• Steel and Composite Structures
• /
• 제33권4호
• /
• pp.509-523
• /
• 2019

In the present work, the buckling analysis of micro sandwich plate with an isotropic/orthotropic cores and piezoelectric/polymeric nanocomposite face sheets is studied. In this research, two cases for core of micro sandwich plate is considered that involve five isotropic Devineycell materials (H30, H45, H60, H100 and H200) and an orthotropic material also two cases for facesheets of micro sandwich plate is illustrated that include piezoelectric layers reinforced by carbon and boron-nitride nanotubes and polymeric matrix reinforced by carbon nanotubes under temperature-dependent and hydro material properties on the elastic foundations. The first order shear deformation theory (FSDT) is adopted to model micro sandwich plate and to apply size dependent effects from modified strain gradient theory. The governing equations are derived using the minimum total potential energy principle and then solved by analytical method. Also, the effects of different parameters such as size dependent, side ratio, volume fraction, various material properties for cores and facesheets and temperature and humidity changes on the dimensionless critical buckling load are investigated. It is shown from the results that the dimensionless critical buckling load for boron nitride nanotube is lower than that of for carbon nanotube. It is illustrated that the dimensionless critical buckling load for Devineycell H200 is highest and lowest for H30. Also, the obtained results for micro sandwich plate with piezoelectric facesheets reinforced by carbon nanotubes (case b) is higher than other states (cases a and c).The results of this research can be used in aircraft, automotive, shipbuilding industries and biomedicine.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제23권2호
• /
• pp.141-153
• /
• 2019

This research deals with wave propagation of the functionally graded (FG) nano-beams based on the nonlocal elasticity theory considering surface and flexoelectric effects. The FG nano-beam is resting in Winkler-Pasternak foundation. It is assumed that the material properties of the nano-beam changes continuously along the thickness direction according to simple power-law form. In order to include coupling of strain gradients and electrical polarizations in governing equations of motion, the nonlocal non-classical nano-beam model containg flexoelectric effect is used. Also, the effects of surface elasticity, dielectricity and piezoelectricity as well as bulk flexoelectricity are all taken into consideration. The governing equations of motion are derived using Hamilton principle based on first shear deformation beam theory (FSDBT) and also considering residual surface stresses. The analytical method is used to calculate phase velocity of wave propagation in FG nano-beam as well as cut-off frequency. After verification with validated reference, comprehensive numerical results are presented to investigate the influence of important parameters such as flexoelectric coefficients of the surface, bulk and residual surface stresses, Winkler and shear coefficients of foundation, power gradient index of FG material, and geometric dimensions on the wave propagation characteristics of FG nano-beam. The numerical results indicate that considering surface effects/flexoelectric property caused phase velocity increases/decreases in low wave number range, respectively. The influences of aforementioned parameters on the occurrence cut-off frequency point are very small.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제47권4호
• /
• pp.309-318
• /
• 2019

한국형 달 궤도선(Korea Pathfinder Lunar Orbiter, KPLO)에 탑재되는 달 표면지형 광학관측기(Lunar Terrian Imager, LUTI)의 열설계를 수행하고, 열해석을 통하여 열설계의 건전성을 검증하였다. 달 임무궤도의 열환경은 지구궤도와 달리 달 표면의 IR 복사가 중요하므로 이를 열설계에 반영하여야 한다. 위성 외부에 노출되는 부품이나 모듈은 가능한 MLI로 단열시키지만 경통이나 방열판은 기능상 노출되므로 복사형상계수의 개념을 이용한 thermal shield를 전면에 장착함으로써 IR 복사를 완화시킨다. 태양복사를 거의 받지 않는 방열판의 전면부는 IR 방사율이 중요하며, 경통과 같이 열변형에 취약한 부품은 복사히터를 사용하여 온도구배를 최소화시킨다. 열해석 결과분석을 통하여 LUTI의 열설계는 다양한 상황에서 안정적임을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제30권3호
• /
• pp.221-237
• /
• 2022

