• 제목/요약/키워드: FIBER ORIENTATION TENSOR

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Fiber orientation in the processing of polymer composites

  • Chung, Du-Hwan;Kwon, Tai-Hun
    • Korea-Australia Rheology Journal
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    • 제14권4호
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    • pp.175-188
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    • 2002
  • We review the modeling and simulation of fiber orientation during injection molding processes of short fiber reinforced thermoplastics. Generally, a group of fibers are described in terms of probability distribution function or orientation tensor. Various closure approximation models to express higher order tensor in terms of Bower order tensors are reviewed. Rheology of fiber suspensions, multiple fiber-fiber interaction and numerical technique for the prediction of fiber orientation are also considered for concentrated situations.

Confocal Microscopy Measurement of the Fiber Orientation in Short Fiber Reinforced Plastics

  • Lee, Kwang Seok;Lee, Seok Won;Youn, Jae Ryoun;Kang, Tae Jin;Chung, Kwansoo
    • Fibers and Polymers
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    • 제2권1호
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    • pp.163-172
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    • 2001
  • To determine three-dimensional fiber orientation states in injection-molded short fiber composites a CLSM (Confocal Laser Scanning Microscope) is used. Since the CLSM optically sections the composites, more than two cross-sections either on or below the surface of the composite can be obtained. Three dimensional fiber orientation states can be determined with geometric parameters of fibers on two parallel cross-sections. For experiment, carbon fiber reinforced polystyrene is examined by the CLSM. Geometric parameters of fibers are measured by image analysis. In order to compactly describe fiber orientation states, orientation tensors are used. Orientation tensors are determined at different positions of the prepared specimen. Three dimensional orientation states are obtained without the difficulty in determining the out-of-plane angles by utilizing images on two parallel planes acquired by the CLSM. Orientation states are different at different positions and show the shell-core structure along the thickness of the specimen.

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공초점 레이저 주사 현미경을 이용한 단섬유 복합재료 사출 성형물 내의 섬유 배열 측정 및 수치모사 (Fiber Orientation in Injection-Molded Short Fiber Composites with a Confocal Laser Scanning Microscope and Numerical Simulation)

  • Lee, Kwang-Seok;Le, Seok-Won;Youn, Jae-Ryoun
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.201-204
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    • 2001
  • A Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM) is applied to determine three-dimensional fiber orientation states in injection-molded short fiber composites. Since the CLSM optically sections the composites, more than two planes either on or below the surface of composites can be obtained. Therefore, three dimensional fiber orientation states are determined without destruction. To predict the orientation states, velocity and temperature fields are calculated by using a hybrid FEM/FDM method. The change of orientation state during packing stage is also considered by employing a compressible Hele-Shaw model. The predicted orientation states show good agreement with measured ones. However, some differences are found at the end of cavity. They may result from other effects, which are not considered in the numerical analysis.

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유리섬유가 강화된 필름 삽입 사출품의 섬유배향 및 휨 (Fiber Orientation and Warpage of Film Insert Molded Parts with Glass Fiber Reinforced Substrate)

  • 김성륜;김형민;이두진;윤재륜;이성희
    • Composites Research
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    • 제25권4호
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    • pp.117-125
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    • 2012
  • 필름 삽입 사출 시편의 휨은 비대칭적인 잔류응력 분포에 기인한다. 비대칭적 잔류응력과 온도 분포는 삽입된 필름 표면의 수직방향으로 지연되는 열 전달에 의해 발생한다. 사출 공정조건 최적화를 통해 필름 삽입 사출 시편의 휨을 억제할 수 없었기 때문에, 필름 삽입 사출 시편의 휨을 최소화하기 위해서 유리 섬유가 강화된 복합재료를 기판으로 사용하였다. 유리 단섬유의 분포를 마이크로 CT 장비를 이용하여 평가하였다. 복합재료로 구성된 기판을 이용한 필름 삽입 사출 시편의 배향 텐서와 휨을 계산하기 위해서는 적절한 마이크로 역학, 이방적 열팽창계수 및 닫힌 어림법 모델이 선택되어야만 한다. 여섯 종류의 마이크로 역학모델, 세 종류의 열 팽창 계수 모델 및 다섯 종류의 닫힌 어림법 모델을 고려한 후, Mori-Tanaka 모델, Rosen and Hashin 모델 및 third orthotropic 닫힌 어림법 모델을 선택하였다. 수치적으로 계산된 섬유 배향 텐서와 휨에 관한 결과들은 실험결과와 잘 일치하였고, 유리 섬유의 보강효과가 필름 삽입 사출 복합 재료 시편의 휨에 미치는 영향을 파악하였다.

