• Ocean Systems Engineering
• /
• 제13권2호
• /
• pp.123-146
• /
• 2023

In this paper, Moore-Gibson-Thompson theory of thermoelasticity is considered to investigate the fundamental solution and vibration of plane wave in an isotropic photothermoelastic solid. The governing equations are made dimensionless for further investigation. The dimensionless equations are expressed in terms of elementary functions by assuming time harmonic variation of the field variables (displacement, temperature distribution and carrier density distribution). Fundamental solutions are constructed for the system of equations for steady oscillation. Also some preliminary properties of the solution are explored. In the second part, the vibration of plane waves are examined by expressing the governing equation for two dimensional case. It is found that for the non-trivial solution of the equation yield that there exist three longitudinal waves which advance with the distinct speed, and one transverse wave which is free from thermal and carrier density response. The impact of various models (i)Moore-Gibson-Thomson thermoelastic (MGTE)(2019), (ii) Lord and Shulman's (LS)(1967) , (iii) Green and Naghdi type-II(GN-II)(1993) and (iv) Green and Naghdi type-III(GN-III)(1992) on the attributes of waves i.e., phase velocity, attenuation coefficient, specific loss and penetration depth are elaborated by plotting various figures of physical quantities. Various particular cases of interest are also deduced from the present investigations. The results obtained can be used to delineate various semiconductor elements during the coupled thermal, plasma and elastic wave and also find the application in the material and engineering sciences.

• Advances in nano research
• /
• 제14권5호
• /
• pp.463-474
• /
• 2023

The purpose of this paper is to present the analysis of propagating and evanescent waves in functionally graded (FG) nanoplates with the consideration of nonlocal effect. The analytical integration nonlocal stress expansion Legendre polynomial method is proposed to obtain complete dispersion curves in the complex domain. Unlike the traditional Legendre polynomial method that expanded the displacement, the presented polynomial method avoids employing the relationship between local stress and nonlocal stress to construct boundary conditions. In addition, the analytical expressions of numerical integrations are presented to improve the computational efficiency. The nonlocal effect, inhomogeneity of medium and their interactions on wave propagation are studied. It is found that the nonlocal effect and inhomogeneity of medium reduce the frequency bandwidth of complex evanescent Lamb waves, and make complex evanescent Lamb waves have a higher phase velocity at low attenuation. The occurrence of intersections of propagating Lamb wave in the nonlocal homogeneous plate needs to satisfy a smaller Poisson's ratio condition than that in the classical elastic theory. In addition, the inhomogeneity of medium enhances the nonlocal effect. The conclusions obtained can be applied to the design and dynamic response evaluation of composite nanostructures.

• 한국해양공학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.198-204
• /
• 2023

In response to the complexity and time demands of conventional methods for estimating the hydrodynamic coefficients, this study aims to revolutionize ship maneuvering analysis by utilizing automatic identification system (AIS) data and the Support Vector Regression (SVR) algorithm. The AIS data were collected and processed to remove outliers and impute missing values. The rate of turn (ROT), speed over ground (SOG), course over ground (COG) and heading (HDG) in AIS data were used to calculate the rudder angle and ship velocity components, which were then used as training data for a regression model. The accuracy and efficiency of the algorithm were validated by comparing SVR-based estimated hydrodynamic coefficients and the original hydrodynamic coefficients of the Mariner class vessel. The validated SVR algorithm was then applied to estimate the hydrodynamic coefficients for real ships using AIS data. The turning circle test wassimulated from calculated hydrodynamic coefficients and compared with the AIS data. The research results demonstrate the effectiveness of the SVR model in accurately estimating the hydrodynamic coefficients from the AIS data. In conclusion, this study proposes the viability of employing SVR model and AIS data for accurately estimating the hydrodynamic coefficients. It offers a practical approach to ship maneuvering prediction and control in the maritime industry.

• 한국음향학회지
• /
• 제25권5호
• /
• pp.222-228
• /
• 2006

본 연구에서는 마이크로스피커에 사용되는 진동판의 재질에 따른 음향특성을 연구하였다. 진동판의 재료가 달라지면 영률과 밀도가 바뀌게 되고, 그로 인하여 재질에 따라서 음속과 스티프니스 값이 변하게 된다. 그 결과로써, 공명진동 수는 PEl, PPS, PET, PEN의 순서로 점차 높게 나타났으며, 이는 이론적으로 예측된 결과와 정확히 일치하였다. 진동판의 재질은 저음으로부터 최저공명진동수 ($f_s$)까지 음압이 증가하는 변화율이나 최고한계공명진동수 ($f_h$)에는 영향을 주지 않았다. 그러나 임피던스 특성에서 얻어진 공명진동수가 낮은 재질의 순서대로 저음영역이 강하게 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제91권1호
• /
• pp.103-121
• /
• 2024

The smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is a numerical technique used in dynamic analysis to simulate the fluid-like behavior of materials under extreme conditions, such as those encountered in explosions or high velocity impacts. In SPH, fluid or solid materials are discretized into particles. These particles interact with each other based on certain smoothing kernels, allowing the simulation of fluid flows and predict the response of solid materials to shock waves, like deformation, cracking or failure. One of the main advantages of SPH is its ability to simulate these phenomena without a fixed grid, making it particularly suitable for analyzing complex geometries. In this study, the structural damage to a masonry arch bridge subjected to blast loading was investigated. A high-fidelity micro-model was created and the explosives were modeled using the SPH approach. The Johnson-Holmquist II damage model and the Mohr-Coulomb material model were considered to evaluate the masonry and backfill properties. Consistent with the principles of the JH-II model, the authors developed a VUMAT code. The explosive charges (50 kg, 168 kg, 425 kg and 1000 kg) were placed in close proximity to the deck and pier of a bridge. The results showed that the 50 kg charges, which could have been placed near the pier by a terrorist, had only a limited effect on the piers. Instead, this charge caused a vertical displacement of the deck due to the confinement effect. Conversely, a 1000 kg TNT charge placed 100 cm above the deck caused significant damage to the bridge.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제91권6호
• /
• pp.567-581
• /
• 2024

In this paper, an effort is made to present a detailed analysis of dynamic behavior of functionally graded carbon nanotube-reinforced pipes under the influence of an accelerating moving load. Again, the material properties of the nanocomposite pipe will be determined by following the rule of mixtures, considering a specific distribution and volume fraction of CNTs within the pipe. In the present study, temperature-dependent material properties have been considered. The Navier-Stokes equations are used to determine the radial force developed by the viscous fluid. The structural analysis has been carried out based on Reddy's higher-order shear deformation shell theory. The equations of motion are derived using Hamilton's principle. The resulting differential equations are solved using the Differential Quadrature and Integral Quadrature methods, while the dynamic responses are computed with the use of Newmark's time integration scheme. These are many parameters, ranging from those connected with boundary conditions to nanotube geometrical characteristics, velocity, and acceleration of the moving load, and, last but not least, volume fraction and distribution pattern of CNTs. The results indicate that any increase in the volume fraction of CNTs will lead to a decrease in the transient deflection of the structure. It is also observed that maximum displacement occurs with an increase in the load speed, slightly delayed compared to decelerating motion.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권1호
• /
• pp.60-66
• /
• 2006

세 개의 서로 다른 사암 샘플들 -두 개의 합성 샘플과 한 개의 현장 샘플- 에 대해 현장 저류층의 대표적인 구속압력과 공극압력하에서 초음파 시험이 수행되었다. 세가지 사암 샘플들은 (a) 캘사이트 시멘트(calcite intergranula. cement (CIPS))로 만든 합성사암, (b) 실리카 시멘트(silica intergranular cement)로 만든 합성 사암 (c) Otway Basin 의 Boggy Creek 1 시추공에서 시도되는 $CO_2$ 파일럿 프로젝트의 대상 암석층 중 Waarre 층으로부터 추출한 코아 샘플로 구성되어 있다. 공극률은 각각 32%, 33%, 26%이다. 초기시험은 실내건조(room-dried) 상태에 있는 코아들에 대해 구속응력을 5 MPa 씩 단계별로 65 MPa 까지 증가시키며 이루어졌다. 그리고 나서 모든 코아들에 처음에는 온도 $22^{\circ}C$에서 6 MPa 공극압력으로 기체상의 $CO_2$를, 그 다음에는 온도 $22^{\circ}C$ 에서 7 MPa 부터 17 MPa 까지 5 MPa 씩 증가시키면서 액체상의 $CO_2$를 주입하였다. 구속응력은 10MPa부터 65 MPa까지 달리 하였다. P와 S 초음파 파형들이 유효응력이 증가할 때마다 기록되었다. 속도-유효응력 반응들이 P 파와 S 파에 대해 실험 자료들로부터 계산되었으며, 감쇠(1/Qp)들은 스펙트럼 비 방법을 이용하여 파형들로부터 계산되었다. 각각의 사암들에 대한 이론적인 속도-유효응력 계산은 $CO_2$ 압력-밀도 와 $CO_2$ 체적계수-압력 상 다이어그램(phasediagram), Gassmann 유효 매질 이론(effective medium theory)을 이용하여 구하였다. 기체상의 $CO_2$ 주입은 속도-유효응력에서 건조상태(공기로 포화된 상태)에 비해 거의 무시할만한 변화를 가져왔다. 다양한 공극압력에서 액체상의 $CO_2$ 주입은 공기로 포화된 상태에 비해 속도-유효응력 반응을 평균 약 8% 정도 낮게 한다. 실험자료들은 높은 유효응력에서 Gassmann 계산들과 일치한다. 이러한 이론과 일치하는 "임계" 유효응력은 사암의 종류에 따라 달라진다. 이 차이는 각각의 사암 종류의 미세구조에서 미세 균열 수의 차이에 기인한 것이라 생각된다. 높은 유효응력에서의 이론과 의미있게 일치하였으며, $CO_2$ 주입 시 현장에서의 탄성파 거동을 예상하는데 있어서 어느 정도 확신을 준다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.17-27
• /
• 2015

