• 제목/요약/키워드: 3-D boundary layers

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2D and quasi 3D computational models for thermoelastic bending of FG beams on variable elastic foundation: Effect of the micromechanical models

  • Merzoug, Mostafa;Bourada, Mohamed;Sekkal, Mohamed;Abir, Ali Chaibdra;Chahrazed, Belmokhtar;Benyoucef, Samir;Benachour, Abdelkader
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제22권4호
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    • pp.361-374
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    • 2020
  • This paper is concerned with the thermoelastic bending of FG beams resting on two-layer elastic foundations. One of these layers is Winkler springs with a variable modulus while the other is considered as a shear layer with a constant modulus. The beams are considered simply supported and subjected to thermo-mechanical loading. Temperature-dependent material properties are considered for the FG beams, which are assumed to be graded continuously across the panel thickness. The used theories contain undetermined integral terms which lead to a reduction of unknowns functions. Several micromechanical models are used to estimate the effective two-phase FG material properties as a function of the particles' volume fraction considering thermal effects. Analytical solutions for the thermo-mechanical bending analysis are obtained based on Navier's method that satisfies the boundary conditions. Finally, the numerical results are provided to reveal the effect of explicit micromechanical models, geometric parameters, temperature distribution and elastic foundation parameters on the thermoelastic response of FG beams.

저층 경계면 연구용 Benthic chamber(BelcI) 개발 (The Development of a Benthic Chamber (BelcI) for Benthic Boundary Layer Studies)

  • 이재성;박경수;강범주;김영태;배재현;김성수;박정준;최옥인
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제15권1호
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    • pp.41-50
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    • 2010
  • 소형선박에서 운영이 가능한 연안용 benthic chamber(BelcI)를 개발했다. 운영상에 유연성이 큰 BelcI는 연안 저층 경계면 연구에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 판단된다. BelcI는 몸체, 자동채수기, 교반기 및 전자제어부로 구성된다. 운영상에 유연성을 극대화하기 위해 몸체는 사각 셀 단위의 2단 구조로 설계했다. 센서신호의 증폭, 교반기 및 채수장치 제어회로를 초 전력 소모 회로로 구성하여 외부 전원장치를 제거했다. PIV(particle image velocimetry)기법으로 측정한 chamber 내부의 유체유통은 전형적인 radial-flow impeller의 특성을 나타냈다. chamber내 물의 혼합 시간은 약 30초로 추정되었으며, 바닥면에서 shear velocity($u^*$)는 약 $0.32\;cm\;s^{-1}$였다. 산경계층(DBL) 두께는 약 $180{\sim}230\;{\mu}m$였다. 현장에서 측정한 산소소모율은 약 $84\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d_{-1}$로 선상배양결과 보다 2배 이상 컸다. 저층 영양염 플럭스는 "질산+아질산"이 $0.18\;{\pm}\;0.07\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 암모니움이 $2.3\;{\pm}\;0.5\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 인산인이 $0.09\;{\pm}\;0.02\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 규산규소가 $23\;{\pm}\;1\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$로 추정되 었다.

변형 쌍극자배열법을 적용한 울릉도 나리 칼데라 주변 조면안산암 지역의 비저항분포 특성 분석 (Distribution of Resistivity Zones Near Nari Caldera, Ulleung-do, Korea, Inferred from Modified Dipole Arrays)

  • 김기범;김만일
    • 지질공학
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    • 제29권3호
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    • pp.223-236
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    • 2019
  • 전기비저항탐사는 지질 분포나 단층 파쇄대의 유무 등의 지질 구조, 지층의 풍화 및 변질 정도, 지하수 등을 파악하기 위하여 광범위하게 활용되는 탐사기법이다. 본 연구에서는 지하 전기비저항의 분포특성을 분석하기 위하여 총 6개 측선을 중심으로 울릉도 나리분지와 알봉분지 주변 지하 칼데라 퇴적층과 지질 구조를 파악하기 위하여 기존의 쌍극자배열법(A 방법과 C 방법)의 탐사결과와 함께 변형된 쌍극자배열법(D 방법)을 적용하여 연구를 수행하였다. 본 연구결과, 변형된 쌍극자배열법을 적용하여 최적의 지하 비저항 분포단면 분석을 통해 퇴적층과 연약대가 분포하는 구간인 500 ohm-m 이하의 저비저항대와 화산암체인 조면안산암질 암류가 분포하는 5,000 ohm-m 이상의 고비저항대의 경계를 명확하게 파악할 수 있었다. 알봉분지의 퇴적층은 평균 50~100m 내외, 나리분지의 퇴적층은 평균 약 100~200m 내외의 두께로 분포하는 것으로 추정되며, 칼데라 단층으로 추정되는 이상대는 지표부근에서 탐사심도 하부까지 500 ohm-m 이하의 저비저항대가 수직으로 연장성을 가지면서 암반 내 연약대와 구분되는 것으로 분석되었다.

