The present research was aimed at comparing performance of metallic and polymer composite shells of a typical underwater vessel of length and inner diameter of 1650 mm and 350 mm respectively, based on the critical buckling pressure for operating depth of 1000 m using ANSYS. High strength steel, aluminium alloy, titanium alloy, glass / epoxy and carbon / epoxy materials were examined. The results indicated weight savings of 46 % in carbon/epoxy and 31 % in glass / epoxy when compared with high strength steel, based on the thickness of the shell for sustaining 10 MPa buckling pressure.
An asymptotic solution for snap-through buckling of single-layer squarely-reticulated shallow spherical shells continuously supported on springs is developed in this paper. Based on the fundamental governing equations and boundary conditions, a nondimensional analytical expression associated with the external load, stiffness of spring and central transverse displacement (deflection) is derived with the aid of asymptotic iteration method. The effects of stiffness of spring and characteristic geometrical parameter on buckling of the structures are given by the analyses of numerical examples. In a special case, for reticulated circular plates, the influence of stiffness of spring on the characteristic relation between load and deflection is also demonstrated.
The vibration and stability analysis is investigated for composite cylindrical shells that composed of ceramic, FGM, and metal layers subjected to various loads. Material properties of FG layer are varied continuously in thickness direction according to a simple power distribution in terms of the ceramic and metal volume fractions. The modified Donnell type stability and compatibility equations are obtained. Applying Galerkin's method analytic solutions are obtained for the critical parameters. The detailed parametric studies are carried out to study the influences of thickness variations of the FG layer, radius-to-thickness ratio, lengths-to-radius ratio, material composition and material profile index on the critical parameters of three-layered cylindrical shells. Comparing results with those in the literature validates the present analysis.
Creating different cutout shapes in order to make doors and windows, reduce the structural weight or implement various mechanisms increases the likelihood of buckling in thin-walled structures. In this study, the effect of cutout shape and geometric imperfection (GI) is simultaneously investigated on the critical buckling load and knock-down factor (KDF) of composite cylindrical shells. The GI is modeled using single perturbation load approach (SPLA). First, in order to assess the finite element model, the critical buckling load of a composite shell without cutout obtained by SPLA is compared with the experimental results available in the literature. Then, the effect of different shapes of cutout such as circular, elliptic and square, and perturbation load imperfection (PLI) is investigated on the buckling behavior of cylindrical shells. Results show that the critical buckling load of a shell without cutout decreases by increasing the PLI, whereas increasing the PLI does not have a great impact on the critical buckling load in the presence of cutout imperfection. Increasing the cutout area reduces the effect of the PLI, which results in an increase in the KDF.
This study examined the quality characteristics of dumpling shells prepared with 0, 2, 4, 6, and 8% mulberry leaf powder. According to the amylograph data, the composite of mulberry leaf powder-wheat flour samples reduced the gelatinization temperatures, viscosities at $95^{\circ}C$, and maximum viscosity with increasing mulberry leaf powder content. The lightness (L) and redness (a) values decreased with increasing mulberry leaf powder content, whereas the yellowness (b) value increased. In addition, the weight, volume, and turbidity increased after cooking. In terms of the textural characteristics, addition of mulberry leaf powder increased the hardness, springiness, cohesiveness, chewiness, and adhesiveness. The DPPH free radical scavenging activity of the dumpling shells increased significantly (p<0.05) with increasing levels of mulberry leaf powder. The taste, chewiness and texture of the dumpling shells prepared with added 4% mulberry leaf powder were preferred. The sensory evaluation showed that the overall preference of the dumpling shell with the addition of 4% mulberry leaf powder was more effective than the control.
Analysis of nonlinear stability behaviors of composite magneto-electro-elastic (MEE) nano-scale shells have been represented in this reaserch. The shell is assumed to be under a transverse mechanical load. Composite MEE material has been produced form piezoelectric and magnetic ingradients in which the material charactristics may be varied according to the percentages of the ingradients. The governing equations including scale effects have been developed in the framework of nonlocal elasticity. It has been demonstrated that nonlinear stability behaviors of MEE nano-sized shells in electrical-magnetic fields rely on the percentages of the ingradients. Also, the efficacy of nonlocality parameter, magnetic intensities and electrical voltages on stability loads of the nanoshells have been researched.
Studying the dynamic behavior of axially moving cylindrical shells in hygro-thermal environments has important theoretical and engineering value for aircraft design. Therefore, in this paper, considering hygro-thermal effect, the nonlinear forced vibration of an axially moving cylindrical shell made of functionally graded materials (FGM) is studied. It is assumed that the material properties vary continuously along the thickness and contain pores. The Donnell thin shell theory is used to derive the motion equations of FGM cylindrical shells with hygro-thermal loads. Under the four sides clamped (CCCC) boundary conditions, the Gallekin method and multi-scale method are used for nonlinear analysis. The effects of power law index, porosity coefficient, temperature rise, moisture concentration, axial velocity, prestress, damping and external excitation amplitude on nonlinear forced vibration are explored through parametric research. It can be found that, the changes in temperature and humidity have a significant effect. Increasing in temperature and humidity will cause the resonance position to shift to the left and increase the resonance amplitude.
