• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.52-60
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• 2017

본 논문은 탄성지반위에 놓인 비국소 자기-전기-탄성 나노 판의 구조안정에 관하여 1차 전단변형이론을 이용하여 분석하였다. 4변이 단순지지된 자기-전기-탄성 나노 판의 좌굴하중을 구하기 위하여 Navier 방법을 적용하였다. 기존의 연구들에서는 2방향 좌굴해석은 거의 연구되지 않았다. Maxwell 방정식과 자기-전기 경계조건에 따라 자기-전기-탄성 나노 판의 두께 방향에 따른 자위 및 전위의 변화가 결정된다. 자기-전기-탄성 나노 판의 탄성이론을 재 공식화하기 위하여 Eringen의 비국소 미분 구성 관계식을 사용하였고 변분이론을 이용하여 비국소 탄성이론의 지배방정식을 연구하였다. 탄성지반의 효과는 Pasternak의 가정을 적용하였다. 비국소 이론과 국소 이론의 관계를 계산 결과를 통하여 분석하였다. 또한, 전위 및 자위의 크기, 비국소 매개변수, 탄성지반 매개변수 그리고 폭-두께 비에 따른 구조적 안정문제를 연구하였다. 분석 결과들은 전위 및 자위의 효과를 나타내었다. 이러한 계산 결과들은 자기-전기-탄성 재료로 구성된 신소재 구조물에 관한 향후 연구의 비교자료가 될 수 있을 것이다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권3호
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• pp.241-248
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• 2015

A subsea pipeline for oil/gas transportation or gas injection is subjected to extreme variations in internal pressure and temperature, which can involve a strain rate effect on the pipeline material. This paper describes the flow stress characteristics of a pipeline material called API 5L X52N PSL2, using and experimental approach. High-speed tensile tests were carried out for two metal samples taken from the base and weld parts. The target temperature was 100℃, but two other temperature levels of –20℃and 0℃ were taken into account. Three strain rates were also considered for each temperature level: quasi static, 1/s, and 10/s. Flow stress data were proposed for each temperature level according to these strain rates. The dynamic hardening behaviors of the base and weld metals appeared to be nonlinear on the log-scale strain rate axis. A very high material constant value was required for the Cowper-Symonds constitutive equation to support the experimental results.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권6호
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• pp.529-540
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• 2023

A novel laminated-hybrid-composite-beam (LHCB) of glass-epoxy infused with flyash and graphene is constructed for this study. The conventional mixture-rule and constitutive-relationship are modified to incorporate filler and lamina orientation. Eringen's non-local-theory is used to include the filler effect. Hamilton's principle based on fifth-order-layer-wise-shear-deformation-theory is applied to formulate the equation of motion. The analogous shear-spring-models for LHCB with multiple-cracks are employed in finite-element-analysis (FEA). Modal-experimentations are conducted (B&K-analyser) and the findings are compared with theoretical and FEA results. In terms of dimensionless relative-natural-frequencies (RNF), the dynamic-response in cantilevered support is investigated for various relative-crack-severities (RCSs) and relative-crack-positions (RCPs). The increase of RCS increases local-flexibility in LHCB thus reductions in RNFs are observed. RCP is found to play an important role, cracks present near the end-support cause an abrupt drop in RNFs. Further, multiple cracks are observed to enhance the nonlinearity of LHCB strength. Introduction of the first to third crack in an intact LHCB results drop of RNFs by 8%, 10%, and 11.5% correspondingly. Also, it is demonstrated that the RNF varies because of the lamina-orientation, and filler addition. For 0° lamina-orientation the RNF is maximum. Similarly, it is studied that the addition of graphene reduces weight and increases the stiffness of LHCB in contrast to the addition of flyash. Additionally, the response of LHCB to moving mass is accessed by appropriately modifying the numerical programs, and it is noted that the successive introduction of the first to ninth crack results in an approximately 40% to 120% increase in the dynamic-amplitude-ratio.

