• Smart Structures and Systems
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• 제16권4호
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• pp.579-591
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• 2015

This paper investigates a magnetoelectric (ME) vibration energy harvester that can scavenge energy in arbitrary directions in a plane as well as wide working bandwidth. In this harvester, a circular cross-section cantilever rod is adopted to extract the external vibration energy due to the capability of it's free end oscillating in arbitrary in-plane directions. And permanent magnets are fixed to the free end of the cantilever rod, causing it to experience a non-linear force as it moves with respect to stationary ME transducers and magnets. The magnetically coupled cantilever rod exhibits a nonlinear and two-mode motion, and responds to vibration over a much broader frequency range than a standard cantilever. The effects of the magnetic field distribution and the magnetic force on the harvester's voltage response are investigated with the aim to obtain the optimal vibration energy harvesting performances. A prototype harvester was fabricated and experimentally tested, and the experimental results verified that the harvester can extract energy from arbitrary in-plane directions, and had maximum bandwidth of 5.5 Hz, and output power of 0.13 mW at an acceleration of 0.6 g (with $g=9.8ms^{-2}$).

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.436-439
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• 2005

Dynamic contact of a cantilever beam with Sap at the end is discussed. The gap in a structure induces dynamic contact, and the contact problem is always accompanied by inequality constraints which mean that the solution of the structure with contact condition should satisfy variational inequality. Inequality, but, can be reduced to equality condition considering convex penalty function. In this paper, formulation of a beam with contact is derived using quasi convex penalty function. General coordinate solution which is needed to increase computational efficiency is applied. Nonlinear behavior of a beam with rigid and elastic contact condition was discussed.

• Coupled systems mechanics
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• 제8권5호
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• pp.377-391
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• 2019

The present paper is focused on analyzing the delamination of inhomogeneous multilayered rods of circular cross-section loaded in torsion. The rods are made of concentric longitudinal layers of individual thickness and material properties. A delamination crack is located arbitrary between layers. Thus, the internal and external crack arms have circular and ring-shaped cross-sections, respectively. The layers exhibit continuous material inhomogeneity in radial direction. Besides, the material has non-linear elastic behavior. The delamination is analyzed in terms of the strain energy release rate. General solution to the strain energy release rate is derived by considering the energy balance. The solution is applied to analyze the delamination of cantilever rod. For verification, the strain energy release rate is derived also by considering the complementary strain energy.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권1호
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• pp.60-67
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• 2015

국내산 낙엽송 집성재와 봉형 GFRP의 접착성능을 평가하기 위해 집성재에 선공을 한 후 봉형 GFRP를 삽입하고 접착제로 목재와의 간극을 충진시켜 인발시험편을 제작하였다. 인발시험편은 접착 깊이, 접착층 두께, 접착제 종류를 다르게 적용하여 실험하였다. 봉형 GFRP를 삽입접착한 캔틸레버형 라멘구조 시험체는 인발시험 결과를 토대로 제작, 강판삽입형 시험체와 모멘트 저항 성능을 비교검토 하였다. 인발시험결과 봉형 GFRP의 삽입깊이가 봉형 GFRP 직경의 5배일 때 가장 우수한 접착력이 측정되었으며, 접착층 두께는 1 mm일 경우 2 mm일 때보다 17%~29% 향상된 접착력이 측정되었다. 또한 폴리우레탄(poly-urethane) 접착제를 사용한 시험편이 레조시놀(resorcinol) 접착제를 사용한 시험편보다 2.9~4.0배 높은 성능을 발휘하였다. 봉형 GRFP로 접합한 캔틸레버형 라멘구조 시험체는 드리프트 핀을 사용한 강판삽입형 시험체와 비교하여 평균 0.82배 낮은 모멘트 저항 성능이 측정되었지만 초기강성은 0.93배로 대등한 성능을 보였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.418-425
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• 2019

