본 연구에서 페리다이나믹 이론 모델을 이용하여 준정적하중과 동적 하중, 균열전파와 분기균열 패턴 그리고 등방성재료, 직교 이방성 재료의 균열 진전 해석 등 다양한 조건을 고려한 전산 시뮬레이션을 수행하여 그 적합성을 검토하였다. 초기 균열은 없지만 중심에 홀이 있는 등방성 재료, 초기 균열이 존재하는 등방성 및 이방성 재료에 대한 전산 시뮬레이션이 수행되었다. 조정 동적 완화 기법이 사용되어 준정적 하중을 모사하였고, 이방성 재료 해석에서는 고전 연속체 역학과 페리다이나믹의 변형률 에너지를 고려한 균질화 방법이 사용되었다. 균열 전파와 분기 균열이 성공적으로 확인되었으며 파괴 거동의 시작과 그 방향 역시 페리다이나믹 이론으로 확인되었다. 페리다이나믹을 균질화 방법을 사용하여 비교적 복잡한 이방성 재료에 적용한 경우 역시 실험 결과 값과 비교하여 검증하였다.
Myung Hyun Kim;Jonghwa Chang;Kap Suk Moon;Chang Kun Lee
Nuclear Engineering and Technology
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제16권4호
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pp.202-216
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1984
Nodal method가 소격격자 해석방법의 하나로 정립됨으로써, 계산격자가 비교적 크더라도 각 격자의 평균출력분포를 정확히 계산할 수 있게 하는 균질화변수틀 찾는 방법이 중요하게 되었다. 본 연구에서는 simplified equivalence theory와 approximate node equivalence theory의 두가지 근사방법을 가압경수형 원자로 문제에 적응하여 시험하여 보았다. 균질화계산과 노심분석계산 방법으로서 analytic nodal method에 기초를 둔 ANM 코드를 개발하였다. 여러 균질화 방법외 정확성을 KTDD 코드에 의한 reference solution과 비교하여 본 결과, 균질화 계산은 핵연료영역에서는 영역별 핵연료집합체 계산으로, baffle과 reflector의 공존 격자영역은 이들을 포함하는 color set 계산으로 수행할 수 있음을 알았다. Approximate node equivalence theory에 입각해서 approximate homogenized cross-section들과 approximate discontinuity factor들의 균질화 변수를 사용하면 출력분포와 임계도가 각각 0.8%, 0,1% 오차 범위내에서 예측되었다.
The investigation, which includes the material homogenization and the calculation of local stress concentration of long-fibrous composites in a microscopic level, has been performed to analyze the behavior of fiber-reinforced composites by using finite element method. In order to carry out this study, the finite element models of composites have been generated by the idealized arrays as square and hexagonal-packed type. In the FE analysis, the boundary conditions of micromechanical finite element method(MFEM) have been defined and verified by comparing with the results from multi-cells, and the effective material properties of composites composed of graphite/epoxy have been also evaluated by rules of mixture. For acquiring the relation between the global and local behaviors of composites, the magnifications of strain, stress, and interfacial stress of composites subjected to a longitudinal and transverse loading respectively have been calculated. And the magnifications have been proposed as the stress concentration in the microscopic level at composite material.
For the biodiesel fuel production from microalgae, the lipid from wet and dry samples of green algae Scenedesmus sp. was extracted by using various solvents and pre-treatment methods. Extraction yield of the lyophilized sample was better than that of dry sample. Chloroform/methanol (2:1, v/v) and ultrasonication or homogenization method were also selected as the most effective solvent and pre-treatment methods for lipid extraction, respectively. Under these constraint conditions, optimization experiment of lipid extraction was investigated by Taguchi approach using orthogonal matrix $L_9$ ($3^4$) method. The optimum extraction conditions of lipid extraction was obtained at pre-treatment of homogenization, extraction time of 5 hour, temperature of $35^{\circ}C$, and solvent ratio of 1:20 (w/v). Yield of extraction at optimized condition was 20.55% and it was 96% of total lipid content (21.38%) of Scenedesmus sp.
Topology optimization is begun with layout optimization that is attributed to Rozvany and Prager of the 1960's. They claimed that structure was transformed into truss connecting all the nodes of finite element and optimized by control of its sectional modulus. But, this method is partial topology optimization. General layout optimal design appliable to continum structure was proposed by Bendsoe and Kikuchi in 1988. Topology optimization expresses material stiffness of structure into function of arbitrary variable. If this variable is 1, material exists but if this variable is 0, material doesn't exist. Therefore, topology optimization searches the distribution function of material stiffness for structure. There are a few researchs for simple engineering problem such as topology optimization of square plane structure or truss structure. So, This study applied to topology optimization of table liner for vertical roller mill that is the largest scale in the world. After table liner decreased by 20% of original weight, the structure analysis for first optimized model was performed.