• 유변학
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• 제6권1호
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• pp.30-40
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• 1994

고분자 물질의 신장점도를 측정하기 위하여 설계된 수렴관을 지나는 시험 유체 M1 에대하여 유한요소방법으로 수치모사를 수행하였다. 구성방정식은 세 개의 이완시간을 가진 적분형 K-BKZ모형을 사용하였다. 신장변형이 지배적이고 변형속도가 매우 큰 흐름에 대하 여 실험적 방법으로 측정이 가능한 범위까지 수치모사를 수행하였다. 두 개의 압력 측정꼬 지 사이의 벽면 압력차에 대하여 압력 신호로 측정한 실험값을 수치모사결과와 비교하였다. 걷보기 전단속도가 매우 큰 1300s-1에 이르는 높은 유속의 전 실험범위에 대하여 안정된 수 치해를 얻을수 있었다. 3$0^{\circ}C$에서는 모든 실험범위의 유속에서 압력차에 대한 수치모사 결과 가 실험값과 잘일치했다. 21$^{\circ}C$에서는 0.1$\times$10-3m3/s보다 낮은 유속범위에서 실험값과 일치하 는 결과를 얻었으나 그보다 높은 유속에서 실험값과 일치하는 결과를 얻었으나 그보다 높은 유속에서 실험값과 다른 경향의 결과를 얻었다. 이것은 낮은 온도 높은 유속 조건에서 M1 유체의 성질이 불안정하고 또한 그러한 조건의 실험에서 발생한 압력 측정꼭지 부근의 기포 들이 정확한 압력측정에 영향을 끼쳤기 때문이다. 수치모사 결과로부터 얻은 압력과 응력분 포로부터 수렴관 유변측정기의 유동특성을 밝힐수 있었다. 이는 실험적 방법을 통해서는 얻 기 어려운 결과들로서 중요한의미를 가진다. 특별한 모양을 갖도록 설계된 수렴관을 통과하 는 M1 유체가 중심부근에서 일정한 신장변형속도로 변형됨을 확인할 수 있었으며 수직응력 은 지수적으로 증가하다가 축소부분을 지난 후 매우 장점도를 얻기 위하여 신장변형속도가 일정한 구역이 두 배로 확장된 수렴관이 수치적으로 다루어졌고 이를 통하여 기존의 수렴관 에서 구한 값보다 큰 신장점도를 얻을 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제76권1호
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• pp.141-151
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• 2020

This manuscript tends to investigate influences of nanoscale and surface energy on a static bending and free vibration of piezoelectric perforated nanobeam structural element, for the first time. Nonlocal differential elasticity theory of Eringen is manipulated to depict the long-range atoms interactions, by imposing length scale parameter. Surface energy dominated in nanoscale structure, is included in the proposed model by using Gurtin-Murdoch model. The coupling effect between nonlocal elasticity and surface energy is included in the proposed model. Constitutive and governing equations of nonlocal-surface perforated Euler-Bernoulli nanobeam are derived by Hamilton's principle. The distribution of electric potential for the piezoelectric nanobeam model is assumed to vary as a combination of a cosine and linear variation, which satisfies the Maxwell's equation. The proposed model is solved numerically by using the finite-element method (FEM). The present model is validated by comparing the obtained results with previously published works. The detailed parametric study is presented to examine effects of the number of holes, perforation size, nonlocal parameter, surface energy, boundary conditions, and external electric voltage on the electro-mechanical behaviors of piezoelectric perforated nanobeams. It is found that the effect of surface stresses becomes more significant as the thickness decreases in the range of nanometers. The effect of number of holes becomes significant in the region 0.2 ≤ α ≤ 0.8. The current model can be used in design of perforated nano-electro-mechanical systems (PNEMS).

