• 제목/요약/키워드: Effective Young's Modulus

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온도와 수압이 가곡광산 화강암과 석회암의 물성에 미치는 영향 (Effects of Temperature and Water Pressure on the Material Properties of Granite & Limestone from Gagok Mine)

  • 윤용균;백영준;조영도
    • 터널과지하공간
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    • 제21권1호
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    • pp.33-40
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    • 2011
  • 본 연구에서는 온도와 수압이 암석의 물성 변화에 미치는 영향을 평가하였다. 온도가 암석의 물성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 가곡광산에서 채취한 화강암과 석회암 시험편에 200, 300, 400, 500, 600, $700^{\circ}C$(석회암의 경우 $700^{\circ}C$는 제외하였음)의 열을 가하여 예열시험편을 제작하였다. 예열시험편에 대한 실내실험을 통해 비중, 유효공극률, 탄성파속도, 일축압축강도, 탄성계수, 포아송비를 측정한 결과 온도가 증가함에 따라 화강암과 석회암 예열시험편의 물성이 변하는 것으로 나타났다. 비중, 유효공극률, 탄성파속도의 급격한 변화는 화강암의 경우 $400^{\circ}C$ 이상에서 발생하였으며, 석회암의 경우에는 $300^{\circ}C$ 이상에서 나타났다. 온도에 따른 일축압축강도, 탄성계수, 포아송비의 변화도 물리적 특성의 변화와 유사한 것으로 나타났다. 예열시험편의 일축압축강도와 탄성계수로부터 유추한 500, 600, $700^{\circ}C$ 화강암 예열시험편의 GSI는 각기 81, 66, 58로 나타났으며, 400, 500, $600^{\circ}C$ 석회암 예열시험편의 GSI는 각각 76, 71, 65로 나타났다. 500, 600, $700^{\circ}C$ 화강암 예열시험편과 400, 500, $600^{\circ}C$ 석회암 예열시험편에 7.5 MPa의 수압을 가하였다. 수압을 적용한 예열시험편의 유효공극률, 탄성파속도, 일축압축강도, 탄성계수를 측정하여 평균한 결과 수압을 가하기 전 예열시험편에 비해 평균 감소량이 화강암 500, 600, $700^{\circ}C$ 예열시험편 각각에 대해서 7.6, 11.3, 14.9%로 나타났고, 석회암 400, 500, $600^{\circ}C$ 예열시험편에 대해서는 각기 8.2, 13.8, 21.9%로 평가되었다.

판형홀드다운 스프링 집합체의 탄성 강성도 해석 (Elastic Stiffness Analysis of Leaf Type Holddown Spring Assemblies)

  • Lim, Hyun-Tae;Kim, Jae-Won;Song, Kee-Nam
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제27권5호
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    • pp.760-766
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    • 1995
  • Young's Modulus와 단지 기하학적 테이타를 이용하여 흘드다운스프링의 탄성강성도를 해석하는 방법을 제시하였다. 제시된 이 방법은 엔지니어링 빔이론과 카스티릴아노 이론을 이용하여 판형흘드다운스프링의 탄성강성도 해석에 적용하였다. 이러한 방법의 효율성과 신뢰성을 보여주기 위하여 제안된 방법으로 부터의 탄성강성도를 여러가지 형태의 홀드다운스프링의 시험결과와 비교하였다. 이러한 결과비교에 의해 제안된 방법이 판형홀드다운스프링의 탄성강성도를 구하는데 있어서 효과적임을 입증하였다.

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Equivalent material properties of perforated metamaterials based on relative density concept

  • Barati, Mohammad Reza;Shahverdi, Hossein
    • Steel and Composite Structures
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    • 제44권5호
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    • pp.685-690
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    • 2022
  • In this paper, the equivalent material properties of cellular metamaterials with different types of perforations have been presented using finite element (FE) simulation of tensile test in Abaqus commercial software. To this end, a Representative Volume Element (RVE) has been considered for each type of cellular metamaterial with regular array of circular, square, oval and rectangular perforations. Furthermore, both straight and perpendicular patterns of oval and rectangular perforations have been studied. By applying Periodic Boundary conditions (PBC) on the RVE, the actual behavior of cellular material under uniaxial tension has been simulated. Finally, the effective Young's modulus, Poisson's ratio and mass density of various metamaterials have been presented as functions of relative density of the RVE

$Cu-TiB_2$ 나노 금속복합재의 물성치에 대한 연구 (Study on material properties of $Cu-TiB_2$ nanocomposite)

