• Geomechanics and Engineering
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• 제14권6호
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• pp.519-532
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• 2018

In this work, two dimensional (2D) and quasi three-dimensional (quasi-3D) HSDTs are proposed for bending and free vibration investigation of functionally graded (FG) plates using hyperbolic shape function. Unlike the existing HSDT, the proposed theories have a novel displacement field which include undetermined integral terms and contains fewer unknowns. The material properties of the plate is inhomogeneous and are considered to vary continuously in the thickness direction by three different distributions; power-law, exponential and Mori-Tanaka model, in terms of the volume fractions of the constituents. The governing equations which consider the effects of both transverse shear and thickness stretching are determined through the Hamilton's principle. The closed form solutions are deduced by employing Navier method and then fundamental frequencies are obtained by solving the results of eigenvalue problems. In-plane stress components have been determined by the constitutive equations of composite plates. The transverse stress components have been determined by integrating the 3D stress equilibrium equations in the thickness direction of the FG plate. The accuracy of the present formulation is demonstrated by comparisons with the different 2D, 3D and quasi-3D solutions available in the literature.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권2호
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• pp.157-175
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• 2017

The novelty of this work is the use of a new displacement field that includes undetermined integral terms for analyzing thermal buckling response of functionally graded (FG) sandwich plates. The proposed kinematic uses only four variables, which is even less than the first shear deformation theory (FSDT) and the conventional higher shear deformation theories (HSDTs). The theory considers a trigonometric variation of transverse shear stress and verifies the traction free boundary conditions without employing the shear correction factors. Material properties of the sandwich plate faces are considered to be graded in the thickness direction according to a simple power-law variation in terms of the volume fractions of the constituents. The core layer is still homogeneous and made of an isotropic material. The thermal loads are assumed as uniform, linear and non-linear temperature rises within the thickness direction. An energy based variational principle is employed to derive the governing equations as an eigenvalue problem. The validation of the present work is checked by comparing the obtained results the available ones in the literature. The influences of aspect and thickness ratios, material index, loading type, and sandwich plate type on the critical buckling are all discussed.

• Earthquakes and Structures
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• 제13권3호
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• pp.255-265
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• 2017

In this paper, an efficient shear deformation theory is developed for wave propagation analysis in a functionally graded beam. More particularly, porosities that may occur in Functionally Graded Materials (FGMs) during their manufacture are considered. The proposed shear deformation theory is efficient method because it permits us to show the effect of both bending and shear components and this is carried out by dividing the transverse displacement into the bending and shear parts. Material properties are assumed graded in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume fractions of the constituents; but the rule of mixture is modified to describe and approximate material properties of the functionally graded beams with porosity phases. The governing equations of the wave propagation in the functionally graded beam are derived by employing the Hamilton's principle. The analytical dispersion relation of the functionally graded beam is obtained by solving an eigenvalue problem. The effects of the volume fraction distributions, the depth of beam, the number of wave and the porosity on wave propagation in functionally graded beam are discussed in details. It can be concluded that the present theory is not only accurate but also simple in predicting the wave propagation characteristics in the functionally graded beam.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권5호
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• pp.671-685
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• 2020

This manuscript presents impacts of gradation of material functions and axial load functions on critical buckling loads and mode shapes of functionally graded (FG) thin and thick beams by using higher order shear deformation theory, for the first time. Volume fractions of metal and ceramic materials are assumed to be distributed through a beam thickness by both sigmoid law and symmetric power functions. Ceramic-metal-ceramic (CMC) and metal-ceramic-metal (MCM) symmetric distributions are proposed relative to mid-plane of the beam structure. The axial compressive load is depicted by constant, linear, and parabolic continuous functions through the axial direction. The equilibrium governing equations are derived by using Hamilton's principles. Numerical differential quadrature method (DQM) is developed to discretize the spatial domain and covert the governing variable coefficients differential equations and boundary conditions to system of algebraic equations. Algebraic equations are formed as a generalized matrix eigenvalue problem, that will be solved to get eigenvalues (buckling loads) and eigenvectors (mode shapes). The proposed model is verified with respectable published work. Numerical results depict influences of gradation function, gradation parameter, axial load function, slenderness ratio and boundary conditions on critical buckling loads and mode-shapes of FG beam structure. It is found that gradation types have different effects on the critical buckling. The proposed model can be effective in analysis and design of structure beam element subject to distributed axial compressive load, such as, spacecraft, nuclear structure, and naval structure.

