• Smart Structures and Systems
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• 제19권2호
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• pp.181-194
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• 2017

In order to investigate the interface debonding defects detection mechanism between steel tube and concrete core of concrete-filled steel tubes (CFSTs), multi-physical fields coupling finite element models constituted of a surface mounted Piezoceramic Lead Zirconate Titanate (PZT) actuator, an embedded PZT sensor and a circular cross section of CFST column are established. The stress wave initiation and propagation induced by the PZT actuator under sinusoidal and sweep frequency excitations are simulated with a two dimensional (2D) plain strain analysis and the difference of stress wave fields close to the interface debonding defect and within the cross section of the CFST members without and with debonding defects are compared in time domain. The linearity and stability of the embedded PZT response under sinusoidal signals with different frequencies and amplitudes are validated. The relationship between the amplitudes of stress wave and the measurement distances in a healthy CFST cross section is also studied. Meanwhile, the responses of PZT sensor under both sinusoidal and sweep frequency excitations are compared and the influence of debonding defect depth and length on the output voltage is also illustrated. The results show the output voltage signal amplitude and head wave arriving time are affected significantly by debonding defects. Moreover, the measurement of PZT sensor is sensitive to the initiation of interface debonding defects. Furthermore, wavelet packet analysis on the voltage signal under sweep frequency excitations is carried out and a normalized wavelet packet energy index (NWPEI) is defined to identify the interfacial debonding. The value of NWPEI attenuates with the increase in the dimension of debonding defects. The results help understand the debonding defects detection mechanism for circular CFST members with PZT technique.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.167-181
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• 2008

한국형 포장 콘크리트에 있어 구조해석은 다양한 입력변수와 공용성 모형을 연결해주는 중간 매개체 역할을 하고 있어 그 중 요도가 매우 크다. 본 연구에서는 ABAQUS 구조해석 프로그램을 Shell 요소를 이용하여 콘크리트 포장의 거동을 분석할 수 있는 구조해석 기본 모형을 구축하였다. 이 모형을 Closed-Form Solution과 정확성이 검증된 Everfe 프로그램, 그리고 Solid 요소 모형과 비교하여 정확도를 검증하였다. 기본 Shell 모형을 이용하여 다양한 변수에 대한 구조해석을 수행하였으며 그 결과를 DB화하였다. SPSS 통계 프로그램과 해석 결과를 바탕으로 회귀식을 개발하였으며 온도 응력, 상향 응력, 하향 응력을 산정할 수 있는 응력식을 제안하였다.

• 지질공학
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• 제2권2호
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• pp.113-130
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• 1992

지하 심부에 발달된 파쇄대 및 단층등은 지하수의 유통통로가 되어 심부 지하수 개발과 직접적인 관련이 있다. 그러므로 지표에서 지하 파쇄대 및 단층을 탐지함은 심부 지하수 개발 대책 수립에 대단히 중요하다. 본 연구에서는 이와 같은 문제에 대한 물리탐사법의 확립을 위해 경주 보문 관관단지내에서 다수의 물리탐사법을 동원하여 종합적인 탐사를 실시 그 자료를 해석하였다. 경주지역은 자력탐사, VLF 전자탐사, 쌍극자 배열 전기탐사, CSAMT 탐사등이 실시되었다. 자려탐사의 목적은 관입암으로 추정되는 화성암의 분포상황의 파악에 VLF 전자탐사는 지표천부의 파쇄대의 탐지에 있다. 쌍극자 배열 전기탐사는 비교적 천부으 비저항 분포 및 단층 파쇄대의 탐지에 CSAMT 탐사는 비교적 심부까지의 비저항 분포 및 단층 파쇄층 탐지에 있다. 경주지역 탐사자료의 종합적인 해석 결과 자력탐사에 의해 퇴적암 하부에 발달하는 화강암의 분포상황을 파악할 수 있었으며, VLF 탐사로써 지표천부의 다수의 파쇄대를 확인하였다. 자력탐사와 전기탐사 그리고 전기탐사의 종합적인 해석에 의해 거의 남북 방향으로 달리는 구조선 및 비저항 분포 상태를 파악할 수 있었으며 이에 의하여 시추가 추천되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.483-491
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• 2010

