• Tribology and Lubricants
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• 제35권1호
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• pp.37-43
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• 2019

This paper presents an optimization method to determine the shoulder height of an angular contact ball bearing by 3D contact analysis using nondimensional-shaped variables. The load analysis of the ball bearing is performed to calculate the internal load distributions and contact angles of each rolling element. From the results of bearing load analysis and the contact geometry between the ball and inner/outer raceway, 3D contact analyses using influence function are conducted. The nondimensional shoulder height and nondimensional load are defined to give the generalized results. The relationship between the shoulder height and radius of curvature of the shoulder under various loading conditions is investigated in order to propose a design method for the two design parameters. Using nondimensional parameters, the critical shoulder heights are optimized with loads, contact angles, and conformity ratios. We also develop contour maps of the critical shoulder height as functions of internal loads and contact angles for the different contact angles using nondimensional parameters. The results show that the dimensionless shoulder height increased as the contact angle and dimensionless load increased. Conversely, when the conformity ratio increased, the critical shoulder height decreased. Therefore, if the contact angle is reduced and the conformity ratio is increased within the allowable range, it will be an efficient design to reduce the shoulder height of ball bearings.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.569-577
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• 2020

Based on laboratory experiments and numerical simulations, the scale effect of Internal Solitary Wave (ISW) loads on spar platforms is investigated. First, the waveforms, loads, and torques on the spar model at a laboratory obtained by the experiments and simulations agree well with each other. Then, a prototype spar platform is simulated numerically to elucidate the scale effect. The scale effect for the horizontal forces is significant owing to the viscosity effect, whereas it is insignificant and can be neglected for the vertical forces. From the similarity point of view, the Froude number was the same for the scaled model and its prototype, while the Reynolds number increased significantly. The results show that the Morison equation with the same set of drag and inertia coefficients is not applicable to estimate the ISW loads for both the prototype and laboratory scale model. The coefficients should be modified to account for the scale effect. In conclusion, the dimensionless vertical forces on experimental models can be applied to the prototype, but the dimensionless horizontal forces of the experimental model are larger than those of the prototype, which will lead to overestimation of the horizontal force of the prototype if direct conversion is implemented.

• Coupled systems mechanics
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• 제10권1호
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• pp.39-60
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• 2021

The present paper is concerned with the study of nonlinear ultrasonic waves in a magneto thermo (MT) elastic armchair single-walled carbon nanotube (ASWCNT) resting on polymer matrix. The analytical formulation is developed based on Eringen's nonlocal elasticity theory to account small scale effect. After developing the formal solution of the mathematical model consisting of partial differential equations, the frequency equations have been analyzed numerically by using the nonlinear foundations supported by Winkler-Pasternak model. The solution is obtained by ultrasonic wave dispersion relations. Parametric work is carried out to scrutinize the influence of the non local scaling, magneto-mechanical loadings, foundation parameters, various boundary condition and length on the dimensionless frequency of nanotube. It is noticed that the boundary conditions, nonlocal parameter, and tube geometrical parameters have significant effects on dimensionless frequency of nano tubes. The results presented in this study can provide mechanism for the study and design of the nano devices like component of nano oscillators, micro wave absorbing, nano-electron technology and nano-electro- magneto-mechanical systems (NEMMS) that make use of the wave propagation properties of armchair single-walled carbon nanotubes embedded on polymer matrix.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권4호
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• pp.419-428
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• 2023

In this paper, dynamic and static bending of ball modelled by nanocomposite microbeam by nanoparticles seeing agglomeration is presented. The structural damping is considered by Kelvin-Voigt model. The agglomeration effects are assumed using Mori-Tanaka model. The football ball is modeled by third order shear deformation theory (TSDT). The motion equations are derived by principle of Hamilton's and energy method assuming size effects on the basis of Eringen theory. Using differential quadrature method (DQM) and Newmark method, the static and dynamic deflections of the structure are obtained. The effects of agglomeration and CNTs volume percent, damping of structure, nonlocal parameter, length and thickness of micro-beam are presented on the static and dynamic deflections of the nanocomposite structure. Results show that with increasing CNTs volume percent, the maximum dimensionless dynamic deflection is reduced about 17%. In addition, assuming CNTs agglomeration increases the dimensionless dynamic deflection about 14%. It is also found that with increasing the CNTs volume percent from 0 to 0.15, the static deflection is decreased about 3 times due to the enhance in the stiffness of the structure. In addition, with enhancing the nonlocal parameters, the dynamic deflection is increased about 3.1 times.

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

• Steel and Composite Structures
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• 제49권3호
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• pp.325-335
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• 2023

The missile is affected by both spinning and axial motion during its movement, which will have a very adverse impact on the stability and reliability of the missile. This paper regards missiles as cylindrical shell structures with spinning and axial motion. In this article, the forced vibration of carbon nanotube-reinforced composites (CNTRCs) cylindrical shells with spinning motion and axial motion is investigated, in which the clamped-clamped and simply-simply supported boundary conditions are considered. The displacement field is described by the first-order shear theory, and the vibration equation is deduced by using the Euler-Lagrange equation, after dimensionless processing, the dimensionless equation of motion is obtained. The correctness of this paper is verified by comparing with the results of the existing literature, in which the simply-simply supported ends are taken into account. In the end, the effects of different parameters such as spinning velocity, axial velocity, carbon nanotube volume fraction, length thickness ratio and load position on the resonance behavior of cylindrical shells are given. It can be found that these parameters can significantly change the resonance of axially moving and rotating moving CNTRCs cylindrical shells.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.99-107
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• 2018