• Computers and Concrete
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• 제32권1호
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• pp.61-74
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• 2023

This article investigates the wave propagation analysis of the imperfect functionally graded (FG) sandwich plates based on a novel simple four-variable integral quasi-3D higher-order shear deformation theory (HSDT). The thickness stretching effect is considered in the transverse displacement component. The presented formulation ensures a parabolic variation of the transverse shear stresses with zero-stresses at the top and the bottom surfaces without requiring any shear correction factors. The studied sandwich plates can be used in several sectors as areas of aircraft, construction, naval/marine, aerospace and wind energy systems, the sandwich structure is composed from three layers (two FG face sheets and isotropic core). The material properties in the FG faces sheet are computed according to a modified power law function with considering the porosity which may appear during the manufacturing process in the form of micro-voids in the layer body. The Hamilton principle is utilized to determine the four governing differential equations for wave propagation in FG plates which is reduced in terms of computation time and cost compared to the other conventional quasi-3D models. An eigenvalue equation is formulated for the analytical solution using a generalized displacements' solution form for wave propagation. The effects of porosity, temperature, moisture concentration, core thickness, and the material exponent on the plates' dispersion relations are examined by considering the thickness stretching influence.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.2052-2058
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• 2009

디지털 시스템의 동작주파수가 증가하고 전압스윙폭이 감소함에 따라 PCB보드의 정확하고 빠른 해석이 중요하게 되었다. 단위 기둥 행열의 다중곱을 이용하는 전송선로 행열을 이용한 방법은 PCB보드 해석에 있어서 가장 빠른 방법이다. 본 논문에서 PCB보드 임피던스를 계산하는 새로운 방법이 제안되었다. 우선, 이 방법에서 PCB의 단위기둥에 대한 전송선로행열의 고유치와 고유벡터가 계산되고, 단위기둥에 대한 전송선로 행열은 행열요소의 곱셈횟수를 줄이기 위해 행열유사변환을 통해 변환된다. 이러한 유사변환을 방법은 기존방법에 비해 계산시간을 대폭 줄여 줄 수 있다. 제안된 방법은 가로 1.3인치 세로 1.9인치의 PCB기판에 적용되었고, 10배 정도의 계산시간저감 효과를 보였다. 제안된 방법은 보드임피던스의 반복적인 계산을 필요로 하는 PCB설계에 응용될 수 있다.

• Advances in nano research
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• 제9권4호
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• pp.263-276
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• 2020

In this article, the acoustic responses of free vibrated natural fibre-reinforced polymer nanocomposite structure have been investigated first time with the help of commercial package (ANSYS) using the multiphysical modelling approach. The sound relevant data of the polymeric structure is obtained by varying weight fractions of the natural nanofibre within the composite. Firstly, the structural frequencies are obtained through a simulation model prepared in ANSYS and solved through the static structural analysis module. Further, the corresponding sound data within a certain range of frequencies are evaluated by modelling the medium through the boundary element steps with adequate coupling between structure and fluid via LMS Virtual Lab. The simulation model validity has been established by comparing the frequency and sound responses with published results. In addition, sets of experimentation are carried out for the eigenvalue and the sound pressure level for different weight fractions of natural fibre and compared with own simulation data. The experimental frequencies are obtained using own impact type vibration analyzer and recorded through LABVIEW support software. Similarly, the noise data due to the harmonically excited vibrating plate are recorded through the available Array microphone (40 PH and serial no: 190569). The numerical results and subsequent experimental comparison are indicating the comprehensiveness of the presently derived simulation model. Finally, the effects of structural design parameters (thickness ratio, aspect ratio and boundary conditions) on the acoustic behaviour of the natural-fibre reinforced nanocomposite are computed using the present multiphysical model and highlighted the inferences.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권12호
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• pp.1926-1933
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• 2022

변수내장형 다채널 위너 필터는 내장된 변수를 이용하여 잔여잡음과 신호왜곡 간의 트레이드오프를 조절할 수 있는 선형 필터이다. 이러한 변수내장형 다채널 위너필터를 적용하기 위해서는 정확한 잡음추정이 중요한데 널리 쓰이는 다채널 최소 제어 재귀 평균 기법이 있다. 하지만 다채널 최소 제어 재귀 평균 기법은 방향성 간섭 신호가 존재할 경우 잡음추정의 정확도가 하락하여 변수내장형 다채널 위너필터의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 변수내장형 다채널 위너필터를 위한 새로운 잡음 추정 기법을 제안한다. 제안한 방법은 주로 잡음 섞인 마이크로폰 입력 신호의 전력 스펙트럼 밀도에 대해 고유값 분해, 방향성 정보를 이용한 목적신호의 기여도 추정, 목적신호의 기여도를 보다 합리적으로 추정하기 위한 지수 가중치 부가의 일련의 과정을 수행한다. 제안한 방법을 평가하기 위해 신호대잡음비, 음성왜곡도 등의 총 4가지 객관적 성능 평가 방법을 이용하여 기존의 방법과 비교하였다. 실험을 통해 방향성 간섭신호가 존재하는 환경에서 제안한 잡음 추정기법을 적용한 다채널 위너필터의 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제94권6호
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• pp.446-452
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• 2005