A piezoelectric ceramic fiber composite (PCFC) was successfully fabricated using $0.69Pb(Zr_{0.47}Ti_{0.53})O_3-0.31[Pb(Zn_{0.4}Ni_{0.6})_{1/3}Nb_{2/3}]O_3$ (PZT-PZNN) for use in small-scale wind energy harvesters. The PCFC was formed using an epoxy matrix material and an array of Ag/Pd-coated PZT-PZNN piezo-ceramic fibers sandwiched by Cu interdigitated electrode patterned polyethylene terephthalate film. The energy harvesting performance was evaluated in a custom-made wind tunnel while varying the wind speed and resistive load with two types of flutter wind energy harvesters. One had a five-PCFC array vertically clamped with a supporting acrylic rod while the other used the same structure but with a five-PCFC cantilever array. Stainless steel (thickness: $50{\mu}m$) was attached onto one side of the PCFC to form the PZT-PZNN cantilever. The output power, in general, increased with an increase in the wind speed from 2 m/s to 10 m/s for both energy harvesters. The highest output power of $15.1{\mu}W$ at $14k{\Omega}$ was obtained at a wind speed of 10 m/s for the flutter wind energy harvester with the PZT-PZNN cantilever array. The results presented here reveal the strong potential for wind energy harvester applications to supply sustainable power to various IoT micro-devices.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.21-29
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• 2023

본 연구에서는 FCM 공법에서 교각과 캔틸레버 세그먼트의 임시고정을 위하여 주로 적용하고 있는 "내부 프리스트레싱 긴장재에 의한 임시 고정시스템(Stiching System)"에서 강봉의 응력특성을 분석하였다. 본 시스템에서 강봉은 교각과 PSC BOX를 내부에서 연결하여 인장 및 장착하므로 초기 긴장력의 변화 추이를 확인하기 어려웠다. 따라서, 강봉에 부착하여 강봉의 미세 길이변화를 측정할 수 있는 FBG센서를 활용하여 각 세그먼트 완료 전후에 계측 및 분석을 수행하였다. 분석 결과 캔틸레버 세그먼트 완료까지 발생한 강봉의 최대 연직 수축량의 75% ~ 90%가 강봉의 정착 ~ 1세그먼트에서 발생되었고, 이때 도입 긴장력의 최대 손실은 39%로 나타났다. 이와 같은 강봉의 정착 ~ 1세그먼트 완료까지의 긴장력의 과대 손실은 강봉 정착 중 시공의 정밀도 향상과 1세그먼트의 완료 이후 캔틸레버 세그먼트의 전도에 대한 안정성 확보를 위하여 재 긴장이 필요함을 의미한다. 2 ~ 마지막 세그먼트에서는 강봉의 응력이 완만하게 감소하였고 하절기에는 주두부 콘크리트의 연직방향 체적 증가에 상응한 강봉의 길이 증가로 인하여 응력의 감소가 일부 회복되는 경향을 보여 2~마지막 세그먼트에서는 대기 온도에 따른 강봉의 길이변화가 응력변화의 지배적인 요인인 것으로 판단된다. 강봉의 길이변화와 달리 강봉의 릴랙세이션에 의한 응력이완은 1.2 ~ 2.7%로서 매우 작은 비율로 나타났고, 강봉의 온도응력에 상응하는 반대방향 응력(강봉의 상하부 고정, 강봉과 콘크리트의 열팽창계수가 상이한 영향으로 발생)으로 대부분 상쇄되었다. 따라서, 강봉 정착 시기 조절 등 강봉의 내부응력 향상을 위한 방안을 제시하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권11호
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• pp.1255-1261
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• 2005

The dynamic contact model of a beam that contacts to a rigid wall in a reactor core was studied. The gap between the beam and contact wall results in dynamic contact accompanying inequality constraints. The inequality constraints can be relieved to an equality constraint problem by introducing a convex Penalty function. In this work, a beam with contact condition is formulated using quasi-convex penalty function and numerically solved. General coordinate solution is adopted to raise computational efficiency. Also nonlinearity is examined In the beam contacting to a rigid wall.