  • 김지순;장명규;염영진
    • Composites Research
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    • 제19권2호
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    • pp.28-34
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    • 2006
  • 고온자전합성법과 스파크 플라즈마 소결법으로 여러 가지 $TiB_2$ 함유량을 갖는 $Cu-TiB_2$ 금속복합재료를 제조하였다. 점용접 전극과 미끄럼 접촉재로 사용하기 위해 인장특성, 경도, 마모저항 등의 물성치를 조사하였다. 강화재의 형상, 크기, 부피분율 등에 의해 복합재료의 특성이 달라지므로 유효물성치를 예측하기 위한 모델링이 필수적이다. 유한요소해석결과 유효탄성 계수가 실험치와 일치하는 것을 확인하였고 Eshelby 모델, Mori-Tanaka의 평균장 이론이 결합된 Eshelby 모델, 혼합법칙 등으로 복합재료의 탄성계수를 예측한 결과 Mori-Tanaka의 평균장 이론이 결합된 Eshelby 모델이 실험치를 사장 잘 묘사하는 것으로 나타났다.

트러스 벽면과 미세격자 트러스로 구성된 정육면체 단위모델의 강성 및 강도 개발 (Development of Effective Stiffness and Effective Strength for a Truss-Wall Rectangular model combined with Micro-Lattice Truss)

  • 최정호
    • 한국산업융합학회 논문집
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    • 제19권3호
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    • pp.133-143
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    • 2016
  • The objective in here is to find the density, stiffness, and strength of truss-wall rectangular (TWR) model which is combined with lattice truss (MLT) inside space. The TWR unit-cell model is defined as a unit cell originated from a solid-wall rectangular (SWR) model and it has an empty space inside. Thus, the empty space inside of the TWR is filled with lattice truss model defined as TWR-MLT. The ideal solutions derived of TWR-MLT are based on TWR with MLT model and it has developed by Gibson-Ashby's theory. To validate the ideal solutions of the TWR-MLT, ABAQUS software is applied to predict the density, strength, and stiffness, and then each of them are compared with the Gibson-Ashby's ideal solution as a log-log scale. Applied material property is stainless steel 304 because of cost effectiveness and easy to get around. For the analysis, SWR and TWR-MLT models are 1mm, 2mm, and 3mm truss diameter separately within a fixed 20mm opening width. In conclusion, the relative Young's modulus and relative yield strength of the TWR-MLT unit model is reasonably matched to the ideal expectations of the Gibson-Ashby's theory. In nearby future, TWR-MLT model can be verified by advanced technologies such as 3D printing skills.t.

판형 홀드다운 스프링 집합체의 강성해석 (Stiffness analysis of leaf type holddown spring assemblies)

  • 송기남;임현태
    • 대한기계학회논문집
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    • 제17권1호
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    • pp.215-222
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    • 1993
  • 본 연구에서는 판 스프링의 길이가 두께에 비하여 비교적 큰 것을 고려하여 판스프링의 기하학적 치수와 물성치들을 이용하여 판스프링의 강성과 조립된판 스프링 집합체의 강성을 예측할 수 있는 방법을 본 이론과 변형률 에너지이론을 적용하여 개 발하였고 그 개발된 방법으로 구한 강성예측치와 특성실험에서 얻은 강성치를 비교, 분석하여 판 스프링 강성해석 방법의 신뢰성을 보임과 동시에 독자적인 홀드다운스프 링 집합체의 특성해석 방법을 제시 하였다.

배관용재료의 설계시 안전성 평가에 관한 연구(II) (A Study on the Safety Evaluation of Design for Piping Materials (II))

  • 김복기
    • 한국안전학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.3-10
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    • 1995
  • For most engineering materials are influenced by the dominant mechanism resisting crack extention under large scale yielding conditions. Continuum mechanics analysis shows that fracture toughness, in addition to depending on young's modulus, flow stress strain hardening exponent, and yield strain, should be nearly proportoinal to the effective fracture ductility obtained for the stress state characteristic for region ahead of the crack; plane stress or plane strain. It's known that, in most ductile materials, crack propagation of the material strongly governed by the $J_{IC}$ value, which is still difficult to determine for it's complicate and treble-some determinative process. This paper, on the assumption that, initiation of crack tip strain field reaches on the relationships between the critical value of J-integral ($J_{IC}$) and the local fracture strain(${\varepsilon}_c$) in uniaxial tensile test in the region of maximun reduction areas was described.