Mechanical behavior in nano-sized structures differs from those in macro sized structures due to surface effect. As the ratio of surface to volume increases, surface effect is not negligible and causes size-dependent mechanical behavior. In order to identify this size effect, atomistic simulations are required; however, it has many limitations because too much computational resource and time are needed. To overcome the restrictions of the atomistic simulations and graft the well-established continuum theories, the continuum model considering surface effect, which is based on the bridging technique between atomistic and continuum simulations, is introduced. Because it reflects the size effect, it is possible to carry out a variety of analysis which is intractable in the atomistic simulations. As a part of the application examples, the homogenization method is applied to micro/nano thin films with porosity and the homogenized elastic coefficients of the nano scale thickness porous films are computed in this paper.
To analyze the effects of oyster shell particles, inserted in the self-hardening matrix such as cement paste, on strength, homogenization analysis using micro structure was used to estimate and assess the apparent elastic modulus of oyster shell particle. DIB modeling technique was used to represent of the micro structure of oyster shell mixed concrete. The results showed that the apparent elastic modulus of LOS (large oyster shell particle) was changed with the amount of LOS inserted. In particular, when the amount of LOS was 200% of the weight of cement, the apparent elastic modulus of LOS tended to decrease rapidly. This could mean that the strength of oyster shell mixed concrete is much affected by LOS inserted material in mixed ratio of 200%.
The electromagnetic noise generates when natural frequencies of a stator core with wingdings and frame coincide with or approach natural frequencies of the magnetic motive force. In order to suppress such noise, the estimation of natural frequencies of the motor is important at the design stage. However, the natural frequency analysis is not so easy because motor stator is in the laminated plate structure and windings are composed of wires, insulation sheets and vanishs. Thus the accurate prediction of the equivalent material properties of windings becomes an essential task. In this paper, we derive the equivalent material properties using homogenization methods.
This paper presents a simple procedure to obtain a substitute, homogenized mechanical response of single layer graphene sheet. The procedure is based on the judicious combination of molecular mechanics simulation results and homogenization method. Moreover, a series of virtual experiments are performed on the representative graphene lattice. Following these results, the constitutive model development is based on the well-established continuum mechanics framework, that is, the non-linear membrane theory which includes the hyperelastic model in terms of principal stretches. A proof-of-concept and performance is shown on a simple model problem where the hyperelastic strain energy density function is chosen in polynomial form.
암석 내 균열을 따른 수리전도도는 균열의 기하학적 요소, 즉 방향, 간극, 거칠기 그리고 상호 연결도에 주로 좌우된다. 따라서, 균열 내 투수계수를 정확하게 계산하기 위해서는 이와 같은 기하 요소들을 최대한 계산모델에 반영할 필요가 있다. 이 연구에서는 균열 기하양상을 최대한 정확히 반영한 균열모델에서 기존 수치해석과는 다른 새로운 방법인 균질화 해석법(homogenization analysis method)을 이용하여 균열을 따른 투수계수를 구하기 위해 수치해석을 수행하였다. 먼저, 공초점 레이저 스캔 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope)을 이용하여 암석시료의 균열 조도와 균열에 가한 수직압축력의 변화에 따른 간극 변화량을 직접 측정하고, 이와 같이 획득한 자료는 균열모델 재현을 위한 입력자료로 사용되었다. 재현된 균열모델을 토대로 한 균질화 해석법은 미시규모(microscale) 매질특성과 거시규모(macroscale) 매질특성을 동시에 고려하여 투수계수를 계산할 수 있는 것이다. 즉, 균질화 해석법은 주기적 미세구조(microstructure)를 갖는 미소 불균질 물질의 거동특성을 구명하기 위해 개발된 새로운 형태의 섭동(perturbation) 이론이다. 이는 균질한 미시규모에서 미시 투수특성을 계산한 후, 거시규모에서의 균질화 투수계수를 계산하게 된다. 그러므로, 이 방법은 균열 기하양상의 국부적 영향을 고려한 투수특성을 정확히 해석할 수 있다. 균질화법을 이용한 투수계수 산정결과를 기존 연구에서 제안한 경험식과 비교하여 그 타당성을 검증하기 위해 전술한 2차원 균열모델을 이용한 투수계수 계산을 수행하였다. 균열모델은 거칠기(roughness)를 반영하고 동일한 간극을 할당한 평행판 모델을 가정하였다. 계산결과에 의하면, 균질화 해석법에 의해 계산한 C-투수계수는 실내투수시험에 의해 구한 투수계수와 같은 범위의 값을 가지거나 $10^1$ 정도의 차이를 보여, 그 계산결과는 타당하다고 볼 수 있다. 그러나, 균질화 해석법은 국부적으로 불균질한 균열 기하양상과 물질특성이 미시규모와 거시규모에서 모두 고려되므로, 이들 특성을 정확히 알고 있을 경우 기존에 제안된 경험식들에 의한 계산결과 보다 균질화 해석법의 결과가 훨씬 정확함을 주목하여야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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