• 제목/요약/키워드: Inner structure plate

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Fluid-structure coupling of concentric double FGM shells with different lengths

  • Moshkelgosha, Ehsan;Askari, Ehsan;Jeong, Kyeong-Hoon;Shafiee, Ali Akbar
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제61권2호
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    • pp.231-244
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    • 2017
  • The aim of this study is to develop a semi-analytical method to investigate fluid-structure coupling of concentric double shells with different lengths and elastic behaviours. Co-axial shells constitute a cylindrical circular container and a baffle submerged inside the stored fluid. The container shell is made of functionally graded materials with mechanical properties changing through its thickness continuously. The baffle made of steel is fixed along its top edge and submerged inside fluid such that its lower edge freely moves. The developed approach is verified using a commercial finite element computer code. Although the model is presented for a specific case in the present work, it can be generalized to investigate coupling of shell-plate structures via fluid. It is shown that the coupling between concentric shells occurs only when they vibrate in a same circumferential mode number, n. It is also revealed that the normalized vibration amplitude of the inner shell is about the same as that of the outer shell, for narrower radial gaps. Moreover, the natural frequencies of the fluid-coupled system gradually decrease and converge to the certain values as the gradient index increases.

종횡방향 압축하중이 작용하는 유공판의 좌굴을 고려한 설계식 개발 (Development of Designed Formula considering Buckling under Longitudinal and Transverse Axial Compressive Load)

  • 박주신;고재용;이준교
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.55-60
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    • 2005
  • 선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고있다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형유한요소법을 근간으로 한 구조해석프로그램인 ANSYS를 사용하여 수치계산을 수행하였다.

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적층각도에 따른 CFRP 평판에서의 굽힘으로 발생한 크랙 파손에 관한 해석적 연구 (Analysis Study on the Damage of Crack Happening with the Bending at CFRP Plate due to Stacking Angle)

  • 황규완;조재웅
    • 한국융합학회논문지
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    • 제8권3호
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    • pp.185-190
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    • 2017
  • 본 논문은 탄소섬유로 구성된 평판형태의 시험편에 굽힘 모멘트가 작용할 때 내부의 섬유구조에서 발생되는 굽힘 응력과 전단응력, 변형에너지에 관한 것이다. CFRP는 무수히 많은 섬유가 다축구조를 형성하고 있어 굽힘조건에서 응력을 효과적으로 분산할 수 있다. 이때 적층각도에 따라 다양한 물성을 보이게 되는데, 섬유의 수평방향인 Stacking angle $0^{\circ}$에서부터 수직방향인 $90^{\circ}$에 이르기까지의 결과에 있어, Stacking angle이 증가함에 따라 등가 응력과 전단응력이 점차 줄어들며 $60^{\circ}$를 기점으로 다시 증가함을 보이고 있다. 본 연구결과를 토대로,적층각도에 따른 평판에서의 굽힘으로 인한 파손특성을 해석적 접근을 통해 고찰하였으며, 본연구는 파손방지와 내구성 향상을 위한 안전설계에 기여할 수 있다고 사료된다. 또한 평판 형상으로서의 디자인적 요소를 융합기술에 접목함으로서 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

경량기포콘크리트의 밀도변화에 따른 열전도 특성에 관한 기초적 연구 (The Fundamental Study on Thermal Conductivity with Variation Density of Light Weight Foam Concrete and Iron plate structure)

  • 최훈국;정은혜;강철;이은영;김대연;김진만
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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    • pp.849-852
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    • 2006
  • The lightweight foamed concrete is superior to properties of insulation and light-weight because it is included in many inner pore. So, lightweight foamed concrete used to construction field that need to property of insulation. The property of insulation of lightweight foamed concrete is varied with density. Also, Density is varied with hardening matrix and pore rate. The purpose of the experiment is to know thermal properties of specimen according to the change of density when heating the specimen. As a result of this experiment, the higher density, the lower temperature of mold. this tendency isn't same as ordinary lightweight foamed concrete, and then density 0.9 is expressed most low temperature result also the discontinuity of shape of mold was efficient for the prevention of the temperature rise.