노각나무의 천연분포지의 집단간 변이를 알아보기 위하여 조사지의 집단별 엽형질 형태적 특성을 분석한 결과, 엽병장과 거치수를 제의한 엽장, 엽폭, 엽면적, 엽맥수에서 금산 집단이 타 집단보다 비교적 적게 나타나는 경향을 보였다. 각 형질중 엽병장과 엽면적을 제외한 형질의 변이 계수는 11.6~17.4%로 비교적 변이의 폭이 적은 반면, 엽병장과 엽면적은 집단간 변이계수가 각각 34.9%, 28.4%로 그 변이가 심하였으며, 이들 형질의 집단내 변이계수도 엽병장이 29.5~42%, 엽면적은 27.7~40.7%의 범위로 변이폭이 크게 나타났다. 또한, 12개 엽특성간 단순상관 분석결과, 엽폭과 엽면적이 상관관계가 가장 높고(r=0.975) 다음이 엽장${\times}$엽면적, 엽장${\times}$엽폭이 각각 상관계수 0.971과 0.969로 매우 높았으며, 엽저각과 엽형지수간에는 높은 부의상관(r=-0.843)을 나타내어 엽저각이 커질수록 엽형지수는 작아지는 관계를 나타냈다. 양적 질적 측정치의 유이성(similarity)에 대한 척도로서 선발집단의 엽특성을 대상으로 군집분석을 실시한 결과, 거리수준 0.4에서 제 1군은 조계산, 가야산 집단, 제2군은 백운산집단, 제 3군은 운문산, 무등산집단 그리고 제 4군은 금산집단으로 4개의 군으로 구분할 수 있었다. 거리수준 0.6에서 2군으로 구분할 수 있었으며, 제 1군은 금산집단, 제 2군은 무등산, 운문산, 백운산, 가야산, 조계산 집단으로 구분되었다. 특히, 금산 집단은 엽장, 엽족, 엽면적 그리고 엽맥수의 엽형질 특성에 있어서 나머지 5개의 집단과 분명한 차이를 보이고 있었다. 추출된 12개 주성분 중에서 고유값(eigenvalue)이 1.0이상으로 의미를 갖는 주성분은 5가지 나타났으며, 전체분산에 대한 상위 2개 주성분의 설명력은 52.7%로 엽장, 엽폭의 엽형질이 기여도가 가장 높게 나타났으며, 5개 주성분을 모두 포함할 경우의 설명력은 91.3%였다.

• 한국환경생태학회지
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• 제22권3호
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• pp.289-300
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• 2008

질감, 모양, 색채 등 내용기반 영상검색(CBIR)의 기능을 이용하여 한국의 지리산 국립공원과 영국의 케이른고럼스 국립공원의 자연 경관에 있어서의 차이를 판별하는데 본 연구의 목적이 있다. 먼저 각 국립공원의 자연경관을 디지털 사진영상으로 촬영한 후, 전형적인 경관사진을 선별하였다. 사진영상의 저단계 기능(Low-level function)이 계량화되어 수직적으로 회전된 다섯 개의 요인으로 축약되었다. 이 중 유의한 차이를 보이지 않은 물 관련 요인이 제외된 나머지 네 개의 요인에 근거한 판별선이 케이른고럼스 경관과 지리산 경관 사이에서 도출되어, 판별함수가 두 그룹을 유의하게 분할하였다($x^2(4)$=61.433; p<0.001). 고유치 2.417과 월크스 람다 0.293에 의하여 전체 변이가 두 그룹의 판별함수 평균의 차이에서 대부분 산출되었음을 확인하였다. 또한, 네 개의 독립변수가 종속변수 전체 분산의 70.7%를 설명하는 것으로 추정되었다. 경관에 대하여 가장 큰 효과를 나타내는 변수는 원거리관련 변수(r=1.073)이며, 다음으로 근거리관련 변수(r=0.896)였으며, 전체적으로 90.7%가 타당하게 분류되었다. 이는 케이른고럼스 국립공원과 지리산 국립공원 자연경관 사이에서 사진영상의 근거리 요인뿐만 아니라, 원거리 요인이 보다 경관 차이에 유의한 판별력을 보이는 것으로 해석되므로, 국립공원의 경관정체성과 관련한 원거리 스카이라인의 시각적 중요성을 보여주는 것이라 하겠다.