• Composites Research
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• 제18권5호
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• pp.21-26
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• 2005

본 연구에서는 복합재의 등가 물성치를 예측하는 방법중 하나인 Mori-Tanaka의 평균장이론이 결합된 Eshelby 이론의 적용한계에 대해 유한요소해석을 통하여 강화재의 크기와 배치 측면에서 고찰하였다. 모델 복합재로 일정 체적비의 강화재를 포함하는 2차원 평판 복합재를 사용하였으며, 강화재의 크기를 변화시키고 또한 강화재를 규칙적 및 불규칙적으로 배치하였다. 이 복합재에 유한요소해석을 적용하여 수치적으로 복합재의 등가 물성치를 구하였으며, 수치해석결과를 Eshelby 이론으로 구한 등가 물성치와 비교하였다. Eshelby 이론으로 예측되는 복합재의 등가 물성치는 시편의 크기에 비해 강화재의 크기가 0.03이하가 되면 강화재의 배치와 관계없이 유한요소해석으로 구한 복합재의 평균 영계수와는 잘 일치하나, 평균 프와송비는 약 $20\%$의 차이를 보였다.

• 동력기계공학회지
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• 제10권4호
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• pp.133-138
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• 2006

Effective thermal conductivity of particulate reinforced composite has been predicted by Eshelby's equivalent inclusion method modified with Mori-Tanaka's mean field theory. The predicted results are compared with the experimental results from the literature. The model composite is polymer matrix filled with ceramic particles such as silica, alumina, and aluminum nitride. The preliminary examination by Eshelby type model shows that the predicted results are in good agreements with the experimental results for the composite with perfect spherical filler. As the shape of filler deviates from the perfect sphere, the predicted error increases. By using the aspect ratio of the filler deduced from the fixed filler volume fraction of 30%, the predicted results coincide well with the experimental results for filler volume fraction of 40% or less. Beyond this fraction, the predicted error increases rapidly. It can be finally concluded from the study that Eshelby type model can be applied to predict the thermal conductivity of the particulate composite with filler volume fraction less than 40%.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권11호
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• pp.2025-2031
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• 2005

Eshelby type micro mechanics model with a newly developed piezoelectric Eshelby tensor is proposed for predicting the effective electroelastic properties of the piezoelectric composite. The model is applied for piezoelectric solids containing both porosities and metal inhomogeneities. The effective electroelastic moduli of the composites such as stiffness, piezoelectric constants, and dielectric constants are predicted by the present model, which are extensively compared with the existing experimental results from the literatures. The validity of Eshelby type model for predicting the effective properties of the composite is thoroughly examined. It can be concluded from this study that a new mechanism is needed to compute correctly the dielectric constants among the effective properties of the composites.

• 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.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권12호
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• pp.2224-2230
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• 2005

In this study, the validity of the Eshelby-type model for predicting the effective Young's modulus and in-plane Poisson's ratio of the 2-dimensional perforated plate has been investigated in terms of the porosity size and its arrangement. The predicted results by the Eshelby-type model are compared with those by finite element analysis. Whenever the ratio of the porosity size to the specimen size becomes smaller than 0.07, the effective elastic constants predicted by finite element analysis are convergent regardless of the arrangement of the porosities. Under these conditions, the effective Young's moduli of the perforated plate can be predicted within the accuracy of $5\%$ by the Eshelby-type model, which overestimates and underestimates the effective Poisson's ratios by $10\%\;and\;6\%$ for the plates with periodically and non-periodically arranged porosities, respectively.

