• 제목/요약/키워드: Constraint modulus

검색결과 32건 처리시간 0.034초

횡등방성 암석에서 겉보기 탄성정수의 방향성 변화와 탄성정수 제약조건 (Directional Variation of Apparent Elastic Constants and Associated Constraints on Elastic Constants in Transversely Isotropic Rocks)

  • 이연규
    • 터널과지하공간
    • /
    • 제33권3호
    • /
    • pp.150-168
    • /
    • 2023
  • 암석의 이방성 거동은 조암광물들의 방향성 배열과 미세균열의 분포 특성이 주된 원인이다. 특히, 퇴적암과 변성암은 횡등방성 강도 및 변형 특성을 또렷이 나타내는 경우가 많다. 그러므로 암석역학적 설계과정에서는 횡등방성 암석의 변형 및 파괴 특성을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 횡등방성 암석의 변형은 실내시험을 통해 측정할 수 있는 5개의 독립된 탄성정수를 이용하여 기술된다. 이 연구에서는 문헌에 보고된 실험자료를 이용하여 횡등방성 암석의 겉보기 탄성정수의 방향성 변화 특성을 분석하였다. 임의 방향으로 회전된 직각좌표계에서 겉보기 탄성정수 값을 효율적이고 체계적으로 계산하기 위해 Mehrabadi & Cowin의 구성방정식을 도입하였다. 문헌에 보고된 4개 횡등방성 암석을 선택하여 연약면의 방향 변화가 겉보기 탄성계수, 겉보기 전단 탄성계수, 겉보기 포아송비의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 새로운 탄성정수 제약 조건식을 제안하였다. 제안한 제약 조건식을 만족하면 횡등방성 암석에서 겉보기 탄성정수의 방향성 변화는 직관적으로 예측되는 경향과 일치하게 된다.

유한요소해석을 이용한 다상의 초전도 코일에 대한 기계적 열적 등가 물성 (Equivalent Mechanical and Thermal Properties of Multiphase Superconducting Coil Using Finite Element Analysis)

  • 사정우;허남일;최창호;오영국;조승연;도철진;권면;이경수
    • 대한기계학회:학술대회논문집
    • /
    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
    • /
    • pp.975-980
    • /
    • 2001
  • Like composite material. the coil winding pack of the KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) consist of multiphase element such as metallic jacket material for protecting superconducting cable, vacuum pressurized imprepregnated (VPI) insulation, and corner roving filler. For jacket material, four CS (Central Solenoid) Coils, $5^{th}$ PF (Poloidal Field) Coil, and TF (Toroidal Field Coil) use Incoloy 908 and $6-7^{th}$ PF coil, Cold worked 316LN. In order to analyze the global behavior of large coil support structure with coil winding pack, it is required to replace the winding pack to monolithic matter with the equivalent mechanical properties, i.e. Young's moduli, shear moduli due to constraint of total nodes number and element numbers. In this study, Equivalent Young's moduli, shear moduli, Poisson's ratio, and thermal expansion coefficient were calculated for all coil winding pack using Finite Element Method.

  • PDF

전단변형이 변단면기둥의 좌굴하중에 미치는 영향 (Effects of Shear Deformations on Buckling Loads of Tapered Columns)

  • 이병구
    • 한국농공학회지
    • /
    • 제36권4호
    • /
    • pp.56-63
    • /
    • 1994
  • The nondimensional differential equations governing the buckling loads of tapered columns and its houndarv conditions are derived, in which the effects of shear deformations are included. These equations are solved numerically using a numerical integration technique and a bracketing method to obtain the buckling loads of columns. Four types of cross-sectional shape with clamped-free end constraint are used in the numerical examples. The parametric studies of shear deformation effects on the buckling loads such as cross-sectional shape factor, shear coefficient, ratio of modulus of elasticity, slenderness ratio and section ratio are reported in tables and figures.

  • PDF

균열선단 부근의 측면함몰로부터 응력삼축성의 결정 방법 (Methods to Evaluate Stress Triaxiality from the Side Necking Near the Crack Tip)

  • 김동학;강기주
    • 대한기계학회논문집A
    • /
    • 제28권7호
    • /
    • pp.1021-1028
    • /
    • 2004
  • Kim et al. suggested an experimental method to determine the Q parameter in situ from the out-of-plane displacement and the in-plane strains on the surface of side necking near the crack tip. In this paper, the procedure to evaluate the stress triaxiality near a crack tip such as the Q parameter is to be polished in the details for simplicity and accuracy. That is, Q and hydrostatic stress are determined only from the out-of-plane displacement, but not using in-plane strain, which is hard to measure. And also, the plastic modulus is determined by an alternative way. Through three-dimensional finite element analyses for a standard CT specimen with 20% side-grooves, the validities of the new procedures are examined in comparison to the old ones. The effect of location where the displacements are measured to determine the stress triaxiality is explored.

Nonlinear Dynamic Analysis of Cantilever Tube Conveying Fluid with System Identification

  • Lim, Jae-Hoon;Jung, Goo-Choong;Park, Yeon-Sun
    • Journal of Mechanical Science and Technology
    • /
    • 제17권12호
    • /
    • pp.1994-2003
    • /
    • 2003
  • The vibration of a flexible cantilever tube with nonlinear constraints when it is subjected to flow internally with fluids is examined by experimental and theoretical analysis. These kinds of studies have been performed to find the existence of chaotic motion. In this paper, the important parameters of the system leading to such a chaotic motion such as Young's modulus and the coefficient of viscoelastic damping are discussed. The parameters are investigated by means of system identification so that comparisons are made between numerical analysis using the design parameters and the experimental results. The chaotic region led by several period-doubling bifurcations beyond the Hopf bifurcation is also re-established with phase portraits, bifurcation diagram and Lyapunov exponent so that one can define optimal parameters for system design.

