This presentation will focus on computational materials research carried out across length scales. Examples will be presented that illustrate the way in which state-of-the-art quantum mechanical calculations and atomistic simulations can be applied to explain experimental data, design new structures, determine mechanisms, and enable new investigations. In particular, the presentation will present key findings from an integrated experimental and computational investigation of the tribological properties of polytetrafluoroethylene and its composites and predictions regarding the mechanical and tribological properties of inorganic nanostructured materials.
Amyloid fibrils have recently been considered as an interesting material, since they exhibit the excellent mechanical properties such as elastic modulus in the order of 10 GPa, which is larger than that of other protein materials. Despite recent findings of these excellent mechanical properties for amyloid fibrils, it has not been fully understood how these excellent mechanical properties are achieved. In this work, we have studied the nanomechanical deformation behaviors and properties of amyloid fibrils such as their elastic modulus as well as fracture strength, by using atomistic simulations, particularly steered molecular dynamics simulations. Our simulation results suggest the important role of the length of amyloid fibrils in their mechanical properties such that the fracture force of amyloid fibril is increased when the fibril length decreases. This length scale effect is attributed to the rupture mechanisms of hydrogen bonds that sustain the fibril structure. Moreover, we have investigated the effect of boundary condition on the nanomechanical deformation mechanisms of amyloid fibrils. It is found that the fracture force is critically affected by boundary condition. Our study highlights the crucial role of both fibril length and boundary condition in the nanomechanical properties of amyloid fibrils.
The effect of grain refinement on the plastic deformation behaviour of nanocrystalline metallic materials is investigated. A phase mixture model in which a single phase material is considered as an effectively two-phase one is discussed. A distinctive feature of the model is that grain boundaries are treated as a separate phase deforming by a diffusion mechanism. For the grain interior phase two concurrent mechanisms are considered: dislocation glide and mass transfer by diffusion. The proposed constitutive model was implemented into a finite element code (DEFORM) using a semicoupled approach. The finite element method was applied to simulating room temperature tensile deformation of Cu down to the nanoscale grain size in order to investigate the pre- and post-necking behaviour.
Atomic force microscope (AFM) techniques are increasingly used fur tribological studies of engineering surfaces at scales ranging from atomic and molecular to micro-scale. Recently, AFM with suitable tips is being used for nano fabrication/nano machining purposes. In this paper, machining characteristics of silicon were investigated by nano indentation and nano scratch. Nano-scale material removal mechanisms are studied and the Taguchi method was introduced to acquire optimum parameters for nano machining. Also, Acoustic Emission (AR) is used for the monitoring of nano machining.
The use of carbon nanotubes (CNTs) as a reinforcing material in a polymer matrix has increased in various industries. In this study, the flexural behavior of CNT-modified epoxy/basalt (CNT/epoxy/basalt) composites is investigated. The effects of CNT modification with silane on the flexural properties of CNT/epoxy/basalt composites were also examined. Flexural tests were performed using epoxy/basalt, oxidized CNT/epoxy/basalt, and silanized CNT/epoxy/basalt multi-scale composites. After the flexural tests, the fracture surfaces of the specimens were examined via scanning electron microscopy (SEM) to investigate the fracture mechanisms of the CNT/epoxy/basalt multi-scale composites with respect to the CNT modification process. The flexural properties of the epoxy/basalt composites were improved by the addition of CNTs. The flexural modulus and strength of the silane-treated CNT/epoxy/basalt multi-scale composites increased by approximately 54% and 34%, respectively, compared to those of epoxy/basalt composites. A SEM examination of the fracture surfaces revealed that the improvement in the flexural properties of the silane-treated CNT/epoxy/basalt multi-scale composites could be attributed to the improved dispersion of the CNTs in the epoxy.
The interdisciplinary research area of small scale energy harvesting has attracted tremendous interests in the past decades, with a goal of ultimately realizing self-powered electronic systems. Among the various available ambient energy sources which can be converted into electricity, wind energy is a most promising and ubiquitous source in both outdoor and indoor environments. Significant research outcomes have been produced on small scale wind energy harvesting in the literature, mostly based on piezoelectric conversion. Especially, modeling methods of wind energy harvesting techniques plays a greatly important role in accurate performance evaluations as well as efficient parameter optimizations. The purpose of this paper is to present a guideline on the modeling methods of small-scale wind energy harvesters. The mechanisms and characteristics of different types of aeroelastic instabilities are presented first, including the vortex-induced vibration, galloping, flutter, wake galloping and turbulence-induced vibration. Next, the modeling methods are reviewed in detail, which are classified into three categories: the mathematical modeling method, the equivalent circuit modeling method, and the computational fluid dynamics (CFD) method. This paper aims to provide useful guidance to researchers from various disciplines when they want to develop and model a multi-way coupled wind piezoelectric energy harvester.