본 연구에서는 하폭, 하상수리전도도 등의 하천수리특성을 고려할 수 있는 Baalousha (2012)의 해석해를 이용하여 안성천 상류구간 인근에 위치한 관정 17개에 대해 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하고 그 특성을 고찰하였다. 해석해 적용을 위해서 양수시험과 시피지시험을 통해 측정한 대수층과 하상의 수리특성값을 이용하였다. 양수기간 5년 동안 양수량 대비 하천수 감소량은 약 0.23에서 0.89로 관정 위치별로 차이가 크게 나타났으며, 하천고갈인자(Stream Depletion Factor, SDF) 값이 1,000일보다 큰 경우 0.4 미만으로 양수의 영향이 작은 것으로 분석되었다. Baalousha (2012) 해석해 적용 결과를 미소하폭에 대한 Hunt (1999) 해석해 적용 결과와 비교한 결과 연구대상 지역은 상대적으로 간단한 Hunt (1999) 해석해로 지하수 양수 영향을 파악하는데 충분한 것으로 분석되었다. 또한 투수량계수, 저류계수, 하상수리전도도, 하폭, 하천-관정 이격거리, 하폭 등의 수리특성치 조합에 따른 총 3,000가지 조건에 대해 각각의 해석해로 5년 평균 하천수 감소비를 구하여 비교한 결과 하천-관정 이격거리가 하폭 보다 길어야 두 해석해의 차이가 작아 하폭의 영향이 감소하는 것으로 분석되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.720-726
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• 2009

가압으로 운전되는 삼상슬러리 기포탑에서 기포 체류량과 압력강하를 목적함수로하여 기포탑의 설계 및 scale-up을 위한 수력학적 similarity를 고찰하였다. 또한, 본 연구에서 선택한 각 실험변수가 기포탑의 직경변화에 따라 기포탑 내 기포 체류량에 미치는 영향을 분석하였다. 슬러리 기포탑에서 기체체류량 및 압력강하의 결정에 영향을 미치는 주요 인자로써 기체유속($U_G$), 연속 슬러리 상의 점도(${\mu}_{SL,eff}$) 및 표면장력(${\rho}_{SL}$), 운전압력의 변화에 따라 변화하는 기체상의 밀도(${\rho}_G$)와 슬러리 밀도(${\rho}_{SL}$)의 차($\rho_{SL}$-${\rho}_G$), 기포탑 내부에서 단위길이 당 압력강하(${\Delta}P/L$), 기포탑의 직경(D) 그리고 기포탑에서 다상흐름에 작용하는 중력의 영향을 고려하기 위해 중력가속도(g) 등을 선정하였다. 선정된 7개의 슬러리 기포탑의 수력학적 특성에 영향을 미치는 파라메타들과 3개의 기본차원들로부터 차원해석에 의해 수력학적 특성을 지배하는 4개의 무차원 군을 도출하였다. 도출된 무차원 군인 레이놀즈 수, 프라우드 수 그리고 웨버 수 등이 기포탑에서 기포체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 기포탑 내부에서의 압력강하와 기체 체류량 등을 무차원 군의 상관식으로부터 효과적으로 예측할 수 있었다. 본 연구의 결과는 가압슬러리 기포탑의 설계 및 scale-up 등에 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.59-68
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• 2006

합류부는 유량의 변화, 흐름방향의 전환으로 순환흐름의 분리구역의 발생에 의한 통수단면의 축소에 의한 통수능의 저하와 이에 따른 배수의 영향이 야기된다. 지류와 본류와의 유량비와 합류각을 달리하면서 실험한 결과를 이용하여 분리구역의 특성을 규명하였다. 분리구역의 정의는 유함수를 이용하여 그 값이 0(영)인 유선을 분리구역으로 정의하여 그 길이와 폭을 본류 하천폭으로 나눈 무차원 길이비와 무차원 폭비로 하였고, 유선에 의한 분리구역의 연구결과가 기존의 실험들과 비교적 잘 맞는 것으로 나타났다. 작은 유량비와 합류각 30도에서는 분리구역이 나타나지 않아서 유량비와 합류각에 의한 분리구역의 출현경계식을 만들었다. 분리구역에 대한 고찰로 합류각, 유량비, 그리고 본류 하류에서의 Froude수에 의한 분리구역의 무차원 길이비와 폭비에 대한 기존의 실험식을 수정하였고, 수굴계수와 형상지수의 수리적 특성을 분석하였다. 일반적으로 유량비와 합류각이 커질수록 분리구역이 크게 나타났다. 합류부를 전후한 상하류 구간에서 수면의 추적에서 유량비와 합류각이 커질수록 배수위의 영향이 크게 나타났고, 합류부가 접하는 내측보다 외측의 배수영향이 크게 나타났다. 하류부 유량에 의해 등류수심을 산정하여 합류가 시작되는 점에서부터 하류의 등류수심에 이르는 곳까지의 거리를 $X_l$로 보고 합류각과 유량비와 단면폭 및 수축계수간의 상관관계식을 산출하였다. 유량비와 합류각에 따른 수로내의 배수위에 의한 최대수위와 분리구역에서의 최소수심과의 비를 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권1호
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• pp.15-19
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• 2013

용해/분쇄법으로 제조한 n형 $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ 분말에 0.5 vol% $TiO_2$ 나노분말을 분산시켜 가압소결 후, $TiO_2$ 나노분말의 분산이 $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ 가압소결체의 열전특성에 미치는 영향을 분석하였다. $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ 가압소결체는 $2.93{\times}10^{-3}/K$의 최대 성능지수 및 1.02의 최대 무차원 성능지수의 우수한 열전특성을 나타내었다. 0.5 vol% $TiO_2$ 나노분말의 첨가에 의해 $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ 가압소결체의 최대 성능지수가 $2.09{\times}10^{-3}/K$로 감소하였으며, 최대 무차원 성능지수는 0.68로 저하하였다.