The prediction of effective properties of heterogeneous material like concrete is of primary importance in design or analysis. This paper os about micromechanice-based evaluation of elastic moduli of concretes considering composite material behavior. In this study, micromechanixe-based schemes for the effective elastic modui of the lightweight foamed concrete and the normal concrete are proposed based on averaging techniques using a single-layered inclusion model and a multi-phase and multi-layered inclusion model. respectively, For the verification's sake, elastic moduli evaluated in this study are compared with experimental data and results by existing formula.
A model is constructed to evaluate the stress intensity factors for a center crack subjected to polynomial anti-symmetric loading in a layered material. A Fredholm integral equation is derived by Fourier integral transform method. The integral equation is numerically analyzed to evaluate the effects of the ratios of shear modulus, Poisson's ratio and crack length to layer thickness as well as the number of layers on the stress intensity factor. The stress intensity factors are approached to constant values as the number of layers increase and decrease as the polynomial power of the loading increase. In case of the E-glass/Epoxy composite, dimensionless stress intensity factor is affected by cracked-resin layer thickness.
This paper studies the dynamic behavior of laminated composite circular cylindrical shells interacting with a fluid. The mathematical formulation of the dynamic problem for an elastic body is developed based on the variational principle of virtual displacements and the relations of linear elasticity theory. The behavior of an ideal compressible fluid is described by the potential theory, the equations of which together with boundary conditions are transformed to a weak form. The hydrodynamic pressure exerted by the fluid on the internal surface of the shell is calculated according to the linearized Bernoulli equation. The numerical implementation of the mathematical formulation has been done using the semi-analytical finite element method. The influence of the ply angle and lay-up configurations of laminated composites on the natural vibration frequencies and the hydroelastic stability boundary have been analyzed for shells with different geometrical dimensions and under different kinematic boundary conditions set at their edges. It has been found that the optimal value of the ply angle depends on the level of filling of the shell with a fluid. The obtained results support the view that by choosing the optimal configuration of the layered composite material it is possible to change upwards or downwards the frequency and mode shape, as well as the critical velocity for stability loss over a wide range.
Microwave absorbing properties of ferrite-epoxy composite (absorbing layer) attached on the carbon fiber polymer composite (reflective substrate) are analyzed on the basis of wave propagation theory. A modified equation for wave-impedance-matching at the front surface of absorbing layer including the effect of electrical properties of the quasi-conducting substrate is proposed. Based on this analysis, the frequency and layer dimension that produce zero-reflection can be estimated from the intrinsic material properties of the obsorbing layer and the substrate. It is demonstrated that the microwave reflectivity of carbon fiber composite has a strong influence on the microwave absorbance of front magnetic layer.
데크플레이트와 콘크리트가 합성되어 있는 합성 바닥판 구조물은 데크플레이트의 골 방향과 골 직각방향에 대하여 강성이 다르므로 직교이방성판 거동을 보이고 있으며 테크플레이트와 콘크리트의 합성 거동으로 인하여 적층 바닥판 구조물로 평가할 수 있다. 이러한 합성데크 바닥판 구조물의 진동에 대한 정확한 사용성 평가를 위해서는 합성데크 바닥판 구조물의 정밀 진동해석을 수행하여야 한다. 이를 위해서는 합성데크 바닥판 구조물의 강성에 대한 직교이방성 그리고 데크플레이트와 콘크리트의 합성에 대한 정확한 거동 평가가 수반되어야 한다. 본 논문에서는 합성데크 바닥판 구조물의 골 직각 방향에 대한 강성을 계산하기 위하여 각각의 토핑 콘크리트 두께와 데크플레이트 두께를 적용하였다. 또한 골 방향에 대한 강성을 계산하기 위하여 콘크리트와 데크플레이트의 단면 강성을 구하여 등가두께를 적용하였다. 그리고 콘크리트와 데크플레이트의 합성거동을 표현하기 위하여 적층판에 대한 등가 강성식을 적용, 합성데크 바닥판 구조물의 강성을 나타내었다. 본 논문에서 제안한 합성데크 바닥판 구조물의 실용적인 모형화방법을 적용할 경우에 합성데크 바닥판 구조물의 강성에 대한 직교이방성과 콘크리트와 데크플레이트의 합성 거동을 잘 표현할 수 있었다.
