Naderi, Ali-Asghar;Rahimi, Gholam-Hossein;Arefi, Mohammad
Steel and Composite Structures
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제16권4호
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pp.375-387
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2014
The purpose of this paper is to propose a method for evaluation of varying stiffness coefficients of tailored conical shells (TCS). Furthermore, a comparison between buckling loads of these shells under axial load with the different fiber path is performed. A circular truncated conical shell subjected to axial compression is taken into account. Three different theoretical path containing geodesic path, constant curvature path and constant angle path has been considered to describe the angle variation along the cone length, along cone generator of a conical shell are offered. In the TCS with the arbitrary fiber path, the thickness and the ply orientation are assumed to be functions of the shell coordinates and influencing stiffness coefficients of the structure. The stiffness coefficients and the buckling loads of shells are calculated basing on classical shells theory (CST) and using finite-element analysis (FEA) software. The obtained results for TCS with arbitrary fiber path, thickness and ply orientation are derived as functions of shell longitudinal coordinate and influencing stiffness coefficients of structures. Furthermore, the buckling loads based on fiber path and ply orientation at the start of tailored fiber get to be different. The extent of difference for tailored fiber with start angle lower than 20 degrees is not significant. The results in this paper show that using tailored fiber placement could be applied for producing conical shells in order to have greater buckling strengths and lower weight. This work demonstrates the use of fiber path definitions for calculated stiffness coefficients and buckling loads of conical shells.
항공우주산업에서 무게를 증가시키지 않고 비행구조물의 구조적 성능을 증가시키는 것은 굉장한 잇점을 갖는다. 본 연구에서는 복합재료 평판의 무게를 증가시키지 않고 좌굴하중과 인장 파단하중을 동시에 증가시키는 혁신적인 설계 방법에 대해서 연구하였다. 원공이 있는 복합재료 적층판에서 곡선 섬유층과 직선 섬유층을 조합하여 적층판을 구성할 때 좌굴하중과 인장파단 하중이 동시에 증가되는 현상에 대하여 유한요소 해석을 사용하여 알아보았다. 원공의 크기와 적층 순서를 달리하면서 곡선섬유를 이용한 효과가 얼마나 되는지 알아보았다. 또한, 각각의 경우에 대해서 파단이 어떻게 일어나는가도 관찰하였다. 곡선섬유 평판을 제작하기 위해서는 연속적이고 부드럽게 변하는 fiber path가 필요하다. 여기서는 유한요소로 구한 섬유 방향을 사용하여 제작이 가능한 부드럽게 이어지는 fiber path를 구하는 간단한 방안을 제시하였다.
WDM Ring의 경우 지금까지 UPSR/2나 BLSR/4 만 고려되어 왔었다. 그러나 본 논문에서는 WDM 장치의 상위 계층인 SDH의 보호측면 및 optical SNR의 측면에서 기존의 BLSR/4보다 장점이 많은 4-fiber bidirectional path switched ring을 제안하였다. 또한 이를 구현할 수 있는 2가지 방법에 대해 살펴보았고, 감시제어채널을 이용하지 않고도 제안된 보호/절체 구조를 구현할 수 있는 distributed control scheme에 대해 제시하였다.
Filament wound pressure vessels have been studied for the efficient design tool to consider the variation of fiber angles through-the thickness direction. Filament winding patterns were simulated from semi-geodesic fiber path equation to calculate fiber path on arbitrary surface. Finite element analyses were performed considering fiber angle variation in longitudinal and thickness directions by ABAQUS. For the finite element modeling of the pressure tank, the 3-dimensional layered solid element was utilized. From the stress results of pressure tanks, maximum stress criterion in transverse direction was applied to modify material properties for failed region. In the end of each load increment, resultant layer stresses were compared with a failure criterion and properties were reduced to 1/10 for a failed layer. Results of progressive failure analysis were compared with two experimental data.
In this paper, a sensitivity of the fiber optic pressure sensor in water is demonstrated. A single mode optical fiber Mach-Zehnder interferometer used to detect the change in optical path length produced by the change of fiber optic strain in water. The sensitivity with this system measured 100.mu.psia through an experiment in the static response.