An efficient procedure for lightweight optimal design of composite laminated beams

  • Ho-Huu, V.;Vo-Duy, T.;Duong-Gia, D.;Nguyen-Thoi, T.
    • Steel and Composite Structures
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    • 제27권3호
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    • pp.297-310
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    • 2018
  • A simple and efficient numerical optimization approach for the lightweight optimal design of composite laminated beams is presented in this paper. The proposed procedure is a combination between the finite element method (FEM) and a global optimization algorithm developed recently, namely Jaya. In the present procedure, the advantages of FEM and Jaya are exploited, where FEM is used to analyze the behavior of beam, and Jaya is modified and applied to solve formed optimization problems. In the optimization problems, the objective aims to minimize the overall weight of beam; and fiber volume fractions, thicknesses and fiber orientation angles of layers are selected as design variables. The constraints include the restriction on the first fundamental frequency and the boundaries of design variables. Several numerical examples with different design scenarios are executed. The influence of the design variable types and the boundary conditions of beam on the optimal results is investigated. Moreover, the performance of Jaya is compared with that of the well-known methods, viz. differential evolution (DE), genetic algorithm (GA), and particle swarm optimization (PSO). The obtained results reveal that the proposed approach is efficient and provides better solutions than those acquired by the compared methods.

Origin of limestone conglomerates in the Choson Supergroup(Cambro-Ordovician), mid-east Korea

  • Kwon Y.K.;Chough S.K.;Choi D.K.;Lee D.J.
    • 한국석유지질학회:학술대회논문집
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    • 한국석유지질학회 2001년도 제8차 학술발표회 발표논문집
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    • pp.63-65
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    • 2001
  • The Chosen Supergroup (Cambro-Ordovician), mid-east Korea consists mainly of shallow marine carbonates and contains a variety of limestone conglomerates. These conglomerates largely comprise oligomictic, rounded lime-mudstone clasts of various size and shape (equant, oval, discoidal, tabular, and irregular) and dolomitic shale matrices. Most clasts are characterized by jigsaw-fit (mosaic), disorganized, or edgewise fabric and autoclastic lithology. Each conglomerate layer is commonly interbedded with limestone-dolomitic shale couplets and occasionally underlain by fractured limestone layer, capped by calcareous shale. According to composition, characteristic sedimentary structures, and fabric, limestone conglomerates in the Hwajol, Tumugol, Makkol, and Mungok formations of Chosen Supergroup can be classified into 4 types: (1) disorganized polymictic conglomerate (Cd), (2) horizontally stratified polymictic conglomerate (Cs), (3) mosaic conglomerate (Cm), and (4) disorganized/edgewise oligomictic conglomerate (Cd/e). These conglomerates are either depositional (Cd and Cs) or diagenetic (Cm and Cd/e) in origin. Depositional conglomerates are interpreted as storm deposits, tidal channel fills, or transgressive lag deposits. On the other hand, diagenetic conglomerates are not deposited by normal sedimentary processes, but formed by post-depositional diagenetic processes. Diagenetic conglomerates in the Chosen Supergroup are characterized by autoclastic and oligomictic lithology of lime-mudstone clasts, jigsaw-fit (mosaic) fabric, edgewise fabric, and a gradual transition from the underlying bed (Table 1). Autoclastic and oligomictic lithologies may be indicative of subsurface brecciation (fragmentation). Consolidation of lime-mudstone clasts pre-requisite for brecciation may result from dissolution and reprecipitation of CaCO3 by degradation of organic matter during burial. Jigsaw-fit fabric has been considered as evidence for in situ fragmentation. The edgewise fabric is most likely formed by expulsion of pore fluid during compaction. The lower boundary of intraformational conglomerates of depositional origin is commonly sharp and erosional. In contrast, diagenetic conglomerate layers mostly show a gradual transition from the underlying unit, which is indicative of progressive fragmentation upward (Fig. 1). The underlying fractured limestone layer also shows evidence for in situ fragmentation such as jigsaw-fit fabric and the same lithology as the overlying conglomerate layer (Fig, 1). Evidence from the conglomerate beds in the Chosen Supergroup suggests that diagenetic conglomerates are formed by in situ subsurface fragmentation of limestone layers and rounding of the fragments. In situ subsurface fragmentation may be primarily due to compaction, dewatering (upward-moving pore fluids), and dissolution, accompanying volume reduction. This process commonly occurs under the conditions of (1) alternating layers of carbonate-rich and carbonate-poor sediments and (B) early differential cementation of carbonate-rich layers. Differential cementation commonly takes place between alternating beds of carbonate-rich and clay-rich layers, because high carbonate content promotes cementation, whereas clay inhibits cementation. After deposition of alternating beds and differential cementation, with progressive burial, upward-moving pore fluid may raise pore-pressure in the upper part of limestone layers, due to commonly overlying impermeable shale layers (or beds). The high pore-pressure may reinforce propagation of fragmentation and cause upward-expulsion of pore fluid which probably produces edgewise fabric of tabular clasts. The fluidized flow then extends laterally, causing reorientation and further rounding of clasts. This process is analogous to that of autobrecciation, which can be analogously termed autoconglomeration. This is a fragmentation and rounding process whereby earlier semiconsolidated portions of limestone are incorporated into still fluid portions. The rounding may be due mainly to immiscibility and surface tension of lime-mud. The progressive rounding of the fragmented clasts probably results from grain attrition by fluidized flow. A synthetic study of limestone conglomerate beds in the Chosen Supergroup suggests that very small percent of the conglomerate layers are of depositional origin, whereas the rest, more than $80\%$, are of diagenetic origin. The common occurrence of diagenetic conglomerates warrants further study on limestone conglomerates elsewhere in the world.

