환형판은 항공기, 선박, 자동차, 섬유기계 등에서 널리 사용되고 있다. 최근에는 각종기계 또는 구조물을 경량화하고 크기를 줄이기 위하여, 두께가 변화하는 환형판을 기계요소설계에 많이 응용하고 있다. 본 논문에서는 회전관성과 전단변형을 고려하여 두께가 변화($H=h_0(1-{\alpha}x^n)$, n=1, 2, 3, 4)하는 환형판의 동적 모델링을 하였다.
3차원 해석법을 이용하여 반경방향으로 비선형적 두께 변분을 가진 두꺼운 원형판과 환형판의 고유진동수를 결정하였다. 수학적으로 2차원적인 전통적 판 이론과는 달리 본 연구에서는 3차원적 등 탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향, 두께방향, 원주방향으로의 변위 성분인 u/sub s/, u/sub z/, u/sub θ/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, s와 z방향으로는 대수 다항식의 형태로 취하였다. 판의 위치(변형률) 에너지와 운동 에너지를 정식화하고, 리츠법을 이용하여 고유치 문제를 해결하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해에 대해서 상위경계치의 진동수를 구하였다. 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 판의 최하위 5개의 진동수에 대한 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 수치결과로 두께가 일정하거나, 선형적 또는 2차 곡선적 변분을 갖는 자유경계의 두꺼운 원형판과 환형판의 무차원 진동수를 제공하였다. 또한 이미 발표된 2차원적인 박판이론에 의한 결과와 본 연구의 3차원 해석에 의한 결과를 서로 비교하였다.
본 논문에서는 등분포 하중을 받는 등방성 환형 섹터판의 지배방정식에 대한 새로운 해석적 해가 3차원 극좌표계에서 개발된다. 4차의 편미분방정식 형태를 가지는 지배방정식은 레비 타입 시리즈 해에 대한 가정과 그 후속적인 수학적 처리를 통해 4차의 상미분방정식으로 전환된다. 전환된 상미분방정식의 특성방정식에 대한 실수 영역 및 복소수 영역의 해를 해석적으로 구한 후 제차 및 비제차 방정식의 각 해의 조합으로 최종적인 지배방정식의 해가 완성된다. 개발된 해의 수렴성 및 정확성을 보여주기 위해 다양한 경계조건 및 내부 중심 각도를 가지는 판에 대한 예제 해석을 수행하였고 그 결과를 다른 해석적 연구결과와 비교하였다. 또한 개발된 해의 정확성을 확인하기 위하여 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용한 탄성해석을 추가로 수행하여 그 결과를 비교하였다. 제안된 해로부터 결정된 환형 섹터판의 변위 및 모멘트 값은 여타의 해석적 및 수치적 접근방법으로 구한 값들과 비교해 본 결과 매우 높은 수준에서 일치하고 있음이 확인되었다.
The Ritz method Is applied In a three-dimensional (3-D) analysis to obtain accurate frequencies for thick. linearly tapered. annular plates. The method is formulated for annular plates haying any combination of free or fixed boundaries at both Inner and outer edges. Admissible functions for the three displacement components are chosen as trigonometric functions in the circumferential co-ordinate. and a1gebraic polynomials in the radial and thickness co-ordinates. Upper bound convergence of the non-dimensional frequencies to the exact values within at least four significant figures is demonstrated. Comparisons of results for annular plates with linearly varying thickness are made with ones obtained by others using 2-D classical thin place theory. Extensive and accurate ( four significant figures ) frequencies are presented 7or completely free. thick, linearly tapered annular plates haying ratios of average place thickness to difference between outer radius (a) and inner radius (b) radios (h$_{m}$/L) of 0.1 and 0.2 for b/L=0.2 and 0.5. All 3-D modes are included in the analyses : e.g., flexural, thickness-shear. In-plane stretching, and torsional. Because frequency data liven is exact 7o a\ulcorner least four digits. It is benchmark data against which the results from other methods (e.g.. 2-D 7hick plate theory, finite element methods. finite difference methods) and may be compared. Throughout this work, Poisson\`s ratio $\upsilon$ is fixed at 0.3 for numerical calculations.s.
