• 동력기계공학회지
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• 제19권4호
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• pp.17-23
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• 2015

Because of the energy resources shortage and global pollution, the wind power systems have been developed consistently. Among the components of the wind power system, the rotor blades are the most important component. Generally it is made of GFRP material. Recently, GFRP material has been replaced by CFRP composite material in the blade which has an aerodynamic profile and twisted tip. However the failures has occurred in the trailing edge of the blade by the severe wind loading. Thus, tougher material than CFRP material is needed as like the aramid fiber. In this study, we investigated the mechanical behaviors of the blade using aramid fiber composites about wind speed variation. One-way FSI (fluid-structure interaction)analysis for the wind rotor blade was conducted. The structural analyses using the surface pressure loading resulted from wind flow field analysis were carried out. The results and analysis procedure in this paper can be utilized for the best strength design of the blade with aramid fiber composites.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권2호
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• pp.197-207
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• 2017

In this paper, Coriolis effect on vibration behavior of a rotating rectangular plate made of functionally graded (FG) materials under thermal loading has been investigated. The material properties of the FG plate are supposed to get changed in parallel with the thickness of the plate and the thermal properties of the material are assumed to be thermo-elastic. In this research, the effect of hub size, rotating speed and setting angle are considered. Governing equation of motion and the associated boundary conditions are obtained by Hamilton's principle. Generalized differential quadrature method (GDQM) is used to solve the governing differential equation with respect to cantilever boundary condition. The results were successfully verified with the published literatures. These results can be useful for designing rotary systems such as turbine blades. In this work, Coriolis and thermal effects are considered for the first time and GDQM method has been used in solving the equations of motion of a rotating FGM plate.

• Computers and Concrete
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• 제33권1호
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• pp.91-102
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• 2024

Beam-shaped components commonly rotate along a fixed axis when massive mechanical structures like rotors, jet engine blades, motor turbines, and rotating railway crossings perform their functions. For these structures to be useful in real life, their mechanical behavior is essential. Therefore, this is the first article to use the modified shear deformation theory type hyperbolic sine functions theory and the FEM to study the static bending response of rotating functionally graded GPL-reinforced composite (FG-GPLRC) beams with initial geometrical deficiencies in thermal media. Graphene platelets (GPLs) in three different configurations are woven into the beam's composition to increase its strength. By comparing the numerical results with those of previously published studies, we can assess the robustness of the theory and mechanical model employed in this study. Parameter studies are performed to determine the effect of various geometric and physical variables, such as rotation speed and temperature, on the bending reactions of structures.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.51-62
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• 1998

본 연구에서는 공동수조(Cavitation Tunnel) 실험용 모형프로펠러의 5축 가공을 위해 Windows NT와 PC 환경하에서 작동하는 CAD/CAM 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 그 성격에 따라 크게 4가지의 모듈로 구성되어 있다. 먼저, 프로펠러 설계를 위해 기존에 사용하고 있던 텍스트 위주의 S/W(Text based S/W)를 그래픽화 하여 통합함으로써 설계의 효율을 향상시켰다. 설계의 결과로 출력되는 점 데이터는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 방법을 이용하여 복합곡면 (Composite Surface)으로 모델링하였고 가공은 황삭, 중삭, 정삭 및 잔삭으로 수행하였다. 각각의 경우에 있어서 공구와 공작물의 충돌 및 간섭을 체크하여 공구경로를 산출하였으며 그것을 역기 구학 해석하여 NC 데이터로 변환하였다. 또한, 가공의 상태를 화면상에서 검증하기위해 공구 및 공작물을 그래픽화하여 NC 데이터를 검증할 수 있도록 하였다. 끝으로 5축 가공의 가공 효율을 최대화하기 본 연구에서는 공동수조 실험용 모형프로펠러의 5축 가공을 위해 Windows NT와 PC 환경하위해 실험을 통하여 최적의 절삭조건을 선정하고 이를 시스템내에 데이터베이스화 함으로써 설계부터 가공까지를 자동으로 수행할 수 있는 시스템으로 구축하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.31-37
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• 2017

본 논문에서는 이종재질로 구성된 세장비가 큰 보의 차원축소와 복원의 효율성과 정확성을 입증하기 위하여 VABS와 3차원 유한요소해석 모델의 결과와 비교하였다. 그리고 3차원 유한요소모델과 차원축소 모델을 가상균열닫힘법을 이용하여 에너지 해방률을 계산하였다. 원형과 사각형의 단면에 초기 크랙을 가진 수치모델을 이용하여 보의 차원축소와 복원기법 및 가상균열닫힘법을 이용하여 복원해석 결과 및 에너지 해방률을 비교하여 효율성과 정확성을 입증하였다. 특히 제시된 에너지 해방률 계산 기법은 고고도 무인기의 날개, 헬리콥터 로터 블레이드, 풍력 블레이드, 틸트로터 등의 정적, 동적 모델링 및 수명평가에 활용될 수 있을 것이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.528-533
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• 2012