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Three-dimensional stresses analysis in rotating thin laminated composite cylindrical shells

  • Ahmadi, Isa;Najafi, Mahsa
    • Steel and Composite Structures
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    • 제22권5호
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    • pp.1193-1214
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    • 2016
  • In this paper, the 3D stress state and inter-laminar stresses in a rotating thin laminated cylinder shell are studied. The thickness of the cylinder is supposed to be thin and it is made of laminated composite material and can have general layer stacking. The governing equations of the cylindrical shell are obtained by employing the Layerwise theory (LWT). The effect of rotation is considered as rotational body force which is induced due to the rotation of the cylinder about its axis. The Layerwise theory (LWT), is used to discrete the partial differential equations of the problem to ordinary ones, in terms of the displacements of the mathematical layers. By applying the Free boundary conditions the solution of the governing equations is completed and the stress state, the inter-laminar stresses, and the edge effect in the rotating cylindrical shells are investigated in the numerical results. To verify the results, LWT solution is compared with the results of the FEM solution and good agreements are achieved. The inter-laminar normal and shear stresses in rotating cylinder are studied and effects of layer stacking and angular velocity is investigated in the numerical results.

Nonlinear vibration of laminated piezoelectric layered plates with nonlinear viscoelastic support using different DQM techniques

  • Ola Ragb;Mohamed Abd Elkhalek;M.S. Matbuly;Mohamed Salah;Mohamed Eltaher;Tharwat Osman
    • Steel and Composite Structures
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    • 제53권1호
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    • pp.1-27
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    • 2024
  • This work presents the effectiveness of differential quadrature shape functions (i.e., Lagrange interpolation polynomial, Cardinal sine function, Delta Lagrange kernel and Regularized Shannon kernel) in the solution of nonlinear vibration of multilayers piezoelectric plates with nonlinear elastic support. A piezoelectric composite laminated plate is rested on nonlinear Winkler and Visco-Pasternak elastic foundations problems. Based on 3D elasticity theory and piezoelectricity, the governing equations of motion are derived. Differential quadrature methods based on four shape functions are presented as numerical techniques for solving this problem. The perturbation method is implemented to solve the obtained nonlinear eigenvalue problem. A MATLAB code is written for each technique for solving this problem and extract the numerical results. To validate these methods, the computed results are we compare with the previous exact results. In addition, parametric analyses are offered to investigate the influence of length to thickness ratio, elastic foundation parameters, various boundary conditions, and piezoelectric layers thickness on the natural frequencies and mode shapes. Consequently, it is discovered that the obtained results via the proposed schemes can be applied in structural health monitoring.

