• Smart Structures and Systems
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• 제13권4호
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• pp.501-515
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• 2014

This paper presents a linear computational homogenization framework to evaluate the effective (or generalized) electromechanical coupling coefficient (EMCC) of adaptive structures with piezoelectric structural fiber (PSF) composite elements. The PSF consists of a silicon carbide (SiC) or carbon core fiber as reinforcement to a fragile piezo-ceramic shell. For the micro-scale analysis, a micromechanics model based on the variational asymptotic method for unit cell homogenization (VAMUCH) is used to evaluate the overall electromechanical properties of the PSF composites. At the macro-scale, a finite element (FE) analysis with the commercial FE code ABAQUS is performed to evaluate the effective EMCC for structures with the PSF composite patches. The EMCC is postprocessed from free-vibrations analysis under short-circuit (SC) and open-circuit (OC) electrodes of the patches. This linear two-scale computational framework may be useful for the optimal design of active structure multi-functional composites which can be used for multi-functional applications such as structural health monitoring, power harvest, vibration sensing and control, damping, and shape control through anisotropic actuation.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.413-419
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• 2011

나노 크기의 허니콤 구조물은 거시적 크기의 허니콤 구조물에 비해 보다 높은 부피 대비 표면적 비율을 구현하여 전기적, 화학적인 촉매로써 기능성을 극대화할 수 있다. 나노 크기의 구조물은 거시적 크기의 구조물과 다른 기계적 거동양상을 보이며 이는 표면효과에 기인한다. 이러한 표면효과는 원자 수준 전산모사(atomistic simulation)를 통해 규명할 수 있으나 나노 허니콤 구조물의 거동을 예측하는 것은 현실적으로 과도한 전산자원 및 계산시간으로 인해 불가능한 실정이다. 본 연구에서는 표면응력 탄성모델을 적용한 브리징방법을 균질화기법과 연계하여 나노 크기의 허니콤 구조물의 기계적 거동을 효율적으로 예측하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권6호
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• pp.113-122
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• 2003

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.

• 소성∙가공
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• 제23권3호
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• pp.171-177
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• 2014

The current collector for the molten carbonate fuel cell (MCFC) which has sheared protrusions is manufactured by the three-stage forming process that integrates slitting, preforming and final forming. Due to the repetition of sheared protrusions, an effective simulation method is required to predict the mechanical behavior. In the current study, a sheet with sheared protrusions was assumed to be an orthotropic plate, which has the same length, width and height. FEM simulations were conducted to evaluate the homogenized properties of the current collector, which has 4 (longitudinal direction) x 4 (transverse direction) sheared protrusions. The simulation model was constructed using hexahedral mesh coarsening. From the verification examples, it was found that the proposed simulation method was efficient within reasonable accuracy. The calculated homogenized properties can be applied to the design of a stack for molten carbonate fuel cells and the prediction of mechanical behavior for other applications.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권1호
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• pp.33-51
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• 2023

This research presents a multi-material topology optimization for functionally graded material (FGM) and nonFGM with elastic buckling criteria. The elastic buckling based multi-material topology optimization of functionally graded steels (FGSs) uses a Jacobi scheme and a Method of Moving Asymptotes (MMA) as an expansion to revise the design variables shown first. Moreover, mathematical expressions for modified interpolation materials in the buckling framework are also described in detail. A Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) as well as a modified penalizing material model is utilized. Based on this investigation on the buckling constraint with homogenization material properties, this method for determining optimal shape is presented under buckling constraint parameters with non-homogenization material properties. For optimal problems, minimizing structural compliance like as an objective function is related to a given material volume and a buckling load factor. In this study, conflicts between structural stiffness and stability which cause an unfavorable effect on the performance of existing optimization procedures are reduced. A few structural design features illustrate the effectiveness and adjustability of an approach and provide some ideas for further expansions.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.635-640
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• 2001

In this study, a mathematical model is established for prediction of chloride penetration in unsaturated cracked early-age concrete. The model is combined with models for thermo-hygro dynamic coupling of cement hydration, moisture transport and micro-structure development. Chloride permeability and water permeability at cracked early-age concrete specimens are evaluated using a rapid chloride permeability test and a low-pressure water permeability test, respectively. Then, a homogenization technique is introduced into the model to determine equivalent diffusion coefficient and equivalent Permeation coefficient. Increased chloride transport due to cracks at the specimen could be predicted fairly well by characterizing the cracks using proposed model. Proposed model is verified by comparing diffusion analysis results with test results.

• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.47-60
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• 2004

이 연구에서는 간극변화에 따른 단열 기하양상을 충분히 고려한 투수계수를 구하고자 균질화 해석법을 이용하여 투수계수를 산정 하였다. 공초점 레이저 스캔 현미경을 이용하여 압력 단계별 간극을 측정한 결과 한개 시료 내에서 각 측정지점별 간극 크기는 모두 다르게 나타나며 단열 면 양쪽이 서로 평행하지 않고 불 평탄한 양상임을 잘 나타낸다. 각 시료별로 압력 단계별 간극양상을 이용하여 단열모델을 각각 작성하고 균질화 해석법을 통해 간극 양상에 따른 투수성 변화를 살펴본 결과, 각 시료별로 산정한 투수계수는 $10^{-1}~10^{-3}cm/sec$의 범위에 분포한다. 시료들은 대체로 압력이 증가함에 따라 일반적으로 투수계수가 감소하는 양상을 나타낸다. 그러나, 시료별로 압력에 따른 투수계수 감소비율이 일정하지 않고 다양한 변화양상을 보인다. 이와 같은 양상은 Chae et al.(2003)의 관찰결과와 잘 일치하며, 이는 간극의 변화가 투수성에 미치는 영향이 크다는 것을 입증한다. 동일 시료 내에서도 3등분한 지점별로 각기 다른 투수계수 값이 계산되었다. 이는 투수계수가 간극의 크기와 분포형태에 따라 민감하게 변화함을 지시하는 것이다. 따라서, 간극 분포가 일정하지 않은 암석 내 단열에서의 투수특성 해석 시에는 정확한 단열 기하양상을 반영하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 단열 내 투수계수 산정을 위해서는 단열 기하양상을 충분히 고려할 필요가 있다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.199-204
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• 2023

저온 분사된 입자와 섬유강화 복합재료 사이의 접착력을 향상시키기 위해 금속 메쉬와 금속 입자/에폭시 접착제가 조합된 중간층이 도입되었다. 저온 분사 입자 및 금속 메쉬 그리고 금속 입자에는 모두 알루미늄을 활용하였다. 높은 변형률 속도에서 중간 층의 응력을 예측하기 위해서는 접착제 물성의 측정 또는 계산이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 금속 입자/에폭시 접착제의 물성을 계산하기 위해 혼합법칙(Rule of mixture)을 활용한 균질화 기법의 연구를 진행하였다. 균질화 기법의 검증을 위해 금속 메쉬/접착제로 구성된 중간층에 알루미늄 입자를 활용한 저온 분사를 진행하여, 실험으로 측정된 입자의 침투 깊이를 유한요소 해석에서 계산된 입자의 침투 깊이와 비교하였다. 시험과 해석에서 저온 분사 입자 혹은 중간층에 도입된 입자 하나 수준 크기의 침투 결과를 확인하였고, 이를 통해 높은 변형률 속도를 갖는 입자강화 복합재료 층의 물성 예측에 있어 균질화 기법이 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국축산식품학회지
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• 제36권5호
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• pp.697-697
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• 2016

• 한국식품과학회지
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• 제35권5호
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• pp.884-892
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• 2003

균질화 속도와 시간, 그리고 온도, 물 첨가량에 따른 감귤과피 물균질액의 제조공정시 최적조건을 찾기 위하여 물균질액의 추출효율지수를 나타내는 EI와 감귤과피 물균질액으로 코팅한 유색미의 색도를 나타내는 b value를 변수로 하여 최적화를 시도하였다. 감귤과피를 이용한 물균질액 제조시 EI는 추출온도를 제외한 균질화 속도와 시간, 물 첨가량에 크게 영향을 받았다. 수립된 회귀식에 대한 적합성 결여 분석결과 EI, b value에 대해 유의성이 없어 반응표면 모형이 통계적으로 유의하였다. 최적조건을 선정하기 위하여 비교적 영향이 적은 것으로 판단되는 균질화 시간과 온도를 중심점으로 고정하고 제한 변수를 최대로 하는(EI을 400이상, b value를 24이상) 물균질액 제조의 최적조건은 물 첨가량 42mL, 균질화 속도 8,500rpm이었다. 다음으로 첨가량과 균질화 속도를 이 조건으로 고정하고서 EI을 400이상, b value를 24이상으로 하는 감귤과피 물균질액의 제조조건으로는 물의 온도는 $53^{\circ}C$ 및 균질화 시간은 2.8분으로 결정할 수 있었다.