Purpose : The purpose of this study was to compare the fracture resistance of the IPS Empress ceramic crown with 1.0mm width rounded shoulder, which is usually recommended in all ceramic crown. and 0.5mm width chamfer finish lines on the maxillary central incisor. Material and method : After 15 metal dies were made for each group, the IPS Empress all ceramic crowns were fabricated and cemented with resin cement(Bistite resin cement, Tokuyama Soda Co. LTD., Japan) on the metal die. The cemented crowns were mounted on the positioning jig and the universal testing machine(Zwick Z020, Zwick Co. Germany)was used to measure the fracture strength with loading on the incisal edge. And also, three-dimensional finite element stress analysis was used to measure the stress distribution with the various types of the finish lines(1.0mm width rounded shoulder, 0.5mm width chamfer), the loading site(incisal edge, incisal $\frac{1}{3}$) and the type of loading(concentration loading, distribution loading). Results and conclusion : 1. In the fracture resistance experiment according to the finish line, the mean fracture strength of rounded shoulder(876N) and the mean fracture strength of chamfer(882N) did not skew any significant difference between each other(p>0.05). 2. The stress distribution of all ceramic crown in three dimensional finite element analysis showed concentration aspect at loading point and cervical area or labial surface. 3. In metal die, there were no differences in stress distribution between finish lines, but in natural teeth model, chamfer finish line showed higher stress than rounded shoulder finish line. 4. When force was loaded on the incisal edge the stress was concentrated on the incisal edge and the cervical area of labial surface. When force was loaded on the incisal $\frac{1}{3}$, the stress concentrated on the cervical area of labial surface and the cingulum area. 5. Generally, natural teeth model showed higher and various stress than the metal die.
기하학적으로 급격히 변화되는 부분의 응력집중은 봉에 작용하는 평균응력 보다 큰 응력이 작용하여, 봉의 파손을 발생시키는 원인 중 하나이다. 구멍과 단이 있는 봉이 비틀림 하중을 받았을 경우, 응력집중 변화에 대해 구멍의 위치에 따른 관계를 규명하였다. 본 논문에서는 범용 유한요소 소프트웨어인 ANSYS Workbench를 통해 구멍의 위치가 다른 봉의 응력을 해석하였다. 해석된 결과, 필렛과 구멍이 서로 가까울수록 응력이 증가되는 것으로 나타났다. 또한, 본 해석에 사용된 모델에서는 구멍이 필렛으로부터 특정거리(L : -100 mm ~ 300 mm) 이상에서는 구멍과 필렛에서 발생한 최대 등가응력이 거의 일정하였다. 반면에, 구멍이 필렛으로부터 특정거리(L : -100 mm ~ 300 mm) 이하에서는 구멍과 필렛에서 발생한 최대 등가응력이 급격하게 증가 및 감소하는 변화를 보였다. 그리고 특정거리(L : -100 mm ~ 300 mm) 이하에서 구멍과 필렛에서 발생한 등가응력의 차이가 발생하는 지점을 확인할 수 있었다. 본 논문의 해석 결과는 비틀림을 받는 단이 있는 봉에서 구멍 위치를 선정할 때, 사용 될 수 있다.
현수교는 주케이블이 목표하는 형상을 이루어 기하학적 강성을 갖도록 앵커, 새들과 같은 장치를 적용하고 있다. 지금까지의 연구에서는 두 장치를 모두 고정절점으로 단순화하여 해석하는 것이 일반적이었다. 그러나 새들의 경우 주케이블의 슬라이딩 현상이 발생할 수 있으며 이로 인하여 구조물의 응답이 달라진다. 특히 현수교의 시공단계 초기에 셋백로프를 철거하거나 셋백을 수행하지 않는 경우 새들 전후 주케이블의 장력 차이가 커지므로 슬라이딩이 발생하기 쉽다. 따라서 본 연구는 유한요소법을 이용한 케이블의 슬라이딩 해석방법을 제시하고 슬라이딩을 고려한 현수교의 시공단계별 해석을 수행하여 슬라이딩을 고려하지 않은 해석결과와 차이를 분석하였다. 슬라이딩을 고려한 해석을 통해 얻어진 결과는 구조물에 불리한 응답을 나타낼 수 있으므로 주케이블과 새들 사이의 슬라이딩을 고려한 해석은 필수적이다. 또한 본 연구의 슬라이딩 해석방법 및 해석결과는 이후 현수교의 설계와 시공시의 참고자료로 활용될 수 있다.