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유공보강판의 좌굴 및 극한강도 특성에 관한 연구 (Characteristic of Buckling and Ultimate Strength of the Perforated Stiffened Plate)

  • 박주신;고재용;오경근
    • 한국항해항만학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.439-446
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    • 2006
  • 선체는 기본적으로 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 상당수는 유공판(Perforated plate)으로 이루어져있다. 선체에 설치된 유공판으로서는 선체 상갑판 해치(하역시설로 사용), 선저부의 거더와 플로어(중량경감과 선박 건조 및 검사시 통로확보용), 다이어프램(중량경감 및 파이프 관통의 목적)등이 있다. 이들 유공판에 압축하중이 작용하면 좌굴과 극한강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도재 분포하게 되어 심각한 문제를 발생한다. 실적선에서는 유공주위에 스티프너 보강을 통하여 취약한 좌굴강도 보완하고 있으며, 유공을 고려한 실선에서 사용 중인 유공보강판 모델을 적용하여 좌굴강도 및 극한강도를 파악할 필요성이 있다. 이와 같은 측면에서 각 조선소에서는 각국 선급들이 제시하는 유공판의 좌굴설계식을 사용하여 강도계산을 하고 있으나 임의의 유공크기에 대한 좌굴강도 및 극한강도 평가법을 찾기란 매우 어려운 일이다. 본 연구에서는 실선에서 사용 중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형 유한요소법(ANSYS)을 사용하여 면내 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공비, 웹 치수, 두께 그리고 보강재 단면을 변화시켜가며, 극한강도 시리즈 해석을 수행하고 압축극한강도에 미치는 영향을 검토하였다.

선체 유공보강판의 최종강도 거동에 관한 연구 (A Study on the Ultimate Strength Behavior for Ship Perforated Stiffened Plate)

  • 고재용;이준교;박주신;배동균
    • 해양환경안전학회:학술대회논문집
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    • 해양환경안전학회 2005년도 춘계학술발표회
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    • pp.141-146
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    • 2005
  • 선체는 기본적으로 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 이들중 상당수는 유공판(Perforated plate)이다. 선체에 설치된 유공판으로서는 선체 상갑판 해치(하역시설로 사용), 선저부의 거더와 플로어(중량경감과 선박 건조 및 검사시 통로확보용), 다이어프램(중량경감 및 파이프 관통의 목적)둥이 있다. 이들 유공판에 하중이 작용하면 좌굴과 최종강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도 재 분포하게 되어 심각한 강도문제를 야기 시킬 수 있다. 실적선에서는 유공주위에 스티프너 보강을 통하여 취약한 좌굴강도 보완하고 있으며, 유공을 고려한 최적의 유공보강판 모델을 적용한 좌굴강도 및 최종강도를 파악할 필요성이 대두시 되고 있다. 이와 같은 측면에서 각 조선소에서는 각국 선급들이 제시하는 유공판의 좌굴설계식을 사용하여 강도계산을 하고 있으나 임의의 유공크기에 대찬 좌굴강도 및 최종강도 평가법을 찾기란 매우 어려운 일이다. 본 연구에서는 실선에서 사용중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형유한요소법을 적용하여 면내 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공의 크기와 웹 치수를 변화시켜가며, 최종강도 시리즈 해석을 수행하고 압축최종강도에 미치는 영향을 검토하였다.

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극후물재 용접부 내부잔류응력 측정기술 및 특성 (Characteristic and Measurement Technology of Inner Welding Residual Stresses in Thick Steel Structures)

  • 박정웅;안규백;우완측
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제34권2호
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    • pp.16-21
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    • 2016
  • Recent keywords of the heavy industries are large-scale structure and productivity. Especially, the sizes of the commercial vessels and the offshore structures have been gradually increased to deliver goods and explore or produce oil and natural gas in the Arctic. High heat input welding processes such as electro gas welding (EGW) have been widely used for welding thick steel plates with flux-cored arc welding (FCAW), especially in the shipbuilding industries. Because high heat input welding may cause the detrimental effects on the fracture toughness of the welded joint and the heat affected zone, it is essential to obtain the sufficient toughness of welded joint. There are well known that the fracture toughness like CTOD, CVN, and KIC were very important factors in order to secure the safety of the structures. Furthermore, the welding residual stress should be considered to estimate the unstable fracture in both EGW and FCAW. However, there are no references on the welding residual stress distribution of EGW and FCAW with thick steel plates. Therefore the welding residual stresses were very important elements to evaluate the safety of the welded structure. Based on the measurement results, the characteristics of residual stress distribution through thickness were compared between one-pass electron gas welding and multi-pass flux-cored arc welding. The longitudinal residual stress in the multi-pass flux-cored arc welding is tensile through all thicknesses in the welding fusion zone. Meanwhile, longitudinal residual stress of EGW is tensile on both surfaces and compressive at the inside of the plate. The magnitude of residual stresses by electron gas welding is lower than that by flux-cored arc welding.