평면내 곡선교량은 편심하중뿐만 아니라 자중만으로도 비틀림하중을 받게 되고, 이는 지점부 부반력 발생의 원인이 된다. 본 논문에서는 경간장 48.8m를 가지는 단경간 곡선강박스 거더교량에 대해 내부곡률각도를 0.49~1.35rad으로 조정하면서 곡률효과에 따라 지점에서 발생하는 수직반력을 분석하였다. 부반력 발생가능성을 고려하여 반력 크기 및 방향을 예측하기 위해 곡선교량 상부구조를 각 독립된 요소로 분리하여 반력산정식을 해석적으로 개발하였다. 콘크리트 바닥판 및 강재 하부플랜지는 각각 면의 차원을 가지는 기학학적 환형섹터로, 수평면내에서 폭이 좁게 투영되어 나타나는 상부플랜지 및 복부판은 선의 차원을 가지는 기하학적 호로 가정되었다. 제안된 반력산정식의 형식은 비교적 단순하고 그 예측값은 유한요소해석으로 얻은 값과 비교하였을 때 오차가 1% 수준으로 잘 일치하였다.
본 논문에서는 환형 영구자석을 이용한 스러스트 베어링의 최적설계에 대하여 기술하였다. 영구자석형 스러스트 베어링은 두 조의 환형 영구자석으로 이루어지며, 한 조의 영구자석이 다른 한 조의 영구자석 내부에위치한다. 영구자석간의 축방향 변위 (엇갈림)에 의해 축방향 힘이 발생하고 이를 통해 스러스트 베어링 역할을 하게 된다. 최소한의 영구자석으로 베어링 부하용량을 만족하는 베어링 설계 파라미터를 구하기 위해 본 논문에서는 등가전류판 방법을 이용하여 해석적 설계식을 유도하고, 적절한 제한 조건을 설정하여 최적 설계를 수행하였다. 최적 설계 결과는 3 차원 유한요소해석을 통해 검증하였다. 본 논문에서 고려한 축방향 배열과 Halbach 배열의 스러스트 베어링 중 Halbach 배열이 축방향 배열에 비해 동일한 부피의 영구자석으로 더 큰 부하용량을 얻을 수 있음을 확인하였다. 등가전류판 방법의 유효성을 3 차원 유한요소해석을 통해 검증하였고, 축방향 배열보다Halbach 배열이 등가전류판 방법의 가정에 좀 더 민감하게 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 비교적 짧은 계단형 멀티모우드 광섬유를 이용하여 여러 정보의 채널을 전송하는 광멀티플렉싱 기술인 각도분할방식(ADM: Angular Division Multiplexing)에 대해 논하였다. 평면파 입력에 대한 광섬유 내의 모우드 결합과 출력 파워 분포가 계산되었으며 시스템의 혼신도 결정이 제시되었다. 모우드 결합 하에서 광섬유의 길이와 입력조건에 따른 펄스폭이 평면 도파판과 광섬유에 대해 비교, 계산되었다. NA(Numerical Aperture)아래의 입력각에 대한 각도폭은 입력각이 클수록 줄어들었으며 출력은 입력각에 파워가 집중된 환형으로 나타났으며 이는 ADM시스템의 중요한 요인이 되었다.
This paper presents miniaturized setback generators based on the conversion of mechanical energy into electrical energy for military applications, especially power supply for electronic fuzes. In order to minimize the volume of setback generators, a ring-shaped magnet enclosing a coil assembly is adopted. A mechanical safety system, shear plate, is used as a release mechanism of the setback generators to prevent the generators from operating accidentally. The setback generators are intended not to ignite an electrical detonator but to charge a capacitor which is capable of driving electronic circuit of fuze. We design the setback generators using the simulation results of an electromagnetic analysis tool, $Maxwell^{(R)}$ 2D. In experimental study, we perform safety tests of the shear plate and firing tests of the fabricated setback generators. The present setback generators show that the voltage of 14.2V is charged at the capacitor of $30{\mu}F$ within the charging time of 0.68msec and the critical acceleration for safety is 5,000G, thus verifying that the setback generators with a ring-shaped permanent magnet can be applicable to the power supply of small-caliber electronic fuze.
저선회 연소기에서는 노즐출구의 속도장과 예혼합화염의 전파속도 간 균형에 의해 화염이 부상되어 존재한다. 저선회 화염의 부상높이에 대한 이해는 연소기의 안정성 및 노즐팁의 열화와 관련하여 중요한 문제이다. 이전의 실험적 연구로부터 입구 속도의 증가에 따라 화염부상높이가 오히려 감소하는 현상이 관찰된 바 있다. 선회익을 통과하는 환형 유동과 난류생성판을 통과하는 중심유동 간의 복잡한 유동장을 규명하기 위하여, 입구 속도를 바꾸어가며 비반응 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. 입구 속도에 따른 노즐 출구에서의 유동구조를 분석하여 실험에서 관찰된 비직관적 경향에 대한 정성적 설명을 도출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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