Shrink-rings (stress-rings) are used in the fabrication of compaction dies to increase the allowable pressures for a given die material. This paper proposes a new approach, where the maximum allowable shrinking pressures are calculated on shrinked plans in the radial direction and then the fractional fitting pressures below the maximum shrinking pressures are used as the design values. A computer program, DIECAD, is developed. The paper presents two design cases as examples in order to easily illustrate the design procedures from the computer program DIECAD
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제10권3호
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pp.97-101
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2009
The use of a filler material in epoxy composite materials is an essential condition for reducing the unit cost of production and reinforcing mechanical strength. However, the dielectric strength of insulators decreases rapidly due to interactions between the epoxy resin and filler particles. In contrast to existing composite materials, nano-composite materials have superior dielectric strength, mechanical strength, and enduring chemical properties due to an increase in the bond strength of the polymer and nano material, It is reported that nano-fillers provide new characteristics different from the properties of the polymer material. This study is to improve the insulation capability of epoxy resins used in the insulation of a power transformer apparatus and many electronic devices mold. To accomplish this, the additional amount of nano-$SiO_2$ to epoxy resin was changed and the epoxy/$SiO_2$ nano composite materials were made, and the fundamental electrical properties were investigated using a physical properties and an analysis breakdown test. Using allowable breakdown probability, the optimum breakdown strength for designing an electrical apparatus was determined. The results found that the electrical characteristics of the nano-$SiO_2$ content specimens were superior to the virgin specimens. The 0.4 wt% specimens showed the highest electrical properties among the specimens examined with an allowable breakdown probability of 20 %, which indicates stable breakdown strength in insulating machinery design.
Shrink-rings (Stress-rings) are used in the fabrication of dies for cold forming and powder compaction processes to increase the allowable pressures for a given die material. Optimum procedures are to minimize a die thickness under the conditions that the stress distributions in the die and stress-rings utilize fully the strength available in each of the die elements. This paper proposes a new approach, where the maximum allowable shrinking pressures are calculated on shrinkage plans in the radial direction and the fractional shrinking pressures below the maximum allowable pressures are used as the design values. Two criteria for the optimal die design are used: Maximum shear stress limit for one-piece dies and zero tensile stress limit for combined dies. A computer program, DIECOM, is developed for illustrating the computer-aided design procedures. Finally, examples for each case are presented in this paper.
복합재 항공기 구조물의 설계 시 인증을 고려한 재료 허용치와 설계치의 설정이 매우 중요하다. 그리고 복합재 구조물의 재료 허용치와 설계치의 설정은 정적강도, 손상허용 요구 조건 및 환경효과가 고려되어야 한다. 빌딩블록 접근법은 오랫동안 민간 및 군수 항공 산업에 적용되어 왔으며 중요한 인증 방법론을 제공하였다. 현재의 인증 방법은 시편, 요소, 부구성품 및 전기체 시험을 포함하는 광범위한 실험을 기반으로 한다. 본 논문에서는 복합재 허용치 실험 사례가 제시되며 빌딩 블록 접근 방식의 중요한 배경 및 적용방법이 제시된다.
Park, No-Bong;Yang, Dong-Bok;Lim, Jung-Kwan;Park, Yong-Pil;Lee, Hee-Kab;Kim, Gui-Yeul
한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.2
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pp.1200-1203
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2003
The dielectric breakdown of epoxy composites used for transformers was experimented and then its data were applied to Weibull distribution probability. First of all, speaking of dielectric breakdown properties, the more hardener increased, the stronger breakdown strength became at low temperature because of cross-linked density by the virtue of ester radical. The breakdown strength of specimens with filler was lower than it of non-filler specimens because it is believed that the adding filler forms interface and charge is accumulated in it, therefore the molecular motility is raised and the electric field is concentrated. In the case of filled specimens with treating silane, the breakdown strength become much higher. Finally, according to Weibull distribution analysis, reducing breakdown probability of equipment insulation lower than 0.1% level requires the allowable field allowable field intensity values to be kept under 21.5 MV/cm.
복합재 무인기의 설계 허용치를 개발은 산업계에 가장 중요한 관심사이다. 전통적인 유인항공기 구조물의 인증방법을 시제기나 기술 시현기에 적용하는 것은 과도하게 긴 개발 시간과 비용을 발생시킨다. 본 논문에서는 경량 복합재 무인기의 구조중량의 줄이기 위한 설계 허용치 설정 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 B-basis 복합재 재료물성의 설계허용치 적용 가능성을 검토하였다. 또한 여러 가지 민항기와 무인기의 목표 파손확률을 검토하여 제시하였다. 결과로부터, 경량 복합재료 무인기의 설계 허용치 요구조건은 유인 복합재료 항공기에 비하여 완화되어야 하는 것을 알 수 있다.