반원형 리블렛 상부 난류경계층의 유동 구조 연구 (Study on Flow Structure of Turbulent Boundary Layer Over Semi-Circular Riblets)

  • 이상현;이상준
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제23권7호
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    • pp.937-944
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    • 1999
  • The near-wall flow structures of turbulent boundary layer over riblets having semi-circular grooves were investigated experimentally for the drag decreasing ($s^+=25.2$) and drag increasing ($s^+=40.6$) cases. The field of view used for tho velocity field measurement was $6.75{\times}6.75mm^2$ in physical dimension, containing two grooves. One thousand instantaneous velocity fields over the riblets were extracted for each case of drag increase and decrease. For comparison, five hundreds instantaneous velocity fields over a smooth flat plate were also obtained under the same flow conditions. To see the global flow structure qualitatively, the flow visualization was also performed using the synchronized smoke-wire technique. For the drag decreasing case ($s^+=25.2$), most of the streamwise vortices stay above the riblets, interacting with the riblet tips. The high-speed in-rush flow toward the riblet surface rarely influences the flow inside tho riblet valleys submerged in the viscous sublayer. The riblet tips seem to impede the spanwise movement of the longitudinal vortices and induce secondary vortices. The turbulent kinetic energy in the riblet valley is sufficiently small to compensate the increased wetted area of the riblets. In addition, in the logarithmic region, the turbulent kinetic energy are small or almost equal to that of a smooth flat plato. For the drag increasing case ($s^+=40.6$), however, the streamwise vortices move into the riblet valley freely, interacting directly with the riblet inner surface. The penetration of the high-speed in-rush flow on the riblets increases tho skin-friction. The turbulent kinetic energy is increased in the riblet valleys and even in the outer region compared to that over a flat plate.

인장-전단하중을 받는 일점 Spot용접재의 파괴역학적 피로강도 평가 (Fracture mechanical evaluation of fatigue strength of a single spot welded lap joint under tension-shear load)

  • 배동호
    • 오토저널
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    • 제13권5호
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    • pp.42-50
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    • 1991
  • According as the members and inner and outer plates of the automobile body structure have been thinned their thickness and have become high strength, each part of the body structure has been put more severe stress condition. Therefore, it has been increasingly required to improve the fatigue strength of the spot welded structures. As one of the improving methods for such problem, the author had previously proposed the method of alleviating stress concentration at nugget edge of the spot weld part and improving its fatigue strength [1]. But, because fatigue strength of the spot welded lap joint is influenced by its geometrical and mechanical factors, welding condition and etc., there needs a quantitative and systematic estimation method of them. In this report, by considering nugget edge of the spot weld part of the spot welded lap joint subjected to tensile load to the ligament crack, fatigue strength of various spot welded lap joints was estimated with the stress intensity factor (S.I.F.) K which is fracture mechanical parameter. It is known that evaluation of fatigue strength of the spot welded lap joint by the stress intensity factor (S.I.F.) K is more effective than the maximum stress $(\sigma_{ymax}$) at edge of the spot weld part on the center line of width of the plate.

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치과용 Ti-6Al-4V 합금 골 고정판 표면에 형성된 나노튜브의 부식거동 (Corrosion Behavior of Nanotube Formed on the Bone Plate of Ti-6Al-4V Alloy for Dental Use)

  • 김원기;이충환;정재헌;최한철
    • 한국표면공학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.25-30
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    • 2010
  • Titanium and titanium alloys are widely used for orthopedic and dental implants for their superior mechanical properties, low modulus, excellent corrosion resistance and good biocompatibility. In this study, corrosion behaviors of nanotube formed on the bone plate of Ti-6Al-4V alloy for dental use have been investigated. $TiO_2$ nanotubes were formed on the dental bone plates by anodization in $H_3PO_4$ containing 0.6 wt % NaF solution at $25^{\circ}C$. Electrochemical experiments were performed using a conventional three-electrode configuration with a platinum counter electrode and a saturated calomel reference electrode. Anodization was carried out using a scanning potentiostat (EG&G Co, Model 263A USA), and all experiments were conducted at room temperature. The surface morphology was observed using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy(EDS). The corrosion behavior of the dental bone plates was examined using potentiodynamic test(potential range of -1500~2000 mV) in a 0.9% NaCl solution by potentiostat (EG&G Co, PARSTAT 2273. USA). The inner diameter of nanotube was about 150~180 nm with wall thickness of about 20 nm. The interspace of nanotube to nanotube was 50 nm. The passive region of the nanotube formed bone plates showed the broad range compared to non-nanotube formed bone plates. The corrosion surface of sample was covered with corrosion products.