This paper deals with the dynamic stability analysis of clamped-hinged columns with constant volume. Numerical methods are developed for solving natural frequencies and buckling loads of such columns, subjected to an axial compressive load. The parabolic taper with the regular polygon cross-section is considered, whose material volume and column length are always held constant. Differential equations governing both free vibrations and buckled shapes of such columns are derived. The Runge-Kutta method is used to integrate the differential equations, and the Regula-Falsi method is used to determine natural frequencies and buckling loads, respectively. The numerical methods developed herein for computing natural frequencies and buckling loads are found to be efficient and robust. From the numerical results, dynamic stability regions, dynamic optimal shapes and configurations of strongest columns are reported in figures and tables.
The plastic collapse loads and their locations are predicted for a class of tapered, initially curved, and transversely corrugated cantilevered beams subjected to static tip loading. Results of both closed form and finite element solutions for several rigid perfectly plastic and elastic perfectly plastic beam models are evaluated. The governing equations are cast in nondimensional form for efficient studies of collapse load as it varies with beam geometry and the angle of the tip load. Static experiments for laboratory-scale configurations whose taper flared toward the tip, complemented the theory in that collapse occurred at points about 40% of the beams length from the fixed end. Experiments for low speed impact loading of these configurations showed that collapse occurred further from the fixed end, between the 61% and 71% points. The results may be applied to the design of safer highway guardrail terminal systems that collapse by design under vehicle impact.
본 연구는 현재 시판중인 $Profile^{(R)},\;ProTaper^{(R)},\;K3^{(R)},\;Hero\;642^{(R)},\;Hero\;Shaper^{(R)}$를 단면을 비교하고 이들 5가지 NiTi 파일과 사용방법에 따른 피로 파절 소요 시간을 비교하고자 시행되었다. 각 NiTi전동파일의 치근단 1/3을 temporary resin에 매몰시키고 다이아몬드 표면처리된 버로 잘라내어, 초음파를 이용하여 세척 후, 주사전자현미경으로 단면을 관찰하였다. 주기적인 피로 실험을 수행하기 위해, 회전속도, pecking 거리를 자동적으로 조절할 수 있는 장치를 제작하고 파일을 만곡된 상태를 재현하기 위하여 15도 경사진 금속 토막에 위치시키고 분당 300회전의 속도로 회전시켜 파일이 파절될 때까지의 시간을 측정하였다. 사용방법에 따른 실험군은 동적군과 정적군으로 나누고 pecking 거리는 3 mm, 6 mm로 하였다. 실험결과 동적군 보다는 정적군의 피로파절 소요시간이 통계학적으로 유의차 있게 짧았으며 3 mm, 6 mm의 pecking distance에 따른 영향은 나타나지 않았다. 결론적으로 NiTi전동파일은 pecking motion으로 사용하는 것이 피로파절을 줄이는데 도움이 될 것으로 사료된다.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제3권1호
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pp.1-12
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2015
The current scenario of the transportation sector reflects the urgent need to address issues such as depletion of traditional fuel reserves and ever growing pollution levels. Researchers around the world are focussing on alternatives as well as optimisation of currently employed devices to reduce the pollution levels generated by the commonly used fuels. One such optimisation involves the study of air flow within the intake manifolds of SI engines. It is a well-known fact that alterations in the air manifolds of engines have a significant impact on the engine performance parameters, fuel consumption and emission levels. Previous works have demonstrated the impacts of runner lengths, diameter, plenum volume, taper angle of distribution manifolds and other factors on in-cylinder fluid motion and engine performance. However, a static setup provides an optimal configuration only at a specific engine speed. This paper aims to investigate the variations in the same parameters on a four stroke, naturally aspirated single cylinder SI engine through varying the cross section design over the intake runner with the aid of Computational Fluid Dynamics. The system consists of segments that form the intake runner with projections on the inside that allow various permutations of the intake runner segments. The various configurations provide the optimised fluid flow characteristics within the intake manifold at specific engine speed intervals. The variations such as turbulence, air fuel mixing are analysed using the three dimensional CFD software FLUENT. The results can be used further for developing an automated or manually adjustable intake manifold.