Software Development for the Visualization of the Orientation of Brain Fiber Tracts in Diffusion Tensor Imaging Using a 24 bit Color Coding

  • Jung-Su Oh;In Chan Song;Ik-Hwan Cho;Jong-Hyo Kim;Kee Hyun Chang;Kwang-Suk Park
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.43-47
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    • 2004
  • 뇌의 기능성과 분산 영역간의 연결성에 대한 관심이 매우 증대되고 있는 추세다. 그 중에서 DTI (확산 텐서 영상)는 비침습적으로 뇌에서의 물분자의 확산과 뇌의 회백질 신경 다발 구조에 대한 정보를 제공할 수 있는 자기공명영상 기법이다. 따라서 우리는 이 기법을 통해 다른 해부학적 혹은 기능적 자기공명영상 기법으로는 얼을 수 없는 뇌의 신경 섬유 다발과 대뇌 피질 영역의 연결성 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 컬러 코딩 방식에 의하여 뇌의 주된 신경 다발의 방향성을 가시화 하고자 한다. 인간 뇌의 방향성 지도는 연합섬유, 방사섬유. 교련섬유. 운동 및 감각회로 섬유의 다발들을 구별하기 쉽게 하여준다. 우리는 이 목적 하에 24비트 칼라코딩 방법을 윈도우 PC 환경에서 IDL을 이용하여 구현하였다. 덧붙여 방향성의 각각의 성분 및 이방성에 대한 컬러 코딩과 이들을 표현하기 위한 다양한 색상표를 구현하였다. 결론적으로 우리의 24 비트 킬러 코딩을 이용한 뇌 회백질의 신경 다발의 방향성 가시화에 성공하였다. 우리가 구현한 방법에 의해 뇌의 주요 신경 다발들이 잘 가시화됨을 확인하였다.

Software development for the visualization of brain fiber tract by using 24-bit color coding in diffusion tensor image

  • Oh, Jung-Su;Song, In-Chan;Ik hwan Cho;Kim, Jong-Hyo;Chang, Kee-Hyun;Park, Kwang-Suk
    • 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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    • 대한자기공명의과학회 2002년도 제7차 학술대회 초록집
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    • pp.133-133
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    • 2002
  • Purpose: The purpose of paper is to implement software to visualize brain fiber tract using a 24-bit color coding scheme and to test its feasibility. Materials and Methods: MR imaging was performed on GE 1.5 T Signa scanner. For diffusion tensor image, we used a single shot spin-echo EPI sequence with 7 non-colinear pulsed-field gradient directions: (x, y, z):(1,1,0),(-1,1,0),(1,0,1),(-1,0,1),(0,1,1),(0,1,-1) and without diffusion gradient. B-factor was 500 sec/$\textrm{mm}^2$. Acquisition parameters are as follows: TUTE=10000ms/99ms, FOV=240mm, matrix=128${\times}$128, slice thickness/gap=6mm/0mm, total slice number=30. Subjects consisted of 10 normal young volunteers (age:21∼26 yrs, 5 men, 5 women). All DTI images were smoothed with Gaussian kernel with the FWHM of 2 pixels. Color coding schemes for visualization of directional information was as follows. HSV(Hue, Saturation, Value) color system is appropriate for assigning RGB(Red, Green, and Blue) value for every different directions because of its volumetric directional expression. Each of HSV are assigned due to (r,$\theta$,${\Phi}$) in spherical coordinate. HSV calculated by this way can be transformed into RGB color system by general HSV to RGB conversion formula. Symmetry schemes: It is natural to code the antipodal direction to be same color(antipodal symmetry). So even with no symmetry scheme, the antipodal symmetry must be included. With no symmetry scheme, we can assign every different colors for every different orientation.(H =${\Phi}$, S=2$\theta$/$\pi$, V=λw, where λw is anisotropy). But that may assign very discontinuous color even between adjacent yokels. On the other hand, Full symmetry or absolute value scheme includes symmetry for 180$^{\circ}$ rotation about xy-plane of color coordinate (rotational symmetry) and for both hemisphere (mirror symmetry). In absolute value scheme, each of RGB value can be expressed as follows. R=λw|Vx|, G=λw|Vy|, B=λw|Vz|, where (Vx, Vy, Vz) is eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of diffusion tensor. With applying full symmetry or absolute value scheme, we can get more continuous color coding at the expense of coding same color for symmetric direction. For better visualization of fiber tract directions, Gamma and brightness correction had done. All of these implementations were done on the IDL 5.4 platform.

