진동 해석결과를 제시하였다.
본 연구에서는 한계하중법을 이용하여 Curved CT 시험편의 J-적분에 미치는 형상변수 영향을 평가하였다. 주요 형상변수인 시험편의 길이와 폭의 비(L/W), 평균곡률반경과 두께의 비($R_m/t$)에 대한 파괴인성시험 후, ASTM 시험법에서 제시한 표준시험편의 J-적분과 한계하중법으로 구한 J-적분을 각각 적용하여 구한 파괴저항곡선을 평가하였다. 또한 배관의 파괴저항곡선을 잘 모사한다고 알려진 휨 광폭평판(CWP) 및 표준시험편의 파괴저항곡선과 비교 고찰하여 최종적으로 Curved CT 시험편의 파괴저항곡선에 대한 유효성을 평가하였다. 본 논문의 결과는 향후 실배관의 정확한 파괴인성을 평가하는 데 있어 Curved CT 시험편의 적용가능성을 평가하는 데에 활용할 수 있다.
탄성지반위에 놓인 S형상 점진기능재료 고차전단변형 판의 동적 불안정성에 대하여 연구하였다. 고차전단변형이론은 점진기능재료 판의 두께방향으로의 전단변형률과 전단응력의 곡선변화 효과를 고려할 수 있다. Mathieu-Hill 방정식의 형태로 유도된 지배방정식에서 Bolotin 방법을 이용하여 동적 불안정 영역을 결정하였다. 동적 불안정 영역의 경계는 동적 하중과 여기진동수와의 관계로 나타내었다. 고차전단변형이론과 탄성지반 효과가 S형상 점진기능재료 판의 동적 불안정성에 미치는 효과를 제시하였다. Winkler와 Pasternak탄성지반 매개변수의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 정적 하중계수, 거듭제곱 지수 그리고 폭-두께비 등의 동적 불안정 영역에 대한 영향을 분석하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제시한 이론적 발전과 수치결과들은 S형상 점진기능재료 구조물의 동적 불안정 해석을 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.
본 논문은 기존의 수은 형광 램프와 LED를 대체할 수 있는 무 수은 면광원의 방전 가스 조성 변화(He, Ne, Ar, Xe)에 따른 전기 광학 특성에 관한 연구이다.[1]~[4] 무 수은 면광원의 기본 구조는 그림 1과 같이 방전 공간 내에 유전체에 의해 방전 공간과 분리된 한 쌍의 평행한 전극으로 이루어져 있다. 그리고 방전 공간 내면에는 일정한 두께와 형상을 가지는 형광체가 도포되어 있고 주 전극의 반대 평판유리 외벽에 보조전극을 형성하였다. 방전을 발생시키기 위한 기본적인 구동 방법은 5~25kHz의 주파수와 $0.7{\sim}1.5{\mu}s$의 폭을 가지는 사각 펄스를 사용한다.[4] 그림 2는 Ne-Xe 가스를 기본으로 하여 He 첨가에 따른 전기 광학 특성을 보여준다. He 첨가량이 증가할수록 동작 전압이 높아지면서 방전 개시와 동시에 수축 방전으로 전이되는 형태를 보이며, 효율 또한 감소함을 보였다. 이것은 무 수은 면광원에서는 높은 He의 이차전자 방출 계수보다 He의 높은 이온화 에너지가 더 크게 작용하기 때문이라 생각된다. 그림 3은 Ne-Xe 가스를 기본으로 하여 Ar 첨가에 따른 특성을 보여준다. He과는 다르게 Ar 첨가량이 증가할수록 동작 전압 마진이 넓어진다. 그러나 동작 전압이 상승하고, 효율 역시 감소하는 단점이 있다. 이것은 Ar은 Ne에 비해 이온화 에너지가 낮지만 Ar-Xe 조합은 Penning 효과를 얻을 수 있는 혼합 가스가 아니며, Ar의 2차전자 방출 계수 역시 Ne에 비해 낮기 때문에 결과적으로 방전 전압은 상승하고 효율이 감소하는 결과를 보여준다. 그러므로 무 수은 면광원에서 낮은 구동 전압과 높은 휘도 효율을 얻기 위해서는 Ne-Xe 가스조건이 가장 적합한 가스 조건이다. 효율 개선을 위해서는 Ne-Xe 가스 조건에서 압력을 높이거나 높은 Xe 함량의 가스 조성비를 사용하여 자외선 발광원인 Xe 가스량을 높이는 방법이 가장 유리하다. 그림 4는 Ne-Xe 가스 조건에서 Xe 가스량을 높이면 효율이 증가하는 경향성을 보여준다. 가스 최적화 연구와 더불어 형광체 최적화 연구[5]를 통해서 Ne-Xe25% 100Torr 가스 조건에서 그림 5와 같은 19,000nit의 높은 휘도와 75lm/W의 고 효율 특성을 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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