이 논문은 일정체적 양단고정 기둥의 정 동적 최적형상에 관한 연구이다. 기둥의 단면은 정다각형이며, 단면깊이는 포물선으로 변화하는 변단면이다. 축방향 압축하중이 작용하는 기둥의 고유진동수 및 좌굴하중을 산정하는 수치해석 기법을 개발하였다. 그러한 기둥의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하고 Runge-Kutta법과 Regula-Falsi법을 이용하여 고유진동수를 산정하였다. 수치해석의 결과로부터 얻어진 하중-고유진동수 사이의 관계를 이용하여 기둥의 좌굴하중을 산정하였다. 기둥의 변수연구를 통하여 동적 안정영역, 동적 최적형상 및 최강기둥의 형상을 산출하였다.
본 논문에서는 L-밴드 대역 레이더 후방 산란 측정용 도파관 직교 모드 변환기(orthomode transducer)의 소형화에 대한 설계 및 성능 분석 결과를 제시한다. 도파관 직교 모드 변환기는 테이퍼(taper) 구조를 기본으로 새롭게 설계된 접합 구조를 이용하여 별도의 테이퍼 구조 없이 표준 어댑터와 연결이 가능하도록 설계/제작되었다. 소형화된 L-밴드 직교 모드 변환기의 최대 길이는 약 1.2 ${\lambda}_o$(310 mm)이며, 이는 기존의 동급 직교 모드 변환기 크기의 약 60 % 수준이 된다. 또한, 직교 모드 변환기의 포트 정합 특성과 편파 격리도 특성을 높이기 위해서 두 개의 금속봉을 구조 내부에 삽입하여 운용 주파수 대역 내 420 MHz의 대역폭(반사 손실<-15 dB 이하)과 약 40 dB의 높은 편파 격리도 성능을 얻을 수 있었다. 제작된 직교 모드 변환기, 혼 안테나, 네트워크 분석기(Agilent사(社)8753E)로 구성된 L-밴드 scatterometer를 이용한 레이더 후방 산란 측정의 정확도 분석을 위해 STCT(Single Target Calibration Technique) 보정 기법과 2DTST(2D Target Scanning Technique) 자동 측정 기법을 이용하였다. 보정된 scatterometer를 이용하여 측정된 시험용 목표물(55 cm 삼각 수동 전파 반사기)의 RCS(Radar Cross Section)의 측정 오차는 수직/수평 편파 각각 -0.2 dB와 0.25 dB이며, 유효 편파 격리도는 대역 내 평균 약 35.8 dB이다. 이때, 성능 측정을 위해 직교 모드 변환기와 함께 사용된 혼 안테나는 길이 300 mm, 개구면 크기 $450{\times}450\;mm^2$이며, E-평면 $29.5^{\circ}$와 H-평면 $36.5^{\circ}$의 반전력 빔 폭(HPBW)을 갖는다.
본 연구에서는 정맥 등과 같은 혈관의 상황을 모사하기 위하여 선형적으로 벽 두께가 변하는 축 대칭 관의 벽면과 유동의 상호작용을 유한요소 방법으로 해석하였다. 사용한 유한요소 상용 소프트웨어(ADINA)의 타당성을 검증하기 위해서 막힘이 있는 혈관에서의 벽과 혈류의 상호작용을 해석하고 이를 기존의 실험결과와 비교하였다. 또한 2차원 신축 벽을 가지는 평판 사이의 유체 유동에 대한 결과를 기존 연구결과와 비교하였다. 축대칭 문제의 경우, 입구의 압력은 일정하게 유지하면서 출구 압력을 감소시켜 나간다. 출구 압력의 감소에 따라, 유량은 증가하며, 관내 유로의 단면적은 감소한다. speed index(평균속도를 파의 속도로 나눈 값)가 1 근방에서 유량은 최대가 되며, 유로 단면적이 최소가 된다. 그리고 출구압력이 좀 더 감소하면 유량은 오히려 줄어든다. 이와 같은 현상을 유동제한(flow limitation) 혹은 초킹(choking)이라 하는데, 폐의 기도(airway) 및 모세혈관, 그리고 이외의 여러 정맥들에서 자주 발생하는 폭포효과의 원인이 된다. 상류벽 두께와 하류 벽두께의 비가 2 일 경우에는 하류쪽에서 목(area throat)이 형성되며 이 비가 3일 경우에는 상류 쪽으로 이동하는데 하류 벽면의 강성(stiffness)이 상류 쪽에 비해 강하게 되어서 상류 쪽에서 먼저 붕괴가 일어나기 때문이다.