본 논문에서는 점탄성 재료의 피로균열 성장을 분석하기 위해 ${\Delta}J$-적분을 이용하였다. J-적분의 계산 시 기존의 수치해석 방법이 아닌 해석적인 적분 해를 도출하여 계산시간을 절감하고 정확도를 크게 높였다. 계산 시 응력확대계수는 특정 균열에 대해 참조하는 방법이 아닌 유한요소해석을 통해 구하는 방법을 사용하였다. 기존의 ${\Delta}K$를 이용한 피로균열 예측과는 달리 크리프 변형계수, 단 두 개의 피로성장 모델 변수만을 가지고 다양한 하중과 하중주기에서의 피로균열 성장을 성공적으로 분석할 수 있었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제31권5호
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• pp.221-228
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• 2015

It is possible to prevent a piston from contacting the cylinder by changing the shape of the piston or by applying micro-textures, such as micro-grooves or micro-holes, over the piston surface. Usually, the minimum radial clearance reaches its minimum value at the beginning of the suction stroke because the pressure around the piston is low and almost axisymmetric such that the net pressure force on the piston is not sufficiently high to support the piston from touching the cylinder. In this study, we apply a series of saw-tooth-shaped grooves on the piston surface, and numerically investigate the effects of groove depth, groove angle, and the number of grooves with radial clearance variations using a finite difference method. We conduct a dynamic analysis of the piston for various changes in groove geometries to obtain the minimum radial clearance variation for the entire compression cycle. The minimum radial clearance increases while friction loss decreases when we apply the series of saw-tooth-shaped grooves on the piston. In addition, we analyze the impact of the change in the groove shape variable due to changes in radial clearance. Leakage variations are relevant to radial clearance, but have almost no effect on the groove parameters.

• International Journal of Vascular Biomedical Engineering
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• 제2권1호
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• pp.17-24
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• 2004

Tumor angiogenesis was simulated using a two-dimensional computational model. The equation that governed angiogenesis comprised a tumor angiogenesis factor (TAF) conservation equation in time and space, which was solved numerically using the Galerkin finite element method. The time derivative in the equation was approximated by a forward Euler scheme. A stochastic process model was used to simulate vessel formation and vessel elongation towards a paracrine site, i.e., tumor-secreted basic fibroblast growth factor (bFGF). In this study, we assumed a two-dimensional model that represented a thin (1.0 mm) slice of the tumor. The growth of the tumor over time was modeled according to the dynamic value of bFGF secreted within the tumor. The data used for the model were based on a previously reported model of a brain tumor in which four distinct stages (namely multicellular spherical, first detectable lesion, diagnosis, and death of the virtual patient) were modeled. In our study, computation was not continued beyond the 'diagnosis' time point to avoid the computational complexity of analyzing numerous vascular branches. The numerical solutions revealed that no bFGF remained within the region in which vessels developed, owing to the uptake of bFGF by endothelial cells. Consequently, a sharp, declining gradient of bFGF existed near the surface of the tumor. The vascular architecture developed numerous branches close to the tumor surface (the brush-border effect). Asymmetrical tumor growth was associated with a greater degree of branching at the tumor surface.

• 한국항공운항학회지
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• 제9권1호
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• pp.59-69
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• 2001

복합재로 된 회전날개깃을 상자보로 모델링하고 수동/능동 감쇠를 주기 위해 ACL(Active Constrained Damping Layer)을 상하양면에 부착하고 복합변위이론에 기초한 유한요소방법을 이용하여 구조해석을 수행하였다. 이 이론은 ACL내의 복합재와 점탄성층 그리고 압전층의 전단변형효과를 정확하게 모델링하는데 효과적이다. Hankel 의 특이값을 이용해 축차모델을 유도하였으며 축차모델과 측정된 출력에 기초한 LQG 제어기를 설계하였다. 그러나 LQG 제어기는 공칭 운전속도에서는 좋은 성능을 보여주었으나 운전속도가 변하는 상황에 대해서는 강인안정성을 보여주지 못했다. 이 LQG제어기의 강인안정성을 개선하기 위하여 루프전달회복을 통한 강인한 제어기를 설계하였다. 수치 예를 통해 제시된 제어기가 회전날개깃의 공기역학적인 안정성을 개선하는데 효과적이며 동체모드와 연계된 리드-래그 모드감쇠를 증가시켜 회전날개깃의 진동을 효과적으로 억제하는 것을 보였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권3호
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• pp.23-28
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• 2011

