• Composites Research
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• 제33권2호
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• pp.81-89
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• 2020

본 리뷰 논문에서는 최근에 연구된 평균장 균질화법을 이용한 다양한 물성치 예측 연구의 동향에 대해 소개한다. 유효 강성 예측에 사용되는 기존의 균질화법을 소개하고 이를 확장하여 유효 열/전기 전도성 및 유전 상수를 예측하는 방법을 소개한다. 압전 및 열전과 같이 2개의 물리현상이 중첩된 다중 물리 현상의 구성방정식은 훅 법칙과 같이 단순한 선형 형태로 변환하여 복합재의 유효 물성치를 예측하는 연구를 소개하고 마지막으로 복합 재료의 유효 물성치를 예측하기 위한 일반화된 식을 제시하고 유한 요소 해석과 비교한 검증/연구를 소개한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1365-1381
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• 2023

In this paper, a procedure for evaluating the structural integrity of the PCSG (Printed Circuit Steam Generator) unit block is presented with a simplified FE (finite element) analysis technique by applying the homogenization method. The homogenization method converts an inhomogeneous elastic body into a homogeneous elastic body with same mechanical behaviour. This method is effective when the inhomogeneous elastic body has repetitive microstructures, and thus the method was applied to the sheet assembly among the PCSG unit block components. From the method, the homogenized equivalent elastic constants of the sheet assembly were derived. The validity of the determined material properties was verified by comparing the mechanical behaviour with the reference model. Thermo-mechanical analysis was then performed to evaluate the structural integrity of the PCSG unit block, and it was found that the contact region between the steam header and the sheet assembly is a critical point where large bending stress occurs due to the temperature difference.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.63-70
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• 2000

불연속성 암반의 강도특성이나 변형특성에 대한 해석중 가장 중요한 점은 불연속면의 정량적인 파악과 조사방법에 있다. 그러나, 실질적으로 불연속면의 조사 인자들이 암반의 역학적인 특성과의 관계에 대하여는 분명한 해답을 내릴 수 없는 단계에 있다. 본 연구에서는 첫째로 불연속면의 현장 조사 항목 중 절리밀도, 절리길이, 절리 간격을 변화시키면서 암반의 탄성계수와의 상호관계를 밝히고 둘째로, 불연속성 암반의 탄성계수에 직접적인 관계를 가지며 불연속성 암반의 탄성계수를 정리할 수 있는 새로운 인자를 제안하는 것이 목적이다. 해석방법으로는 불연속성 암반의 기본모델로써 난수발생법에 의하여 불연속면을 발생시킨 기본단위구조를 가정하고 이를 균질화법과 유한요소법을 이용한다. 이들 방법을 통한 수치해석으로 불연속성 암반의 탄성계수를 구한다. 그 결과 불연속면의 조사항목과 탄성계수와의 상호관계성 뿐만 아니라 불연속성 암반의 탄성계수와 선형적인 관계를 가지는 새로운 파라메타로써 영향면적률을 제안한다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제2권1호
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• pp.45-68
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• 2009

An aim of the study is to develop an efficient numerical simulation technique that can handle the two-scale analysis of fluid permeation filters fabricated by the partial sintering technique of small spherical ceramics. A solid-fluid mixture homogenization method is introduced to predict the mechanical characters such as rigidity and permeability of the porous ceramic filters from the micro-scale geometry and configuration of partially-sintered particles. An extended finite element (X-FE) discretization technique based on the enriched interpolations of respective characteristic functions at fluid-solid interfaces is proposed for the non-interface-fitted mesh solution of the micro-scale analysis that needs non-slip condition at the interface between solid and fluid phases of the unit cell. The homogenization and localization performances of the proposed method are shown in a typical two-dimensional benchmark problem whose model has a hole in center. Three-dimensional applications to the body-centered cubic (BCC) and face-centered cubic (FCC) unit cell models are also shown in the paper. The 3D application is prepared toward the computer-aided optimal design of ceramic filters. The accuracy and stability of the X-FEM based method are comparable to those of the standard interface-fitted FEM, and are superior to those of the voxel type FEM that is often used in such complex micro geometry cases.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.13-20
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• 2008

기능경사 소재(FGM)에는 서로 다른 두 가지 구성입자들이 혼합되어 있는 경사층(graded layer)이 삽입되어, 소재 전 영역에 걸쳐 구성입자의 체적분율이 연속적이고 기능적으로 변화하도록 되어있다. 이러한 이상(dual-phase) 입자복합재의 열 기계적 거동을 해석함에 있어 필수적인 경사층의 물성치는 전통적으로 균질화 기법을 이용하여 예측되었다. 하지만, 이러한 균질화 기법은 구성입자의 형태, 분산구조 등과 같은 상세 형상을 반영하지 못하지 때문에 복합재의 총체적인 등가 물성치 예측에만 국한 되어왔다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 경사층을 미시역학적으로 이산화 모델링하고, 다양한 체적분율과 외부 하중조건에 대해 유한요소해석을 실시하여 이러한 균질화 기법들의 특성을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.81-93
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• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제19권11호
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• pp.137-145
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• 2002

Electric vehicle body has to be subjected to uniform load and requires auxiliary equipment such as air pipe and electric wire pipe. Especially, the cross beam supports the weight of passenger and electrical equipments. a lightweight vehicle body is salutary to save operating costs and fuel consumption. Therefore this study is to perform the size and the shape optimization of crossbeam for electric vehicle using the method of topology optimization to introduce the concept of homogenization based on optimality criteria method which is efficient for the problem having the number of design variables and a few boundary condition. this provides the method to determine the optimum position and shape of circular hole in the cross beam and then can achieve the optimal design to reduce weight.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권2호
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• pp.79-88
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• 2005

Evaluating the effective properties of materials containing various types of in-homogeneities is an important issue in the analysis of structures composed of those materials. A simple and effective method for the purpose is to impose the periodic displacement boundary conditions on the finite element model of a unit cell. Their theoretical background is explained based on the purely kinematical relations in the regularly spaced in-homogeneity problems, and the strategies to implement them into the analysis and to evaluate the homogenized material constants are introduced. The creep behavior of a thin sheet with square arrayed rectangular voids is characterized, where the orthotropy is induced by the presence of the voids. The homogenization method is validated through the comparison of the analysis of detailed model with that of the simplified one with the effective parameters.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1994년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.79-81
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• 1994

A solution of magnetic fields for amorphous core transformer has been tried using homogenization technique. The technique, which is derived by applying asymptotic expansion to the standard finite element method, is helpful to analyse a joint part of amorphous core transformer microscopically. A butt-lap-step joint type of lamination method is modeled and its equivalent reluctivity is calculated to analyse various quantities of the magnetic fields. The algorithm is also applicable to other electric devices which have complicated material structure with repeated patterns.

• Computers and Concrete
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• 제8권5호
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• pp.525-539
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• 2011

This paper describes the development of a fiber reinforced concrete (FRC) unit cell for analyzing concrete structures by executing a multiscale analysis procedure using the theory of homogenization. This was achieved through solving a periodic unit cell problem of the material in order to evaluate its macroscopic properties. Our research describes the creation of an FRC unit cell through the use of concrete paste generic information e.g. the percentage of aggregates, their distribution, and the percentage of fibers in the concrete. The algorithm presented manipulates the percentage and distribution of these aggregates along with fiber weight to create a finite element unit cell model of the FRC which can be used in a multiscale analysis of concrete structures.