고온의 기체 입자 유동으로부터 입자부착 현상에 관한 실험적 연구 (An experimental study of particle deposition from high temperature gas-particle flows)

  • 김상수;김용진
    • 대한기계학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.501-508
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    • 1987
  • 본 연구에서는 입자발생 장치를 유동층(fluidized bed)을 이용하여 만들었고 이것에 의해서 고온의 연소가스속으로 입자가 공급되므로, 종래의 초음파입자 발생기 나 오리피스진동입자 발생기등에서 일어나는 호학반응 및 입자상호간의 응집(coagul- ation)현상등을 되도록 없게 하여 순수한 구형입자에 대한 입자부착 효과를 볼 수 있 게 함으로써, 부착기구의 이해와 해석등을 한층 유리하게 한다. 그리고 공급되는 입 자의 크기의 범위를 직경 0.2$\mu\textrm{m}$~30$\mu\textrm{m}$ 정도로 광범위하게 다루어 비교적 간단하고 잘 정의된 층류 유동에서, (1) 미세입자의 경우 실시간(real time) 레이져 광반사법에 의 한 입자부착률의 온도구배 및 농도에 대한 효과를 실험하고, (2) 입자의 Counting/Si- zing 법에 의하여 입자크기에 따른 열확산 효과 및 관성충돌 효과 등을 볼 수 있게 한 다.

항공영상을 연계한 하천 제외지의 지형분석 개선 기법 (Enhancement of Geomorphology Generation for the Front Land of Levee Using Aerial Photograph)

  • 이근상;이현석;황의호;고덕구
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권3D호
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    • pp.407-415
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    • 2008
  • 본 연구에서는 도시하천의 수체적 계산에 이용되는 지형측량자료의 정확도 향상을 위해 영상정보를 연계하는 기법을 제시하였다. 먼저, 사주와 초지에 대한 지형을 구축하기 위해 횡단측량자료로부터 IDW와 크리깅과 같은 GIS 공간추정기법을 적용하였으며 생성된 지형의 정확도를 평가하기 위해 검정점 측량자료와 비교하였다. 비교결과, 사주에서는 2차 제곱의 IDW가 초지영역에서는 크리깅 구형모델이 하천내 지형구축에 효과적이었으나, 보간법간의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 또한 하천에 분포하고 있는 사주와 초지에 대한 영역을 효과적으로 고려하기 위해 최소거리법을 적용하여 영상을 분류하여 Water Level Point의 수위값을 적용하였다. 사주와 초지영역을 영상정보로부터 추출하여 생성한 지형자료로부터 분석한 하천내 수체적은 영상정보를 활용하지 않은 기존의 지형에 비해 사주는 20%, 초지는 13%의 정확도 개선효과를 나타내었다. 따라서, 영상정보를 연계한 하천지형분석기법은 홍수시 댐하류에 분포하는 사주와 초지영역에 대한 모니터링 및 하천내 수체적 계산에 유용하게 활용될 수 있으리라 판단된다.

대수누선파양에 대한 확률론적 3차원 사면안정해석 (Probabilistic Three-Dimensional Slope Stability Analysis on Logarithmic Spiral Failure)

  • 서인석;김영수
    • 한국지반공학회지:지반
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    • 제10권2호
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    • pp.121-140
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    • 1994
  • 본 연구에서 경계가 불규칙하고 여러 토층으로 이루어진 자연과 인공 사면에 대한, 토층의 경계에서 굴절하는 대수나선곡선을 파괴면으로 가정한 신뢰도해석 모델을 개발하였다. 이 모델에서, 사면파괴토괴는 양 끝단이 수직평면으로 된 일정한 폭을 가진 Cylindroid로 가정하여 절편법을 적용하였고, 강도정수의 공간적인 변화, 불충분한 시료의 수에 의한 오차 그리고 실험실과 현장조건의 차이에서 오는 모델오차를 고려하여, FOSM 그리고 SOSM의 방법으로 신뢰도 지수를 구하여 파괴확률을 구하는 프로그램을 개발하였다. 이러한 연구를 기초로 다음의 결과를 얻었다: (1) 내부마찰각의 변동계수가 점착력의 변동계 수보다 민감하게 영향을 미침을 보여주었다. 따라서 대수나선파괴면의 사면안정해석에서 내부마 찰각의 불확실성이 사면안정에 더 큰 영향을 주므로 내부마찰각의 추정에 더 큰 주의를 기울여야할 것으로 사료된다. (2) 지진이 없을 경우에는, 사면폭이 증가함에 따라 전체 3차원파괴확률과 한계파괴폭은 증가하였으며, 지진이 있을 경우에는 전체 3차원파괴확률은 증가하였으나 한계 파괴폭은 전체 사면폭이 비교적 클 때, 진도가 커짐에 따라 급격히 감소하였다. (3) 지하수위는 높을수록, 전단강도와 수정계수는 작을수록 사면의 한계폭을 감소시키는 효과가 있다.

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