다시점 자료 연구에서 일반화추정방정식은 가상관행렬을 잘못 가정하더라도 모수의 일치추정량을 도출하므로 많이 이용된다. 하지만, 결측 체계가 완전임의결측이 아닌 경우에는 편의추정량을 제공하고, 시간-종속적 공변량이 포함된 경우에는 가상관행렬에 따라 회귀계수 추정값이 다르게 도출될 수 있는 문제점이 있다. 결측 체계가 임의결측인 경우에 발생하는 문제를 해결하기 위해 가중 방법과 다중대체 방법을 사용하는 것이 제안되었다. 본 논문에서는 시간-종속적 공변량이 포함된 이분형 반복측정자료를 GEE를 이용하여 분석할 때 다양한 결측 체계에서 일반화추정방정식 방법, 가중 방법, 다중대체 방법의 회귀계수 추정에 대한 로버스트성과 정확성을 모의실험을 통하여 비교해 보았다. 세 가지 방법 모두에서 시간-종속적 공변량의 회귀계수가 시간-독립적 공변량의 회귀계수에 비해 가상관행렬에 따라 추정값의 차이가 크게 나타났다. 다른 두 방법에 비해 다중대체 방법이 가상관행렬의 형태에 대해 더 로버스트하고 편의도 작은 추정치를 도출하였다.
복합재료 적층판 기계적 체결부(ASTM D5961 Proc. A, B)에 대하여 치구 설계에서 시험 결과의 해석까지 전체 과정을 제시하였다. 복합재료 적층판 기계적 체결부를 유한요소법을 사용하여 분석하였으며 시험 결과와 비교하였다. 시험편의 파손 거동을 분석하기 위해 점진적 파손해석 방법을 유한요소법에 적용하였다. 시험 파손 하중을 예측하기 위해 3가지 파손이론(최대 응력, 최대 변형률, Tsai-Wu)을 FEM에 적용하였다. 기계적 체결부의 일반적인 변수들을 검토하였으며 주요 변수에 대하여 베어링 강도 차이를 비교하였다.
This is a leading study to replace the structural analysis methodology on the specific traditional joint by a numerical analysis. Tests were carried out to test the compressive methodologies with the numerical results. The Japanese larch was used as a sample. The Orthotropic property of wood was specifically considered for the finite element numerical analysis. Linear numerical analysis and non-linear numerical analysis for the BEAM element and the two SOLID elements of ANSYS were used to analyze the compressive performance. In addition, more finely divided elements were used to raise the accuracy of the numerical result. Finally, the statistically significant differences were tested between that of the analytical and numerical results. It could be concluded that the SOLID 64 element shows the most optimum result when the non-linear analysis with the more finely divided element was used. However, finely dividing of the element is a considerable time consuming process, and it is quite difficult to raise the accuracy of the non-linear numerical analysis. Therefore, if considering the vertical displacement to be of the only interest, the BEAM element is more efficient than the SOLID element because the BEAM element is reflected as a simple line, which is less time consuming and difficult in dividing the elements. But, the BEAM element cannot accurately model the knot as a strength defect factor which is an important property in the orthotropic property of wood. Therefore, the SOLID element should be used to model the strength defect factor, knot, as it can be efficiently applied on the structural size flexure member which could be more strongly effected by the knot. In addition, it is useful at times when the failure types of members are to be more closely investigated, as the SOLID element is able to examine the local stress distribution of the member. The conclusion drawn by this study is of the good concordance between analytical results and numerical results of compressive wood members, but how orthotropic properties should only be considered. The numerical analysis on the specific Korean traditional joints will be based on the current study results.