In this study, the ejector design was modeled using Fluent 6.3 of FVM(Finite Volume Method) CFD(Computational Fluid Dynamics) techniques to resolve the flow dynamics in the ejector. A vacuum system with the ejector has been widely used because of its simple construction and easy maintenance. Ejector is the main part of the desalination system, of which designs determine the efficiency of system. The effects of the ejector was investigated geometry and the operating conditions in the hydraulic characteristics. The ejector consists mainly of a nozzle, suction chamber, mixing tube (throat), diffuser and draft tube. Liquid is supplied to the ejector nozzle, the fast liquid jet produced by the nozzle entrains and the non condensable gas was sucked into the mixing tube. The multiphase CFD modeling was carried out to determine the hydrodynamic characteristics of seawater-air ejector. Condition of the simulation was varied in entrance mass flow rate (1kg/s, 1.5kg/s, 2kg/s, 2.5kg/s, 3kg/s), and position of driving nozzle was located from the central axis of the suction at -10mm, 0mm, 10mm, 20mm, 30mm.. Asaresult, suction flow velocity has the highest value in central axis of the suction.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.217-224
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• 2020

본 논문에서는 초고층 건물의 철근콘크리트 아웃리거 벽체 개구부의 최적설계를 위한 수학적 최적화 프레임워크를 제시하였다. 전용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 아웃리거 벽체를 해석하였으며 깊은 보의 스트럿-타이 거동을 고려하여 개구부를 배치하였다. 최적화를 위해 파이썬 SciPy 라이브러리 중 순차이차계획법(Sequential Quadratic Programming)을 이용하여 제약 경계 최적화를 수행하였다. 최적화에 필요한 미분가능한 연속 함수를 얻어내기 위해 선형 보간법을 사용하였으며, 최적화 프로그램의 효율성을 위해 데이터베이스를 이용하였다. 2변수 최적화의 결과를 탐색 알고리즘의 이동 경로를 통해 살펴본 결과 알고리즘이 최적화된 결과를 효율적으로 찾아냄을 확인하였다. 그리고 개구부의 폭을 모두 같게 설정한 것이 아닌 각각의 개구부의 크기를 개별 변수로 설정하였을 경우 목적함수의 값이 최소화되어 더 우수한 최적화 결과를 도출함을 확인하였다. 또한, 최적화의 과정에 있어 데이터베이스를 이용할 경우 최적화 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있음을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권3호
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• pp.309-322
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• 2017

In this paper, the buckling, and free vibration analysis of tapered functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FG-CNTRC) micro Reddy beam under longitudinal magnetic field using finite element method (FEM) is investigated. It is noted that the material properties of matrix is considered as Poly methyl methacrylate (PMMA). Using Hamilton's principle, the governing equations of motion are derived by applying a modified strain gradient theory and the rule of mixture approach for micro-composite beam. Micro-composite beam are subjected to longitudinal magnetic field. Then, using the FEM, the critical buckling load, and natural frequency of micro-composite Reddy beam is solved. Also, the influences of various parameters including ${\alpha}$ and ${\beta}$ (the constant coefficients to control the thickness), three material length scale parameters, aspect ratio, different boundary conditions, and various distributions of CNT such as uniform distribution (UD), unsymmetrical functionally graded distribution of CNT (USFG) and symmetrically linear distribution of CNT (SFG) on the critical buckling load and non-dimensional natural frequency are obtained. It can be seen that the non-dimensional natural frequency and critical buckling load decreases with increasing of ${\beta}$ for UD, USFG and SFG micro-composite beam and vice versa for ${\alpha}$. Also, it is shown that at the specified value of ${\alpha}$ and ${\beta}$, the dimensionless natural frequency and critical buckling load for SGT beam is more than for the other state. Moreover, it can be observed from the results that employing magnetic field in longitudinal direction of the micro-composite beam increases the natural frequency and critical buckling load. On the other hands, by increasing the imposed magnetic field significantly increases the stability of the system that can behave as an actuator.