This paper is concerned with nonlinear modeling and efficient numerical simulation of electrostrictive materials and structures. Two types of such materials are considered: relaxor ferroelectric ceramics and electrostrictive polymers. For ceramics, a geometrically linear formulation is developed, whereas polymers are studied in a geometrically nonlinear regime. In the paper, we focus on constitutive modeling first. For the reversible constitutive response under consideration, we introduce the augmented Helmholtz free energy, which is composed of a purely elastic part, a dielectric part and an augmentation term. For the elastic part, we involve an additive decomposition of the strain tensor into an elastic strain and an electrostrictive eigenstrain, which depends on the polarization of the material. In the geometrically nonlinear case, a corresponding multiplicative decomposition of the deformation gradient tensor replaces the additive strain decomposition used in the geometrically linear formulation. For the dielectric part, we first introduce the internal energy, to which a Legendre transformation is applied to compute the free energy. The augmentation term accounts for the contribution from vacuum to the energy. In our formulation, the augmented free energy depends not only on the strain and the electric field, but also on the polarization and an internal polarization; the latter two are internal variables. With the constitutive framework established, a Finite Element implementation is briefly discussed. We use high-order elements for the discretization of the independent variables, which include also the internal variables and, in case the material is assumed incompressible, the hydrostatic pressure, which is introduced as a Lagrange multiplier. The elements are implemented in the open source code Netgen/NGSolve. Finally, example problems are solved for both, relaxor ferroelectric ceramics and electrostrictive polymers. We focus on thin plate-type structures to show the efficiency of the numerical scheme and its applicability to thin electrostrictive structures.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제85권3호
• /
• pp.289-304
• /
• 2023

The main objective of this paper is to study the effect of porosity on the buckling behavior of thick functionally graded sandwich plate resting on various boundary conditions under different in-plane loads. The formulation is made for a newly developed sandwich plate using a functional gradient material based on a modified power law function of symmetric and asymmetric configuration. Four different porosity distribution are considered and varied in accordance with material propriety variation in the thickness direction of the face sheets of sandwich plate, metal foam also is considered in this study on the second model of sandwich which containing metal foam core and FGM face sheets. New quasi-3D high shear deformation theory is used here for this investigate; the present kinematic model introduces only six variables with stretching effect by adopting a new indeterminate integral variable in the displacement field. The stability equations are obtained by Hamilton's principle then solved by generalized solution. The effect of Pasternak and Winkler elastic foundations also including here. the present model validated with those found in the open literature, then the impact of different parameters: porosities index, foam cells distribution, boundary conditions, elastic foundation, power law index, ratio aspect, side-to-thickness ratio and different in-plane axial loads on the variation of the buckling behavior are demonstrated.

• Composites Research
• /
• 제22권4호
• /
• pp.20-26
• /
• 2009

본 연구에서는 직조섬유복합재료를 이용한 계란판 모양의 시편에 대한 드래이핑 공정과 압축 해석을 비직교성 재료 모델을 이용하여 수행하였다. 비 직교 재료 구성 모델은 Xue 등이 2003년에 발표한 것을 상용 프로그램인 LS-DYNA에서 제공하는 사용자 부프로그램 (user subroutine)을 이용하여 본 연구에 적용하였다. 비 직교 재료 구성 모델에서 빙향성은 변형 기울기 텐서를 이용하여 계산하였고, 각 단계마다 재료 물성 행렬을 갱신하였다. 비 직교 물성 모델은 바이어스 인장 실험 결과와 비교 검증을 한 후에 계란 판 성형에 적용하였다. 계란 판 해석을 위해 본 연구에서는 열 성형 공정 (드래이핑)과 압축 해석을 수행하였다. 압축 해석을 위한 유한요소 모델은 드래이핑 해석으로부터 얻은 유한요소결과를 이용하여 구축하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제8권9호
• /
• pp.831-836
• /
• 1998

Ni기 초합금인 B1914로 다결정, 방향성 및 단결정을 제조하여, 상온과 고온에서 이들 결정종류에 따른 변형을 관찰하였다. 이들 결정을 제작하기 위하여 진공 주조로에서 냉각속도와 온도구배를 제어하였으며, 제작된 봉상 시편들은 2단계의 진공열처리를 하고 아르곤가스로 급냉하였다. 동일한 모합금인 B1914로 제조된 결정들은 결정종류에 따라서 뚜렷한 변형(stress-strain)을 나타내었다. 즉, 항복강도와 인장강도는 다결정, 방향성 및 단결정 순으로 뚜렷이 증가하였다. 또한 $600^{\circ}C$에서 모든 결정들은 $\gamma$'의 강화효과로 인해서 가장 높은 741-816MPa의 항복강도를 나타내었으며, 인장강도는 1005-1139MPa이었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제41권6호
• /
• pp.535-543
• /
• 2013