This study presents the so-called Modified Allowable Stress Design (MASD) method for structural designs. The objective of this study is to qualitatively estimate uncertainties of tensile steel member's cross-sectional structural designs and find the optimal resulting design which can resist all uncertainty cases. The design parameters are assumed to be interval associated with lower and upper bounds and consequently interval methods are implemented to non-stochastically produce design results including the structural uncertainties. By seeking optimal uncertainty combinations among interval parameters, engineers can qualitatively describe uncertain design solutions which were not considered in conventional structural designs. Under the assumption that structures have basically uncertainties like displacement responses, the safety range of resulting designs is represented by lower and upper bounds depending on given tolerance error and structural parameters. As a numerical example uncertain cross-sectional areas of members that can resist applied loads are investigated and it demonstrates that the present design method is superior to conventional allowable stress designs (ASD) with respect to a reliably structural safety as well as an economical material.
Sandwich구조는 복합구조의 특별한 hybrid구조의 형태로써 두 층의 얇은 표면재와 가운데 두꺼운 층인 경량의 심재로 구성되어 있으며, 이는 표면재와 심재가 접착된 일체로써 서로의 단점을 보완하면서 구조 효율을 높인 형상이다. 또한 심재는 표면재에 비해서 상당히 두꺼운 두께를 갖기 때문에 전단 변형이 중요하므로 굽힘 강성도(bending stiffness) 계산에 전단효과가 고려되어야 한다. 구조 설계에서 중요한 목적은 중량 감소에 있기 때문에 본 논문에서는 sandwich panel의 설계시 표면재와 심재의 두께 및 재질을 변화시켜 제한조건에 맞는 최소 중량을 얻는 데 중점을 두었다. 본 해석에서 sandwich panel의 최소중량을 얻기 위하여 표면재와 전단력을 고려한 심재의 변형에 따른 변형에너지를 각각 계산한 후, 최소 potential 에너지 원리를 적용하여 목적함수의 최적치를 구하였다. 설계 제한조건으로는 허용 처짐, 허용 굽힘응력, 허용 전단응력과 국부적인 불안정 상태의 wrinkling 응력이 고려되었으며, 설계 모델은 수직 분포 하중에 의한 여러가지 경계조건에 따른 sandwich panel을 대상으로 하였다. 비선형 최적화 기법은 Nelder and Mead Simplex Search Method와 Hooke and Jeeves Pattern Search method에 External Penalty Function이 적용된 SUMT방법을 결합시킨 SUMTNM와 SUMTHJ를 사용하였으며, 해석 결과는 sandwich panel의 구조 설계에 활용할 수 있도록 표를 작성하였다.
광대역용 박판 전파흡수체의 설계에는 자성재료가 많이 사용되며, 주로 자성재료 박판의 이면에 금속판을 접착하여 만든다. 이 경우,6개의 변수를 포함하는 한개의 이론식에 의해 무반사 또는 보다 실용적인 99% 이상의 흡수(20dB 전파감소)가 가능한 전파흡수체의 형상과 재료 및 전자파 상수가 정의된다. 2여B 전파감소에 해당 하는 정합 경제값을 계산하기 위하여 Secant법을 적용하였으며, 전파흡수체 설계시 허용 가능한 재료 상수값의 범위를 구하기 위하여 Secant볍을 응용한 search algorithm을 개발하였다. 6개의 변수 모두에게 적용할 수 있 는 이 수치해석 방법에 의해 최소의 반복 계산으로 정확한 값을 효율적으로 구할 수 있었다.
Steel, concrete and their combination materials are the most 6commonly used materials for civil engineering structural systems such as buildings, bridge structures and other structures. Recently, however, fiber reinforced polymer (FRP) composites, a relatively new composite material made of fibers and polymer resins, have been gradually used in structural systems as an alternative structural material. This paper describes a comparison of design strength equations for steel column and FRP composite column based on design philosophies. The safety factors used in allowable stress design (ASD) are relatively higher in FRP structural design than steel structural design. Column critical stress equations of FRP composites column from an experimental study can be represented by Euler elastic buckling equation at the long-range of slenderness, and an exponential form at the short-range of slenderness as defined in Load and Resistance Factor Design (LRFD) of steel column. The column strength of steel and FRP composite columns in large slenderness is independent of material strength, this result verified the elastic buckling equation as derived by Eq. (15) and Eq. (5).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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