Flexible composite propellers are subject to large deformation under heavy loading, and hence the hydrodynamic performance of deformed propeller might deviate from that of the metallic propeller under negligible deformation. To design the flexible propeller, it is therefore necessary to be able to evaluate the structural response of the blades to the hydrodynamic loadings, and then the influence of the blade deformation upon the hydrodynamic loadings. We use the lifting-surface-theory-based propeller analysis and design codes in solving the hydrodynamic problem, and the finite-element-method program formulated with 20-node iso-parametric solid elements for the analysis of the structural response. The two different hydrodynamic and structural programs are arranged to communicate through the carefully-designed interface scheme which leads to the derivation of the geometric parameters such as the pitch, the rake and the skew distributions common to both programs. The design of flexible propellers, suitable for manufacturing, is shown to perform the required thrust performance when deformed in operation. Sample design shows the fast iteration scheme and the robustness of the design procedure of the flexible propellers.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.435-441
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• 2015

본 연구에서는 원심압축기 임펠러와 디퓨져 블레이드 형상을 반응표면법과 다목적 유전알고리즘 기법을 사용하여 최적설계 연구를 수행하였다. 임펠러와 디퓨져의 블레이드 선단과 후단의 각도와 두께를 3 구간으로 나누어 설계변수로 적용하였으며 수치해석은 상용코드인 ANSYS CFX 를 사용하였다. 실험계획법 중 많이 사용되는 중심합성계획을 이용하여 총 45 개의 설계점에 대한 값을 계산하였다. 계산된 결과를 바탕으로 반응표면을 생성하였으며 반응표면은 최적형상의 임펠러와 디퓨져를 선정하는데 이용하였다. 최적설계의 전 과정은 ANSYS DX 를 사용하였으며, 최적화의 결과로 원심압축기의 주요 성능변수인 등엔트로피 효율과 압력회복계수가 각각 0.3%, 5% 향상된 임펠러와 디퓨져 블레이드 형상을 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권3호
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• pp.321-327
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• 2019

본 연구의 목표는 의류 건조기용 원심팬과 덕트 및 하우징 등을 포함한 공기배출 시스템의 유량 성능 향상 및 공력소음을 저감하기 위한 것이다. 전산유체역학과 FW-H(Ffowcs-Williams and Hawkings) 방정식에 기초한 음향상사법을 이용하여 유동 및 소음 특성을 고찰하였다. 유량과 소음성능 최적화 설계를 위해 반응표면기법을 활용하였다. 설계 인자로 원심팬의 날개 입구각, 출구각을 고려한 2인자 중심합성계획법을 채택하였다. 도출된 최적설계안은 덕트와 하우징에서 감소된 난류에너지 분포를 나타냈으며 결과적으로 유량의 증가와 공력소음이 감소됨을 확인하였다. 최종적으로 최적설계안을 기초로 제작한 시제품에 대한 실험을 통하여 4.2 % 유량이 증가함을 확인하였다.

• 접착 및 계면
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• 제23권1호
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• pp.1-7
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• 2022

풍력블레이드가 대형화되면서 유리섬유 복합재료(GFRP)와 탄소섬유 복합재료(CFRP)를 혼용하여 제작하고 있고, 이 때 두 가지 이종재료 간의 접착특성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 에폭시 접착제 내 탄소나노튜브 함량 및 경화 시 습도의 차이에 따른 접착강도의 변화를 평가하였다. 탄소나노튜브의 함량이 다른 에폭시 접착제를 활용하여 GFRP와 CFRP를 접착하였고, 경화 시 습도에 따른 특성의 변화를 알아보기 위해 접착강도를 평가하였다. 탄소나노튜브 함량에 따른 변화를 알아보기 위해 접착제에 들어가는 탄소나노튜브의 함량을 0, 0.1, 0.3, 0.5, 1 wt%로 나누어 단일 랩 전단 시험을 진행하였고, 습도 조건에 따른 변화를 확인하기 위해 항온항습기로 습도를 20, 50, 80% 조건으로 나누어 접착제를 경화시킨 후 단일 랩 전단 시험을 진행하였다. 실험결과 에폭시 접착제에 탄소나노튜브를 넣음으로써 접착특성이 향상됨을 확인하였지만 함량이 과도하게 많을 때에는 접착력이 줄어드는 것을 확인하였다. 또한 습도가 증가할수록 접착특성이 변하지 않음을 확인할 수 있었다.