• Smart Structures and Systems
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• 제21권4호
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• pp.397-405
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• 2018

In this paper, a novel simple shear deformation theory for buckling analysis of single layer graphene sheet is formulated using the nonlocal differential constitutive relations of Eringen. The present theory involves only three unknown and three governing equation as in the classical plate theory, but it is capable of accurately capturing shear deformation effects, instead of five as in the well-known first shear deformation theory (FSDT) and higher-order shear deformation theory (HSDT). A shear correction factor is, therefore, not required. Nonlocal elasticity theory is employed to investigate effects of small scale on buckling of the rectangular nano-plate. The equations of motion of the nonlocal theories are derived and solved via Navier's procedure for all edges simply supported boundary conditions. The results are verified with the known results in the literature. The influences played by Effects of nonlocal parameter, length, thickness of the graphene sheets and shear deformation effect on the critical buckling load are studied. Verification studies show that the proposed theory is not only accurate and simple in solving the buckling nanoplates, but also comparable with the other higher-order shear deformation theories which contain more number of unknowns.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.43-48
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• 2010

본 논문에서는 네트워크 서버용 컴퓨터 주기판 내 장착된 열방열 시스템 지지구조물에 대한 유한요소 모델의 솔더 크리프 특성을 검증하였다. 열방열 시스템은 앵커 구조물로 지지되며 앵커 구조물은 솔더를 이용하여 인쇄회로기판에 장착된다. 컴퓨터 내 발생하는 지속적인 고온환경 하에서 솔더의 크리핑이 발생하고 이는 궁극적으로 지지구조물의 파괴로 이어진다. 유한요소모델은 솔더에 발생하는 응력분석과 수명예측을 위해 사용되며, 솔더 크리프 특성을 모사하기 위하여 Anand 크리프 모델을 적용하였다. 모델을 검증하고 교정하기 위하여 크리프 시험을 수행하였다. 시험은 인쇄회로기판의 변형을 제외한 솔더 변형만을 측정하기 위하여 특별한 지그를 설계하여 수행하였다. 크리프 시험결과를 유한요소해석결과와 비교하여 Anand 크리프 모델을 검증하고 교정을 수행하였다. 교정된 유한요소모델을 이용하여 열방열 시스템 구조물의 보다 정확한 수명 예측을 수행할 수 있다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.605-611
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• 2016

Mg alloy sheet exhibits significant differences in tensile and compressive yield stress depending on the temperature, as well as variations in its hardening behavior. Such unusual behavior makes it difficult to simulate the forming process of Mg alloy sheets. Results of analysis tend to deviate significantly from the experimental data because commercial software do not completely implement the unusual hardening behavior, yield asymmetry and temperature dependent changes in the Mg alloy's material properties. In the previous study, an in-plane tension-compression cyclic tester was developed to predict the cyclic behavior of Mg alloy sheets at an elevated temperature of up to $250^{\circ}C$. A new constitutive equation was suggested to analyze the unusual behavior, and was implemented in the commercial software in the form of user subroutine. In this paper, a stamping process of Mg seat cushion panel for automotive parts was simulated using the experimental data and user subroutine. Based on the analysis, an optimal temperature condition was determined and a stamping die shape at each step was suggested in the non-isothermal stamping of Mg alloy sheets.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.130-137
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• 2017

본 연구에서는 기존의 저자 등에 의해 수행된 유연도법에 근거한 보-기둥 섬유요소에 수치해석적 방법으로부터 전단변형 효과를 고려할 수 있도록 수정된 정식화 방안과 단면에 대한 비탄성 전단응답 이력 구성관계식을 새로이 제안함으로써 전단 및 휨 - 전단파괴 양상을 나타내는 철근콘크리트 보에 대한 합리적인 해석적 방안을 마련하는 것을 목표로 한다. 주요 실험변수들이 전단거동 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 모두 종방향 철근의 항복전에 전단파괴가 일어나도록 설계된 총 6개의 철근콘크리트 보 실험체를 검증 대상으로 저자 등에 의해 새로이 수정된 구성관계식을 적용한 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 해석을 수행하였다. 모든 실험체에 대한 파괴모드와 파괴시까지의 전반적인 거동 특성을 비교적 적절히 예측하고 있음을 확인하였으며 이러한 연구결과들은 향후, 대형화 복잡화 되어가고 있는 전체 구조물에 대한 신뢰도 높은 해석을 수행하기 3차원 해석에도 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.