밀도 분포를 이용한 최적 위상 설계 시스템의 개발 (Development of CAD System for Optimal Topology Design using Density Distribution)

  • 정진평;이건우
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국정밀공학회 1994년도 추계학술대회 논문집
    • /
    • pp.852-859
    • /
    • 1994
  • Optmal topology design is to search the optimal layout of the structure which can be used fot the shape of the conceptual design stage. Our objective is to maximize the stiffness of the structure under a material usage constraint. The density of each finite element is the design variable and its relationship with Young's modulus is expressed by quadratic form. The shape is represented by the entire density distribution, the structural analysis is performed by finite element method and the optimization is achieved by feasible direction method. Unlike optimality criteria method,feasible direction method can handle various problems simultaneously, that is, multi- objectives and multi-constraints. Total optimization time can be reduced by the approximation of the material property and fewer design variables than homogenization method. Topology optimization is applied to design the shape of ribs.

  • PDF

시스템 규명을 통한 외팔 송수관의 비선형 동적 거동 해석 (Nonlinear Dynamic Analysis of a Cantilever Tube Conveying Fluid with System Identification)

  • 임재훈;정구충;최연선
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국소음진동공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
    • /
    • pp.495-500
    • /
    • 2003
  • The vibration of a flexible cantilever tube with nonlinear constraints when it is subjected to flow internally with fluids is examined by experiment and theoretical analysis. These kind of studies have often been performed that finds the existence of chaotic motion. In this paper, the important parameters of the system leading to such a chaotic motion such as Young's modulus and coefficient of viscoelasticity in tube material are discussed. The parameters are investigated by means of a system identification so that comparisons are made between numerical analysis using the parameters of a handbook and the experimental results. The chaotic region led by several period-doubling bifurcations beyond the Hopf bifurcation is also re-established with phase portraits and bifurcation diagram so that one can define optimal parameters for system design.

  • PDF

비균질 사질토 지반에서 단일 휨성말뚝의 수평거동에 대한 말뚝 두부 구속효과 연구 (Effect of Pile Head Constraint on Lateral Behavior of Single Flexible Pile in Non-homogeneous Sand)

  • 김병탁;김영수;정성관
    • 한국지반공학회논문집
    • /
    • 제15권5호
    • /
    • pp.65-80
    • /
    • 1999
  • 본 논문은 2개 층으로 이루어진 비균질 낙동강 사질토 지반에서 수평하중을 받은 단일 휨성말뚝의 수평거동에 대한 모형실험 결과들을 고찰하였다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평거동 특성에 대한 말뚝두부 구속조건(Free & Fix), 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 두께비(H/L), 그리고 상하부지반의 지반반력계수비$(E_{h1}/E_{h2)$의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 모형실험 결과들에 의하면, 비균질 지반에서 수평거동은$(E_{h1}/E_{h2)$에도 의존하는 것으로 나타났다. 수평변위 측면에서의 균질지반에 대한 비균질 지반의 수평변위비$(y_{H/L}/y_{H/L}=0,\; y_{H/L}/y_{H/L}=1.0)$와 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 두께비(H/L)의 관계는 지수 함수식으로 표현되는 실험식을 제안하였다. 또한, 본 연구에서는 최대 휨모멘트 측면에서의 H/L 과 $MBM_{fixed-head}/MBM_{free-head}$관계는 모형실험 결과들로부터 직선함수의 실험식을 제안하였다.

  • PDF

고등해석과 유전자 알고리즘을 이용한 반강접 강뼈대 구조물의 직접설계시스템의 최적화 (Optimization of direct design system of semi-rigid steel frames using advanced analysis and genetic algorithm)

  • 최세휴
    • 한국강구조학회 논문집
    • /
    • 제18권6호
    • /
    • pp.707-716
    • /
    • 2006
  • 본 논문에서는 고등해석과 유전자 알고리즘을 이용한 반강접 강뼈대 구조물의 직접설계시스템의 최적화를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘을 사용하였다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 기존의 방법들과 비교하였다.

응력 제한조건하의 신뢰성 기반 형상 최적설계 (Reliability-Based Shape Optimization Under the Stress Constraints)

  • 오영규;박재용;임민규;박재용;한석영
    • 한국생산제조학회지
    • /
    • 제19권4호
    • /
    • pp.469-475
    • /
    • 2010
  • The objective of this study is to integrate reliability analysis into shape optimization problem using the evolutionary structural optimization (ESO) in the application example. Reliability-based shape optimization is formulated as volume minimization problem with probabilistic stress constraint under minimization max. von Mises stress and allow stress. Young's modulus, external load and thickness are considered as uncertain variables. In order to compute reliability index, four methods, i.e., reliability index approach (RIA), performance measure approach (PMA), single-loop singlevector (SLSV) and adaptive-loop (ADL), are used. Reliability-based shape optimization design process is conducted to obtain optimal shape satisfying max. von Mises stress and reliability index constraints with the above four methods, and then each result is compared with respect to numerical stability and computing time.