3차원적 선택적 결정 성장 방법에 의해 GaN stripe 구조의 꼭지점 부분에만 GaN 나노로드를 성장하였다. GaN stripe의 꼭지점 부분의 $SiO_2$ 만을 최적화된 포토리소그라피 공정을 이용하여 제거하고 이를 선택적 결정 성장을 위한 마스크로 사용하였다. $SiO_2$가 제거된 꼭지점 부근에만 Au 금속을 증착하고, metal organic vapor phase epitaxy(MOVPE) 방법에 의해 GaN stripe의 꼭지점 부분에만 GaN 나노로드의 선택적 성장을 실시하였다. GaN 나노로드의 형상과 크기는 결정 성장 온도와 III족 원료의 공급량에 의해 변화가 있음을 확인하였다. Stripe 꼭지점에 성장된 GaN 나노로드는 단면이 삼각형형태를 가지고 있으며 끝으로 갈수록 점점 폭이 좁아지는 테이퍼 형상을 가지며 성장되었다. TEM 관측 결과, 매우 좁은 영역에서만 선택적 결정 성장이 이루어졌기 때문에 GaN 나노로드에서 관통전위(threading dislocations)는 거의 관찰되지 않음을 확인하였다. 선택성장이 시작되는 부분의 결정면과 GaN 나노로드의 성장방향의 결정면 방향의 차이에 기인하는 적층결함(stacking faults)들이 GaN 나노로드의 중심영역에서 생성되는 것을 관찰할 수 있었다.
중국(中國) 북동부(北東部)에 소재한 장백산(長白山)지역에서 원형으로 개벌한 8개의 표준지와 1개의 biomass(생물질량(生物質量)) 표준지(標準地) 내에 존재하는 각 개별목(個別木)에 대해 가지를 포함한 수간(樹幹)을 분석한 자료로 수관곡선(樹冠曲線)에 대한 방법을 이용하여 장백낙엽송(長白落葉松)(Larix olgensis H.) 조림지에 있어 유효수관형(有效樹冠形)에 대한 연구를 실시하였다. 얻어진 결과에 의하면 유효수관(有效樹冠)의 횡단면형태(橫斷面形態)는 여러 입지(立地)에서 모두 일정하게 원형에 가까운 것으로 나타났다. 유효수관(有效樹冠)은 임관(林冠)의 상부에 존재해 있고 그 형태는 비경쟁(非競爭) 조건하에서의 수관구조(樹冠構造)를 반영하는 것이기 때문에, 그 구조는 주로 각 종(種)의 유전적(遺傳的) 특성에 의해 가장 큰 영향을 받는다. 따라서 특정한 종(種)들의 유효수관형(有效樹冠形)은 비교적 일정한 것으로 판명되었다. 임목(林木)의 유효수관형(有效樹冠形)은 같은 임분내의 임목의 크기와 관계가 없고 여러 임분(林分)들의 다양한 임분(林分)의 조건과도 관계가 없는 것으로 나타났다. 장백낙엽송(長白落葉松) 인공조림지(人工造林地)의 총(總) 유효(有效) 수관곡선(樹冠曲線)은 평균 유효수관(有效樹冠) 초살도(梢殺度)를 이용하여 그 특성을 파악할 수 있다.
본 연구에서는 knitted glass fabric 강화 레진에 대한 치과보철소재로서의 적용가능성을 평가하기 위한 목적으로, 가장 높은 수준의 교합하중이 작용하게 되는 구치부 3본 고정성국소의치에 이 재료를 사용하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 우선 구치부3본 고정성국소의치에 대해 knitted glass fabric 강화 레진을 적용한 두 가지 설계 개념을 상정하였고, 각 설계형상에 대한 유한요소해석을 하였다. 강도 평가를 위해서75N의 생리적인 반복 수직 교합 하중 조건을 부여, 보철물에 유도되는 국소응력을 피로강도측면에서 고찰하였다. 각각의 설계에는 knitted glass fabric을 모재로 하고 보강재로 unidirectional 형의 glass 복합재가 사용되었다. 본 연구에서 개념설계 된 두 가지의 3본 고정성국소의치는 수직 교합 하중 75N 에 대해 충분한 강성과 강도를 가진 것으로 분석되었다. 가공치와 knitted caps사이의 연결 부위에서 국소적인 응력 집중이 관찰되었으나 그 크기는 재료의 피로강도 범위 이내였으며 국소적인 설계변경을 통하여 응력분포를 더욱 개선할 수 있을 것으로 추정하였다. 본 연구를 통해 knitted glass fabric 은 새로운 치과 보철 소재로서의 그 가능성이 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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