• Composites Research
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• 제17권6호
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• pp.8-13
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• 2004

Eshelby의 등가개재물범과 Mori-Tanaka의 평균장 이론을 이용하여 다공성 형상기억합금에 대한 새로운 3차원 응력-변형률 모델을 제안하였다. 12%의 기공도를 갖는 Ni-Ti 형상기억합금에 대한 압축실험으로부터 구한 응력-변형률 선도와 본 연구에서 제안한 모델링에 의한 응력-변형률 관계를 비교한 결과 잘 일치함을 알 수 있었다. 기존의 다른 연구에서는 대부분 상변태 구간이 선형적으로 예측되었지만 본 연구에서는 비선형으로 예측되어 실험결과를 보다 잘 모사할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.887-894
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• 2013

복합재의 물성치 해석에 일반적으로 사용되는 일반화된 자기일치모델(Generalized Self-Consistent Model)과 수정된 에쉘비모델(Modified Eshelby Model)을 이용하여 나노유체의 열전도계수를 예측할 수 있음을 보였다. 이 유체의 열전달효과를 대폭 향상시키는 대표적인 메카니즘 중 하나인 나노입자와 기본유체 사이에 존재하는 나노층의 영향을 고려하여 나노유체의 열전도계수를 예측하였다. 본 연구는 나노층의 열전도계수가 일정한 값을 가질 때 기존 대표적인 모델과 동일한 결과를 보였으며, 선형적으로 변할 때 역시 문헌에 있는 모델과 동등한 수준의 예측 값을 보였다. 알루미나와 산화구리를 나노입자로 물과 에틸렌글리콜을 기본유체로 한 나노유체의 열전도계수에 대한 실험결과와 본 모델의 예측결과를 비교함으로써 본 모델의 타당성을 입증하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권11호
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• pp.1891-1897
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• 2006

In this study, a new model to predict the effective elastic constants of composites with spherical fillers is proposed. The original Eshelby model is extended to a finite filler volume fraction without using Mori-Tanaka's mean field approach. When single filler is embedded in the matrix, the effective elastic constants of the composite are computed. The composite is in turn considered as a new matrix, where new single filler is again embedded in the matrix. The predicted results by the present model with a series of embedding procedures are compared with those by Mori-Tanaka, self-consistent, and generalized self-consistent models. It is revealed through parametric studies such as stiffness ratio of the filler to the matrix and filler volume fraction that the present model gives more accurate predictions than Mori-Tanaka model without using the complicated numerical scheme used in self-consistent and generalized self-consistent models.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.961-966
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• 2013

열전 복합재의 성능을 파악하기 위해 결합된 형태의 지배방정식은 결합되지 않은 형태로 변환되며, 여기에 수정된 에쉘비 모델을 적용하여 복합재의 등가지벡계수를 유도한다. 모재와 충전재가 직렬 및 병렬로 배치된 복합재와 모재 속에 구형의 충전재가 포함된 복합재에 대한 본 연구결과는 참고 문헌에 알려진 이론적 및 실험적 결과와 비교되며, 이론적 결과와는 완전히 일치하고 실험적 결과와 잘 일치함을 보인다. 지배방정식의 단순화를 통해 열전 복합재의 등가지벡계수는 수정된 에쉘비 모델로 성공적으로 예측될 수 있음을 보였다.

• Composites Research
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• 제17권5호
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• pp.54-60
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• 2004

복합재의 사전변형률과 형상기억합금의 형상기억효과를 유발하는 형상기억합금의 상변화량과의 관계를 예측하기 위하여 Eshelby의 등가개재물법과 Mori-Tanaka의 평균장이론을 이용한 새로운 3차원 모델을 제안하였다. 복합재 모델은 가공경화 현상을 갖는 알루미늄을 모재로, 단섬유 TiNi 형상기억합금을 강화재로 사용하였다. 모델 해석에 의하면 사전 변형률이 지극히 작은 영역에서는 사전변형률이 모두 강화재의 형상기억 효과를 유발하고, 이 보다 큰 영역에서 사전 변형률은 강화재의 형상기억 효과와 모재의 소성변형에 의한 것으로 나타났다. 이러한 복합재의 강화기구는 모재의 가공경화 현상과 형상기억 효과에 의한 항복응력 증가를 분리하여 제시되어야 한다.