최근 우리 정부는 안전한 대한민국이라는 슬로건 아래 지진재해를 포함한 자연재해피해를 최소화하는데 많은 노력을 집중하고 있으며, 이를 위해 산사태 위험도와 액상화 위험도와 같은 지진 시 지반피해 GIS 시스템 데이터가 구축되고 있는 실정이다. 우리나라 전역을 포함하는 지진 시 액상화 위험도를 작성하기 위해서는 수많은 지반시추정보에 대한 적용성 검토가 필요하다. 본 연구에서는 액상화 위험도 작성을 위해 인구밀도가 높은 광역지역의 지반증폭계수를 검토하였으며 이를 위해 S시 522개 시추공지반 정보를 수집하여 지반응답해석을 수행하였다. 이때 지반분류는 지반정보의 불확실성을 고려하고자 현행 내진 설계기준에서 제안하고 있는 시추종료 깊이 이후의 지반 정보를 30m로 가정하는 경우와 지반정보의 오리지널 데이터 값만을 이용하는 경우로 나누어 비교하였으며, 타당성 검토 시에는 지반응답해석 결과에 대한 확률분포와 통계분석을 이용하여 수행하였다. 최종적으로 정규분포를 통한 신뢰도 50%, 70%, 90%에 대한 지반증폭계수를 도출하여 액상화 위험도를 도시하였으며, 이를 지반응답해석을 통해 도시한 LPI 액상화 위험도와 비교하여 가장 유사한 값을 추천하였다. 연구결과 제안된 지반증폭계수가 향후 국내 액상화에 대한 연구와 중진지역의 광역지역 액상화 위험도 작성에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제35권12호
• /
• pp.135-145
• /
• 2019

비탈면 붕괴는 크게 내적요인과 외적요인으로 분류할 수 있다. 내적요인은 토층 깊이, 사면경사, 흙의 전단강도 등의 기존에 비탈면의 형성과 함께 내재 되어있는 공학적 요인이며, 외적요인은 지진과 같은 하중이다. 이때 최대가속도(PGA), 최대속도(PGV), Arias계수(I), 고유주기(T_p), 스펙트럼 가속도(S_aT=1.0) 등은 지진의 외적요인으로 대변되는 값이다. 특히, 최대지반가속도(peak ground acceleration, PGA)는 지진의 지반 운동 크기를 정의하는 가장 대표적인 값이지만 동일한 최대 지반가속도 값을 가지는 진동이라도 지진의 지속시간에 따라 달라지는 사면에서의 변위를 충분히 고려하지 못하는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 인공사면을 대상으로 2차원 평면변형률 조건의 수치해석을 수행하였으며, 다양한 지진 시나리오의 PGA를 0.2g로 스케일링하여 적용했을 때 비탈면에서 발생하는 응답특성을 분석하였다. 분석 결과, 비탈면의 상층부와 하층부의 응답은 활동면 발생 여부에 따라 차이를 보이며, 입력 지진파의 외적요인 보다는 소성변형을 유발시킨 진동 특성의 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제35권10호
• /
• pp.1161-1170
• /
• 2011

이 논문은 촉매 담체에서 열유동 및 구조해석의 실동경계조건에 대한 역문제 해법을 나타낸다. 촉매 담체의 배기가스 정화효율은 열유동 매개변수와 촉매 성분 등에 영향을 받고 열유동 균일도에 의해 평가된다. 역문제의 정식화-열유동 매개변수(입구 온도, 속도, 반응열, 대류열전달계수)를 얻고-와 직접 문제-주어진 출구 온도 분포로부터 평가-를 설명하였다. 실험계획법과 반응표면 최적화 기법은 제안된 역문제 해결을 위해 이용하였다. 촉매 담체의 온도 분포는 예측된 열유동 매개변수에 대한 열유동해석에 의해 얻었다. 열응력과 내구성 평가는 이 온도 분포에 기반해서 수행하였다. 역문제 접근 방법의 유효성과 정확성은 반응표면모델과 측정된 실차 시험과 좋은 일치를 달성함으로써 설명하였다.