본 연구에서 국산 낙엽송재의 공학목재로의 이용가능성, 특히 교호집성재 라미나로서의 이용가능성을 확인하기 위하여 열기건조 중과 건조 후 판재 내 잔류응력을 분석하였다. 연구결과를 통해 이쿼라이징 처리에 의한 함수율 동일화 효과가 증명되었고, 컨디셔닝 처리에 의한 잔류응력의 감소효과가 정량화되었다. 건조 중 목재 내 잔류응력 분석을 위하여 프롱법과 슬라이스법을 실시하였다. 프롱 제작 후 표면경화율을 측정하였고, 슬라이스의 절단 후 탄성변형량을 기준으로 표면으로부터 약 10 mm 깊이까지의 건조응력을 정량적으로 분석하였다. T10-C4와 T12-D5 열기건조 스케줄 적용 시 열기건조 중 판재 표면의 인장응력과 압축응력은 모두 2.2 MPa을 넘지 않음을 확인하였다. 낙엽송의 횡단방향 인장강도와 압축강도가 평균 2.65 MPa, 4.60 MPa인 점을 고려하면, 더욱 강한 건조스케줄 적용이 추천된다. 건조 후처리에 의해 폭굽음과 비틀림을 약 40% 줄일 수 있었다.

• 암석학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.211-237
• /
• 2000

북중부 Massachusetts 주에 위치하는 펠암돔의 북동부 연변부에서 산출되는 십자석대와 남정석대에서 채취한 시료내의 주구성 광물과 석류석 반상변정에 대해 주성분 분석과 화학적 누대구조를 분석하였다. 석류석 반상변정들은 결정 내의 내부 엽리 형태의 변화와 누대구조를 통해 이들은 다변형/변성 팍용을 거쳐서 성장했음을 지시한다. $X_{Mn}$ 의 역전 누대구조와 경사의 변화, Fe/(Fe+Mg) 비의증감 그리고 계단상의 $X_{Ca}$ 을 보이는 석류석의 비정상적인 누대구조들은 석류석 반상변정 내의 내부엽리 구조의 변화와 일치하는 경향성을 보인다. 이 내부 엽리의 형태와 광물의 산출상태, 그리고 사장석, 흑운모, 십자석 그리고 백운모의 화학성분은 석류석의 누대구조가 다음들의 조합에 의해 변화되었음을 지시한다. (i) 석류석의 소모 (석류석+녹니석+백운모 = 십자석+흑운모+석영+$H_2$O)와 생성 (십자석+백운모+석영=석류석+흑운모$+Al_2$$SiO_{5}$ $+H_2$O)와 포함하는 일변수와 이변수 반응들. (ii) 엽리 발동안 이온성 용해작용, 선택적인 확산작용과 원소의 재분포를 유포하는 변형작용. (iii) 석류석 성장 동안에 온도-압력의 변화. 암석학적 관찰과 석류석의 내부엽리 구조의 변화와 결합된 연구지역의 온도-압력 경로는 두가지로 구분된다: (1) NW-SE 압축운동 동안의 온도/압력 증가; (2) NNW-SSE 압축운동 동안의 온도/압력 감소. 기존의 펠암돔과 Bronson Hill 지역에서 모나자이트, 티타나이트, 각섬석, 흑운모, 백운모 그리고 K-장석들의 온도-시간적 (thermochronological) 자료와 후기 고생대 구조 모델에 근거해서, 아발론 암층과 표층암 경계를 따라 집중된 비균질 전단운동의 결과로 형성된 알레게니안 변성작용은 펠암돔 중부 Shutesbury 지역에서 펜실베니아기 동안(290-300Ma) 남정석-십자석-백운모 광물조합을 형성시켰다.