본 연구는 축대칭 충구조체의 복합이론 및 유한요소해석 프로그램의 개발에 목적이었다. 연구대상인 축대칭 층구조체는 회전축에 수직으로 층을 이루고 있으며 선형, 탄성, 작은변형 및 축대칭 하중조건의 제한을 두었다. 개발된 복합이론은 multiscale의 방식을 사용하여 비균등질 층구조체를 등가 균등질로 취급할 수 있도록 하였으며 이 과정에서 주 변수들의 연속성만을 필요로 하였다. 그결과 종전에 시용되어온 비교적 복잡한 이론들과는 달리 $C_o$ 연속의 유한요소 프로그램의 개발이 가능하였으며 4 node isoparametric 요소를 사용하였다. 본 연구의 복합이론은 선형조건에 제한하였으나, 본 연구에서 제안한 multiscale 해석법을 이용하면 교량용 받침에 대한 연성재료의 비선형거동의 해석도 가능하게된다. 본 연구에서의 복합이론 및 유한요소해석의 타당함을 보이기위하여 두가지 하중조건 하에서 축대칭 층구조체를 해석하여 기존의 복합이론 및 이산화해석의 결과치와 비교하였다.
A layered perovskite oxide, $RbLa_2Ti_2NbO_{10}$, was prepared and investigated for proton exchange and intercalation behaviors. Its protonated form, $Hla_2Ti_2NbO_{10}$, exhibits the Bronsted acidity and reacts with organic amines. Polyoxonuclear cation, 4Al_{13}$, was then introduced into the interlayer by refluxing octylamine-intercalated compound with an $Al_{13}$ pillaring solution. These layered oxides were characterized by X-ray diffractometer, thermogravimeter, FT-infrared spectrometer and elemental analyzer. It is observed that the polyoxonuclear cation-pillared material exhibits a bilayer structure and is thermally more stable than organic counterpart at higher temperatures. The surface area of the pillared material annealed at 400 ℃ was the value of 25.1 m²/g.
Three-layer porous alumina-mullite composites with a symmetric gradient porosity are prepared using a controlled freeze/gel-casting method. In this work, tertiary-butyl alcohol (TBA) and coal fly ash with an appropriate addition of $Al_2O_3$ were used as the freezing vehicle and the starting material, respectively. When sintered at $1300-1500^{\circ}C$, unidirectional macro-pore channels aligned regularly along the growth direction of solid TBA were developed. Simultaneously, the pore channels were surrounded by less porous structured walls. A high degree of solid loading resulted in low porosity and a small pore size, leading to higher compressive strength. The sintered porous layered composite exhibited improved compressive strength with a slight decrease in its porosity. After sintering at $1500^{\circ}C$, the layered composite consisting of outer layers with a 50 wt% solid loading showed the highest compressive strength ($90.8{\pm}3.7MPa$) with porosity of approximately 26.4%.
본 논문은 전파흡수기능을 갖는 경량, 고강도 고분자 복합재료의 재료 설계 및 전각흡수특성에 관한 연구이다. 전송선로 이론을 도입하여 다층구조 전파흡수체의 반사감쇠량 계산에 필요한 이론식을 제시하고, 각 층의 재료정수 및 두께의 함수로 계산한 전파흡수능 결과에 근거하여 각 층의 재질에 적합한 복합재료를 제시하였다. 본 연구에서 가장 중요한 결과는 페라이트 충진재를 사용하지 않은 3층 구조 (표면층/중간층/배면층)의 전파흡수구조재를 설계하였다는 점이다. 표면층 재료로는 저유전율 특성의 유리섬유 복합재료를 사용하고, 중간층 및 배면층에는 유전상수 및 도전손실이 큰 탄소섬유 복합재료를 사용하여 4~12 GHz 주파수 범위에서 10 dB 이상의 전파흡수특성을 얻을 수 있었다. 이에 반하여 흡수층/반사층으로 구성되는 2층 구조의 전파흡수구조재에서는 흡수층에 페라이트 충진재의 사용이 필수적이었다. 반사층 재질로 탄소섬유 복합재료를 사용하고, 횹수층 유리섬유 복합재료에 페라이트 충진재를 약 40 wt% 첨가함으로써 4~12 GHz 주파수 범위에서 10 dB 이상의 전파흡수특성을 얻을 수 있었다.
The vibration and stability analysis is investigated for composite cylindrical shells that composed of ceramic, FGM, and metal layers subjected to various loads. Material properties of FG layer are varied continuously in thickness direction according to a simple power distribution in terms of the ceramic and metal volume fractions. The modified Donnell type stability and compatibility equations are obtained. Applying Galerkin's method analytic solutions are obtained for the critical parameters. The detailed parametric studies are carried out to study the influences of thickness variations of the FG layer, radius-to-thickness ratio, lengths-to-radius ratio, material composition and material profile index on the critical parameters of three-layered cylindrical shells. Comparing results with those in the literature validates the present analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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