Karami, Behrouz;Shahsavari, Davood;Janghorban, Maziar;Li, Li
Structural Engineering and Mechanics
/
제73권2호
/
pp.191-207
/
2020
This study aims at investigating the size-dependent free vibration of porous nanoplates when exposed to hygrothermal environment and rested on Kerr foundation. Based on the modified power-law model, material properties of porous functionally graded (FG) nanoplates are supposed to change continuously along the thickness direction. The generalized nonlocal strain gradient elasticity theory incorporating three scale factors (i.e. lower- and higher-order nonlocal parameters, strain gradient length scale parameter), is employed to expand the assumption of second shear deformation theory (SSDT) for considering the small size effect on plates. The governing equations are obtained based on Hamilton's principle and then the equations are solved using an analytical method. The elastic Kerr foundation, as a highly effected foundation type, is adopted to capture the foundation effects. Three different patterns of porosity (namely, even, uneven and logarithmic-uneven porosities) are also considered to fill some gaps of porosity impact. A comparative study is given by using various structural models to show the effect of material composition, porosity distribution, temperature and moisture differences, size dependency and elastic Kerr foundation on the size-dependent free vibration of porous nanoplates. Results show a significant change in higher-order frequencies due to small scale parameters, which could be due to the size effect mechanisms. Furthermore, Porosities inside of the material properties often present a stiffness softening effect on the vibration frequency of FG nanoplates.
Recently silicon has attracted intense interest as a promising anode material of lithium-ion batteries due to its extremely high capacity of 4200 mA/g (for Li4.2Si) that is much higher than 372 mAh/g (for LiC6) of graphite. However, it seriously suffers from large volume change (even up to 300%) of the electrode upon lithiation, leading to its pulverization or mechanical failure during lithiation/delithiation processes and the rapid capacity fading. To overcome this problem, Si nanowires have been considered. Use of such Si nanowires provides their facile relaxation during lithiation/delithiation without mechanical breaking. To design better Si electrodes, a study to unveil atomic-scale mechanisms involving the volume expansion and the phase transformation upon lithiation is critical. In order to investigate the lithiation mechanism in Si nanowires, we have developed a reactive force field (ReaxFF) for Si-Li systems based on density functional theory calculations. The ReaxFF method provides a highly transferable simulation method for atomistic scale simulation on chemical reactions at the nanosecond and nanometer scale. Molecular dynamics (MD) simulations with the ReaxFF reproduces well experimental anisotropic volume expansion of Si nanowires during lithiation and diffusion behaviors of lithium atoms, indicating that it would be definitely helpful to investigate lithiation mechanism of Si electrodes and then design new Si electrodes.
This paper will examine the possibilities of the virtual tests of composite structures by simulating mechanical behaviors by using supercomputing technologies, which have now become easily available and powerful but relatively inexpensive. We will describe mainly the applications of large-scale finite element analysis using the direct numerical simulation (DNS), which describes composite material properties considering individual constituent properties. DNS approach is based on the full microscopic concepts, which can provide detailed information about the local interaction between the constituents and micro-failure mechanisms by separate modeling of each constituent. Various composite materials such as metal matrix composites (MMCs), active fiber composites (AFCs), boron/epoxy cross-ply laminates and 3-D orthogonal woven composites are selected as verification examples of DNS. The effective elastic moduli and impact structural characteristics of the composites are determined using the DNS models. These DNS models can also give the global and local information about deformations and influences of high local in-plane and interlaminar stresses induced by transverse impact loading at a microscopic level inside the materials. Furthermore, the multi-scale models based on DNS concepts considering microscopic and macroscopic structures simultaneously are also developed and a numerical low-velocity impact simulation is performed using these multi-scale DNS models. Through these various applications of DNS models, it can be shown that the DNS approach can provide insights of various structural behaviors of composite structures.
연구목적: 본 연구의 목적은 메타버스 내 일어나고 있는 범죄유형을 살펴보고, 이에 대한 경찰의 치안전략 수립과 형사사법 기관의 범죄예방 및 법적제재 방안을 강구하기 위함이다. 연구방법: 메타버스 내 범죄유형 분류를 위해 선행연구 조사결과와 현재 발생하고 있는 사건사례 등을 통하여 범죄유형을 분석하였다. 연구결과: 메타버스 내 일어나고 있는 범죄는 대부분 로블록스나 제페토 등 게임 내에서 이루어지는 경우가 많다. 게임 이용자들은 10대가 대부분을 차지하고 있다. 유형별로 보면 성범죄나 폭력범죄, 명예훼손 등은 10대들이 많지만, 저작권침해 및 가상화페를 이용한 자금세탁이나 사기 등에 대해서는 전문가들이 포함되어 있는 것으로 파악되었다. 결론: 메타버스 내 범죄유형의 다양화로 인한 피해사례가 발생함에 따라 경찰의 치안전략 수립과 법적 제재와 법개정을 할 수 있는 제도적 보완장치가 마련되어야 할 것이다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.