We report on the development of a fiber optic hydrophone consists of a sensing Michelson interferometer and a compensating Mach-Zehnder interferometer for optical path length compensation. The double interferometer configuration has the following advantages: the hydrophone can be made more small; a laser source with a relatively short coherence length can be used; and the compensating interferometer can be located near the signal processing electronics, far away from the sensing interferometer and noise introduced by reference arm can be greatly reduced. The performance of the hydrophone is evaluated experimentally by immersing the sensing interferometer in a water tank to detect underwater acoustic signals generated by an acoustic wave projector. Experimental results show that over the frequency range of 1 to 4 kHz, the hydrophone has an almost flat response with an average normalized sensitivity of -302 dB re 1/ μ Pa.
This paper describes a development of a fiber optic common-path optical coherence tomography (OCT) based imaging and guided system that possess ability to reliably identify optically transparent targets that are on the micron scale; ability to maintain a precise and safe position from the target; ability to provide spectroscopic imaging; ability to imaging biological target in 3-D. The system is based on a high resolution fiber optic Common-Path OCT (CP-OCT) that can be integrated into various mini-probes and tools. The system is capable of obtaining >70K A-scan per second with a resolution better than $3\;{\mu}m$. We have demonstrated that the system is capable of one-dimensional real-time depth tracking, tool motion limiting and motion compensation, oxygen-saturation level imaging, and high resolution 3-D images for various biomedical applications.
The filament winding method is widely used to manufacture products of fiber reinforced plastics (FRP), such as high pressure vessels, launch tubes and pipes. For reducing winding time, the method of winding by filament band which consists of several filament fibers is used. NC winding machine is used for precise winding and NC path is needed. Before filament winding, users should verify that winding path which presented by a line is appropriate by filament winding simulation. Also, the used length of each filament is different. So, if the peak filament exhausted, it causes to stop manufacturing. In this research, we developed software which visualizes 3D graphic of filament band winding path and simulates winding process on real time. And we proposed algorithm about calculation of each filament usage. We use geodesic equation for generating filament band surface and calculating the usage length of each filament.
코히런트 광섬유 센서의 해상도를 향상시키기 위하여 광원의 코히런스 길이를 향상시키는 방법에 대하여 연구하였다. 넓은 파장범위에 걸쳐서 레이저 광을 생성할 수 있고 발광 파장대역이 장거리 전송이 가능한 통신용 광섬유의 저 손실 대역인 광섬유 레이저의 코히런스 길이를 향상시키기 위하여 레이저의 광궤환 기법을 이용하였다. 본 논문에서는 광섬유 레이저의 단거리 및 장거리 광궤환 루프가 코히런스 길이에 미치는 영향을 Mach-Zehnder Interferometer를 이용하여 연구하였다. 광궤환 전력량과 광궤환 루프에서의 변조형태가 코히런스에 미치는 영향을 조사하였다. 주파수 천이도는 200m 길이차를 갖는 비대칭 간섭계에서의 위상간섭 정도를 측정하여 계산하였다. 광섬유 레이저에서 단거리 광궤환 루프는 450kHz/sec로 주파수 천이도를 축소시키는데 효과가 있었고 장거리 광궤환 루프는 50kHz/sec로 주파수 천이도를 더 향상시키는 효과가 있음을 알 수 있었다. 실제 코히런트 광센서에 응용 시 고감도 침입자 감지가 기대된다.
본 논문에서는 두께 방향의 와인딩 각도 변화를 고려한 필라멘트 와인딩 된 압력탱크의 해석을 수행하였다. 두께방향의 와인딩 각도를 고려하기 위하여 임의의 맨드릴 표면에 대한 필라멘트 와인딩 궤적을 찾아낼 수 있는 semi-geodesic path식을 도입하였다. 필라멘트 와인딩 된 압력탱크의 유한요소 모델링을 위하여 3차원 적층고체요소를 사용하였으며, 상용프로그램ABAQUS를 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 해석에서는 모재 파손에 의한 강성저하를 모사하기 위하여 재료 비선형성을 고려하였으며, 이를 위하여 각 하중 증분 후에 섬유 수직방향 응력을 모재의 인장강도와 비교하는 최대응력파손이론을 도입하였고, 파손이 일어난 층에 대해서 모재 방향의 재료 상수를 1/10로 저하시켰다. 그리고, 점진적 파손해석을 수행한 결과를 문헌에 주어진 실험데이터와 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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