The aerodynamic characteristics of vehicles are critical to assess vehicle safety and passenger comfort for vehicles running on long span bridges in a windy environment. However, in previous wind-vehicle-bridge (WVB) system analysis, the aerodynamic interference between the vehicle and the bridge was seldom considered, which will result in changing aerodynamic coefficients. In this study, the aerodynamic coefficients of a high-sided truck on the ground (ground case) and a typical bridge deck (bridge deck case) are determined in a wind tunnel. The effects of existent structures including the bridge deck and bridge accessories on the high-sided vehicle's aerodynamic characteristics are investigated. A three-dimensional analytical framework of a fully coupled WVB system is then established based on the finite element method. By inputting the aerodynamic coefficients of both cases into the WVB system separately, the vehicle safety and passenger comfort are assessed, and the critical accidental wind speed for the truck on the bridge in a windy environment is derived. The differences in the bridge response between the windward case and the leeward case are also compared. The results show that the bridge deck and the accessories play a positive role in ensuring vehicle safety and improving passenger comfort, and the influence of aerodynamic interference on the response of the bridge is weak.
본 논문에서는 솔더 레지스트(solder resist)의 두께와 코어의 물성에 따른 인쇄회로기판의 철의 크기와 형상에 대하여 연구하였다. 인쇄회로기판의 굽힘 변형은 적층되는 재료의 열팽창계수의 차이에 의해 발생한다. 따라서 굽힘 변형의 감소를 위해서는 열팽창계수의 차이가 작은 적층 재료를 사용하는 것이 필요하며, 구조 형상에서도 상면과 하면의 불균일성을 완화시킬 필요가 있다. 또한, 적층 재료에서 코어의 강성을 높여 점의 발생을 억제할 수 있다. 코어를 이루는 복합재료는 적층 순서와 섬유 각에 따른 물성 특성의 방향성에 따라 굽힘과 비틀림이 연성되는 현상을 보이며, 이와 같은 성질을 이용하면 휨을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 2층으로 구성된 chip scale package (CSP) 기판의 휨에 대한 연구로, 실험 및 유한 요소해석 툴을 이용하여 개선 결과를 도출하였다.
In this study, the static and modal analyses to find the characteristic of eigenvalues for a towed cable were with a free boundary condition at the bottom end carried out with numerical study. The resulting numerical code with finite element method was used to study sample problems for a cable with towing speeds. After tracing the equilibrium state with a towing speed through the static analysis, modal analysis on the basis of static results was performed. The static top tension for a critical towing speed is nearly 50 percent of what it was for a free hanging pipe. From static analyses, it is found that towing speed has a noticeable effect on top tension of a towed pipe. At a high towing speed, differences between the first and second periods become larger. Compared to the fundamental period for a free hanging pipe, that for a towed pipe with a critical towing speed is approximately 1.4 times larger. This result is very important point in that the lock in condition and tension of the towed cable system with top excitation can be predicted. The corrected close form solution to solve natural periods for a towed cable was presented in this study. The code is validated by comparison of the results of theoretical and numerical studies. Two results were in very good agreement. This study can contribute to predicting the lock-in condition and tension for a towed cable or pipe with top excitation.
A numerical study of a laminar natural convection of the CuO-water nanofluid in a square cavity using the Buongiorno's nonhomogeneous model is presented. All the governing equations including the volume fraction equation are discretized on a cell-centered, non-uniform grid employing the finite-volume method with a primitive variable formulation. Calculations are performed over a range of Rayleigh numbers and volume fractions of the nanopartile. From the computed results, it is shown that both the homogeneous and nonhomogeneous models predict the deterioration of the natural convection heat transfer well with an increase of the volume fraction of nanoparticle at the same Rayleigh number, which was observed in the previous experimental studies. It is also shown that the differences in the computed results of the average Nusselt number at the wall between the homogeneous and nonhomogeneous models are very small, and this indicates that the slip mechanism of the Brown diffusion and thermophoresis effects are negligible in the laminar natural convection of the nanofluid. The degradation of the heat transfer with an increase of the volume fraction of the nanoparticle in the natural convection of nanofluid is due to the increase of the viscosity and the decrease of the thermal expansion coefficient and the specific heat. It is clarified in the present study that the previous controversies between the numerical and experimental studies are owing to the different definitions of the Nusselt number.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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