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단섬유 보강 복합재료에서의 섬유배향의 수치모사를 위한 개선된 근사모델 (Improved Closure Approximation for Numerical Simulation of Fiber Orientation in Fiber-Reinforced Composite)

  • D.H. Chung;T.H. Kwon
    • 유변학
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    • 제10권4호
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    • pp.202-216
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    • 1998
  • 기존의 'Orthotropic' 근사모델의 개선된 형태인 ORW를 새로운 유동 자료를 이용하여 수치적으로 구하였다. 기존의 'Orthotropic' 근사모델인 ORF나 ORL은 특히 전단유동 하에서 상호작용상수 $C_1$<0.001인 경우 비물리적 진동특성을 나타낸다. 물론 center-gated disk와 같은 비균일 유동하에서도 비물리적 진동특성을 나타내고 'Distribution Function Calculation'과 비교하여 배향 상태를 낮게 예측한다. 이런 현상들은 바로 least-square 최적화 시 사용된 유동 자료에 기인한 것을 알 수 있었다. 작은 상호작용계수의 균일 유동 자료를 이용하여 최적화를 한 ORW의 경우 비물리적 진동특성도 나타나지 않았고 균일 및 비균일 유동하에서 모두 정성적으로 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 최적화 시 사용된 함수의 선택은 근사모델을 발전시키는데 그다지 영향을 미치지 못하였다. 하지만, 모든 배향 텐서의 eigenvalue들을 고려하면 보다 정량적으로 발전시킬 수 있지만 이들의 함수모양 선택은 중요하고 어려운 문제다. 비교를 위하여 ORW와 다른 여러 가지 근사모델을 이용하여 Film-gated strip과 Center-gated disk에 대한 연계효과 및 평면속도구배를 포함한 사출성형 충전공정의 수치모사를 수행하였다. ORW가 'Distribution Function Calculation' 과 비교하여 정량적으로도 거의 비슷한 결과를 예측함을 보여주지만 실제 실험자료와 비교하였을 때 약간의 차이가 있음을 확인하였다. 따라서 좀 더 정확히 섬유의 배향도를 예측하기 위해서는 섬유들의 상호작용을 나타내는 항의 모델링의 변화가 요구된다.

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편마비를 가진 뇌성마비 환아에서 확산 텐서강조영상을 이용한 3차원 피질척수로 영상의 유용성 (Usefulness of DTI-based three dimensional corticospinal tractography in children with hemiplegic cerebral palsy)

  • 여지현;손수민;이은실;문한구
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제52권1호
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    • pp.99-104
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    • 2009
  • 목 적 : 편마비를 가진 뇌성마비 환아에서 확산 텐서강조영상을 이용한 3차원 피질척수로 영상의 이상 소견의 유형과 임상적인 소견과의 일치도를 알아보기 위하여 연구를 시행하였다. 방 법 : 2003년 3월부터 2007년 8월까지 영남대학교 의과대학 부속병원 소아과 및 재활의학과에서 확산 텐서강조영상 검사를 시행했던 편마비를 가진 뇌성마비 환아 13예를 대상으로 FACT기법을 사용하여 피질척수로의 3차원 신경섬유로 영상을 재구성하여 분석하였다. 기본 관심영역은 전 뇌교, 두 번째 관심영역은 전 수질을 통과하는 피질척수로로 설정하여 두 부위를 동시에 통과하는 신경섬유로를 최종 관심 신경섬유로로 하였다. 분할비등방도와 각의 종료 기준은 각각 0.3과 70도로 하였다. 결 과 : 삼차원 피질척수로 영상에서 이상 소견으로는 피질척수로의 단절과 신경섬유의 양적 감소, 피질척수로의 무형성, 횡뇌량 신경섬유 그리고 비정상적인 피질척수로의 재구성 등의 유형이 있었으며 전체 13예 중 피질척수로의 단절이 10예(76.9%), 신경섬유의 양적 감소가 8예(61.5%)에서 관찰되었다. 피질척수로의 무형성은 3예(23.1%)에서 관찰되었고 횡뇌량 신경섬유로는 2예(15.4%), 비정상적인 피질척수로의 재구성은 4예(30.8%)에서 관찰되었다. 임상적인 소견과 3차원 피질척수로의 이상소견이 일치되는 예가 13예 중 11예(84.6%)였다. 결 론 : 확산 텐서강조영상을 이용한 3차원 피질척수로 영상은 다양한 이상 소견과 임상적인 소견과의 높은 일치도를 보여 편마비 뇌성마비의 진단과 치료에 매우 유용한 검사로 사용될 수 있다고 생각된다. 그러나 향후 검사법의 표준화 등 보완을 요하는 연구가 더 필요하다고 생각된다.