• Advances in Computational Design
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• 제8권1호
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• pp.77-96
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• 2023

Calculating size-dependent mechanical properties of the nano-scale materials usually involves cumbersome numerical and theoretical works. In this paper, we aim to present a closed-form relation to calculate the length-dependent Young's modulus of carbon nanotubes (CNTs) based on nonlocal elasticity theory. In this regard, a single wall carbon nanotube (SWCNT) is considered as a rod structure and the governing nonlocal equations are developed under uniaxial tensile load. The equations are solved using analytical methods and strain distribution, total displacement and the size-dependent equivalent Young's modulus are obtained. Further, the results are compared with the molecular dynamics results from the literature. The outcome indicates that the calculated relations are coincident with the molecular dynamics results.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권6호
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• pp.579-587
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• 2019

In this paper, pounding tuned mass dampers (PTMDs) were designed to mitigate the multi-mode vortex-induced vibration (VIV) of stay cable utilizing the viscous-elastic material's energy-dissipated ability. The PTMD device consists of a cantilever metal rod beam, a metal mass block and a specially designed damping element covered with viscous-elastic material layer. Wind-tunnel experiment on VIV of stay cable model was set up to validate the effectiveness of the PTMD on multi-mode VIV mitigation of stay cable. By analyzing and comparing testing results of all testing cases, it could be verified that the PTMD with viscous-elastic pounding boundary can obviously mitigate the VIV amplitude of the stay cable. Moreover, the installed location and the design parameters of the PTMD device based on the controlled modes of the primary stay cable, would have a certain extent suppression on the other modal vibration of the stay cable, which means that the designed PTMDs are effective among a large band of frequency for the multi-mode VIV control of the stay cable.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제34권2호
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• pp.145-153
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• 2009

본 연구에서는 측정장치의 compliance유무가 복합레진의 중합수축응력 측정에 미치는 영향을 알아보았다. 변위센서, cantilever load cell과 부궤환 (negative feedback) 시스템을 적용하여 compliance를 허용하는 것과 허용하지 않는 두 가지 모드로 중합수축응력의 측정이 가능한 stress-strain analyzer를 제작하였다. 한 종의 flowable (Filtek Flow: FF) 복합레진과 두 종의 universal hybrid (Z100: Z1 and Z250: Z2) 복합레진이 사용되었다. Load cell의 끝과 base plate에 고정된 직경 3.0 mm의 금속 막대에 silane을 처리하였다. 1.0 mm의 거리로 고정한 두 개의 금속 막대 사이 에 복합레진을 적용한 후 광중합을 하였다. 복합레진의 수직 중합수축률과 중합수축응력을 10 분 동안 기록하였고 인장탄성계수도 구하였다. 통계처리는 일원분산분석과 paired t-test를 시행하였고 95% 유의수준에서 Tukey's test로 사후 검정하였다. 측정된 중합수축 응력은 재료와 compliance의 유무에 따라 큰 차이를 보였다. Compliance를 허용한 모드에서 중합수축응력은 FF: 3.11 (0.13)이 가장 컸으며 Z1: 2.91 (0.10), Z2: 1.94 (0.09) Mpa의 순서였다. 측정장치의 compliance를 허용하지 않은 경우에는 Z1 17.08 (0.89)이 가장 컸고 FF: 10.11 (0.29), Z2: 9.46 (1.63) MPa의 순이었다. 또한 Z1, Z2, FF의 인장탄성계수는 각각 2.31 (0.18), 2.05 (0.20), 1.41 (0.11) GPa 이었다. 중합수축응력은 compliance mode에서는 복합레진의 수직 중합수축률이 주요 영향 요인이었으며, compliance를 배제한 모드에서는 탄성계수의 효과가 지배적이었다.