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Size-dependent dynamic stability of a FG polymer microbeam reinforced by graphene oxides

  • Wang, Yuewu;Xie, Ke;Fu, Tairan
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제73권6호
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    • pp.685-698
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    • 2020
  • The dynamic stability of a functionally graded polymer microbeam reinforced by graphene oxides subjected to a periodic axial force is investigated. The microbeam is assumed to rest on an elastic substrate and is subjected to various immovable boundary restraints. The weight fraction of graphene oxides nanofillers is graded across the beam thickness. The effective Young's modulus of the functionally graded graphene oxides reinforced composite (FG-GORC) was determined using modified Halpin-Tsai model, with the mixture rule used to evaluate the effective Poisson's ratio and the mass density. An improved third order shear deformation theory (TSDT) is used in conjunction with the Chebyshev polynomial-based Ritz method to derive the Mathieu-Hill equations for dynamic stability of the FG-GORC microbeam, in which the scale effect is taken into account based on modified couple stress theory. Then, the Mathieu-Hill equation was solved using Bolotin's method to predict the principle unstable regions of the FG-GORC microbeams. The numerical results show the effects of the small scale, the graphene oxides nanofillers as well as the elastic substrate on the dynamic stability behaviors of the FG-GORC microbeams.

다이아몬드 트러스 벽면으로 구성된 P-TDC 모델의 강성 및 강도 연구 (Study of Effective Stiffness and Effective Strength for a Pinwheel Model combined with Diamond Truss-Wall Corrugation (P-TDC))

  • 최정호
    • 한국산업융합학회 논문집
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    • 제19권3호
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    • pp.109-124
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    • 2016
  • The objective of this paper is to find the density, stiffness, and strength of truss-wall diamond corrugation model combined with pinwheel truss inside space. The truss-wall diamond corrugation (TDC) model is defined as a unit cell coming from solid-wall diamond corrugation (SDC) model. Pinwheel truss-wall diamond corrugation (P-TDC) model is made by TDC connected with pinwheel structure inside of the space. Derived ideal solutions of P-TDC is based on truss-wall and pinwheel truss model at first. And then it is compared with Gibson-Ashby's ideal solution. To validate the ideal solutions of the P-TDC, ABAQUS software is used to predict the density, strength, and stiffness, and then each of them are compared to the ideal solution of Gibson-Ashby with a log-log scale. Applied material property is stainless steel 304 because of having cost effectiveness. Applied parameters for P-TDC are 1 thru 5 mm diameter within fixed opening width as 4mm. In conclusion, the relative Young's modulus and relative yield strength of the P-TDC unit model is reasonable matched to the ideal expectations of the Gibson-Ashby's theory. In nearby future, P-TDC model is hoped to be applied to make sandwich core structure by advanced technologies such as 3D printing skills.

Plasma를 이용한 세정액의 활성화와 시료 표면의 탄성계수 및 강도 변화에 대한 연구 (Activation of Stripper Solution by Plasma and Hardness/Modulus of Elasticity Change of the Surface)

  • 김수인;김현우;노성철;윤덕진;장홍준;이종림;이창우
    • 한국진공학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.97-101
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    • 2009
  • 현대의 반도체 산업에서 공정 중 가장 큰 비중을 차지하며, 가장 많은 자본과 인력을 소비하는 것이 바로 세정 공정이다. 세정공정은 소자의 작동에 영향을 미치고 기능을 저하시킬 수 있는 이물질 입자들을 제거하는 것이다. 특히 소자를 식각하기 위한 Photoresist(PR) 과정이 끝날 때마다 항상 세정 과정이 포함되어야 했다. 또한, Photoresist(PR) 공정 중 생성된 HDI-PR(high dose implanted photoresist)은 세정 과정에서 제거가 힘들기 때문에 현대의 고밀도 집적회로 세정 공정에서는 건식 세정과 습식 세정을 혼용하여 여러 단계의 세정 공정을 거치게 된다. 이 논문에서는 기존 플라즈마 방식으로 대표되는 건식 세정과 약액으로 대표되는 습식 세정을 동시에 사용하는 방식을 사용하여 약액활성화 방법(Plasma Liquid-Vapor Activation; PLVA)을 제안하여 실험을 실시하였고 HDI-PR을 활성화된 용액에 담근 후 Nano-Indenter를 이용하여 표면강도와 탄성계수를 측정했다. Nano-indenter는 특정한 기하학적 형태를 가지는 Tip을 표면에 압입한 후 압입하중과 압입깊이를 측정함으로서 시료의 표면강도와 탄성계수를 측정하였다. 그 결과 plasma로 활성화된 PR stripper 용액으로 strip한 후의 시료의 표면 강도가 크게 줄어든 것을 확인하였다. 이는 이후 물리적 표면 세정 공정을 후 공정으로 사용한다면 보다 효율적인 HDI-PR을 제거할 수 있을 것으로 사료된다.