$SO_2$ 가스 반응제로 사용되는 석회석의 대체 가능 물질로서 굴 패각의 광물학적 화학적 특성을 알아보았다. 생장환경에 따른 굴 패각의 특성을 파악하기 위하여 태안지역 및 통영지역의 굴 패각을 석회석과 비교하였고 추가로 보령 및 여수 지역의 굴 패각을 연구하였다. XRD 분석 결과 굴 패각은 아라고나이트로 구성되어 있는 폐각근 접합 부분 및 인대(ligament) 접합부분을 제외하고 방해석으로 구성되어 있으며 불순물로서 나타나는 해양 퇴적물이 패각 내 표면에 존재하거나 일부 패각 내 포유물 형태로 나타나기도 했다. 불순물 중 하나인 패각 표면의 따개비의 경우도 방해석으로 이루어져 있어 소성에 영향을 주지는 않을 것으로 판단된다. 현미경 관찰을 통하여 굴 패각의 미세구조를 파악할 수 있었다. 패각은 크게 각주층, 진주층, 초크층으로 구성되어 있는데 패각이 가장 큰 통영 굴 패각은 콘키올린(conchiolin)이라 불리는 단백질을 일부 함유하는 각주층과 진주층의 두께가 가장 작았으며 작은 크기의 태안 굴 패각의 경우 각주층과 진주층 두께가 가장 두꺼운 것으로 나타났다. 중간 크기의 패각 크기를 갖는 보령과 여수 굴 패각은 그 층들이 두 패각의 중간정도의 두께를 보여주었다. 이는 계속 바닷물 속에서 양식하는 통영과 조간대에서 공기와 바닷물 속에서 양식하는 태안의 생장 환경 차이로 판단된다. 굴 패각들은 석회석과 달리 상대적으로 높은 인과 황 함량을 보여주는데 이는 패각 내의 단백질에 의한 것이며 패각을 구성하고 있는 세 개의 층은 Mg 함량을 포함하여 일부 상이한 화학성분을 갖고 있기도 했다. 미량성분의 경우 패각의 경우 석회석 보다 Li의 함량이 상대적으로 많았으며 이는 바닷물 성분의 영향을 받았을 것으로 생각된다. 각 산지별 패각에서는 Zn의 함량 변화가 가장 커서 Zn의 함량은 생성환경에 가장 영향을 많이 받는 미량원소로 판단된다.
현재 우리나라에서는 하수슬러지의 매립과 해양투기가 금지되면서 슬러지의 적정처리 처분이 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 또한 국내 해안 양식업중에 비중이 높은 굴양식업에서 부산물로 다량 발생하는 굴껍질은 대부분 해안에 야적되어 연안어장의 오염, 공유수면 관리상의 지장, 자연경관의 훼손 및 보건위생상의 문제 등으로 환경문제를 초래하고 있다. 본 연구에서는 하수슬러지와 굴껍질의 재활용 측면에서 토지주입시 발생되는 금속성분의 용출특성을 검토하는데 그 목적이 있다. 용출 실험은 직경 100mm, 높이 100mm인 pot에 토양과 하수슬러지 및 굴껍질을 주입하였으며, 인공강우를 가하여 100일 동안 분석하였다. 실험결과 식물의 성장에 필수원소인 K, Na, Ca, Mg과 인체에 치명적인 유해중금속인 Cd, Cu, As, Pb, Cr, Hg은 모두 토양오염기준에 적합하게 판정되어 토양에 적용시 그 위해성이 적은 것으로 나타났다. 이는 굴껍질(pH 8.7) 과 하수슬러지(pH 6.8)를 밭토양(pH 5.2)에 적용한 결과 pH 완충능력을 가져와 금속성분을 용출을 억제시킨 것으로 판단된다.
진주의 감별기법상 UV-Vis의 흡수 스펙트럼 분석과 반사율 분석은 흑진주의 색깔이 자연 그대로인지 아니면 처리에 의한 결과인지를 구별하는데 중요한 요소가 된다. 또한 ED-XRF을 이용한 미량 원소 분석은 진주가 해수산인지 담수산인지 여부와 은염 또는 염색 처리 유무를 판단하는데 이용될 수 있다. 본 연구에서는 은염 또는 염색 처리되지 않은 여러 종류(담수양식진주, 아코야양식진주, 타히티흑양식진주)의 진주에 은염처리를 한 결과, 은 이온 고유의 스펙트럼이 진주 고유의 스펙트럼에 영향을 주어 UV-Vis흡수 스펙트럼이 변화되었다. 또한 반사율도 은염처리하기 전보다 낮아짐을 알 수 있었다. 특히 자연 색상의 타히티흑양식진주의 경우 400 nm, 500nm, 700 nm의 고유 흡수 스펙트럼을 갖고 있었으며, 자연색상의 담수흑양식진주의 경우 380-400 nm, 480-500 nm 두 개의 특징적인 흡수 스펙트럼으로 나타났다. 자연 색상의 담수흑진주에서는 자연 색상의 타히티흑진주와는 달리 700nm의 흡수 스펙트럼이 관찰되지 않았다. 직접 은염처리한 진주 9 개를 ED-XRF를 이용하여 분석한 결과, 처리시간이 증가함에 따라 진주 층에 침투된 은의 함량이 점차로 증가했음을 알 수 있었다. 또한 시중에서 구입한 흑진주 18 개를 분석한 결과, 은 이온의 상대 함유량이 약 0.1%를 경계로 은염 또는 염색 처리 여부를 판단하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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