• Geomechanics and Engineering
• /
• 제29권1호
• /
• pp.53-63
• /
• 2022

Simplified analytical solutions are developed for the dynamic analyses of an axially loaded pile foundation embedded in a transverse-isotropic, fluid-filled, poro-visco-elastic soil with rigid substratum. The pile is modeled as a viscoelastic Rayleigh-Love rod, while the surrounding soil is regarded as a transversely isotropic, liquid-saturated, viscoelastic, porous medium of which the mechanical behavior is represented by the Boer's poroelastic media model and the fractional derivative model. Upon the separation of variables, the frequency-domain responses for the impedance function of the pile top, and the vertical displacement and the axial force along the pile shaft are gained. Then by virtue of the convolution theorem and the inverse Fourier transform, the time-domain velocity response of the pile head is derived. The presented solutions are validated, compared to the existing solution, the finite element model (FEM) results, and the field test data. Parametric analyses are made to show the effect of the soil anisotropy and the excitation frequency on the pile-soil dynamic responses.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제14권1호
• /
• pp.105-115
• /
• 2011

유체를 포함하는 혼합 매질에서의 탄성파 고유 감쇠에 대한 다양한 메커니즘 중, 탄성파 전파 시 고체와 유체 사이에서의 상대적 운동은 가장 중요한 감쇠 메커니즘 중의 하나이다. 선행 연구에서는 얼음의 미세 공극 안에 존재하는 소금물이 초음파의 전파에 미치는 영향을 분석하기 위하여 얼음과 소금물이 공존하는 매질에서 초음파 전파 실험하였다. 부분적으로 동결된 소금물에서 각기 다른 온도에서의 초음파 감쇠의 물리적인 메커니즘을 350 ~ 600 kHz의 주파수 대역에서 규명하기 위하여, Biot 이론에 입각한 다공성의 탄생 모델을 도입하여 초음파의 전파를 측정하였다. 고체상은 얼음으로, 액체상은 소금물로 가정한 뒤 펄스 핵자기공명기술로 측정한 유체의 성질을 이용하여 각각의 온도에서의 공극률을 계산한 결과, 실험으로 측정한 감쇠값은 500 kHz에서 계산된 고유 감쇠값과 다르게 나타났으며 이는 squirt -flow 메커니즘과 파의 산란 효과와 같은 다른 감쇠 메커니즘도 고려해야 한다는 것을 의미한다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제10권4호
• /
• pp.437-454
• /
• 2016

Wellbore instability problem is one of the main problems that met frequently during drilling, particularly in high temperature, high pressure (HPHT) formations. There are large amount of researches about wellbore stability in HPHT formations, which based on the thermo-poroelastic theory and some achievements were obtained; however, few studies have investigated on the fully coupled thermo-poroelastoplasticity analysis of wellbore stability, especially the analysis of wellbore stability while the filter cake formed. Therefore, it is very necessary to do some work. In this paper, the three-dimensional wellbore stability model which overall considering the effects of fully coupled thermo-poroelastoplasticity and filter cake is established based on the finite element method and Drucker-Prager failure criterion. The distribution of pore pressure, wellbore stress and plastic deformation under the conditions of different mud pressures, times and temperatures have been discussed. The results obtained in this paper can offer a great help on understanding the distribution of pore pressure and wellbore stress of wellbore in the HPHT formation for drilling engineers.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제21권5호
• /
• pp.999-1016
• /
• 2016

This study presents free vibration of beam made of porous material. The mechanical properties of the beam is variable in the thickness direction and the beam is investigated in three situations: poro/nonlinear nonsymmetric distribution, poro/nonlinear symmetric distribution, and poro/monotonous distribution. First, the governing equations of porous beam are derived using principle of virtual work based on Euler-Bernoulli theory. Then, the effect of pores compressibility on natural frequencies of the beam is studied by considering clamped-clamped, clamped-free and hinged-hinged boundary conditions. Moreover, the results are compared with homogeneous beam with the same boundary conditions. Finally, the effects of poroelastic parameters such as pores compressibility, coefficients of porosity and mass on natural frequencies has been considered separately and simultaneously.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.10-15
• /
• 2010

Cortical bone is composed of an osteon, which is a subunit of the cortical bone. At the center of the osteon, Haversian is located and it consists of blood vessels and nerves. Osteon is known to be inclined 5 to 15 degrees with respect to the long axis of a cortical bone, but the reason why it is inclined is not clear. Using the poroelastic calculation provides the pore pressure varies at the lacunar-canalicular network from -200KPa to 200KPa. This estimation is close to the result shown in the previous literature and it helps further cell culture experiment for elucidating the bone remodeling process.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제49권5호
• /
• pp.503-516
• /
• 2023

In the current examination, a trigonometric shear deformation theory is hired to govern natural frequencies of a functionally graded porous microplate which is covered by two nanocomposite layers. The properties of the structure are varied based on the specified patterns. Utilizing the modified form of couple stress theory for taking the scale effect into account in conjunction with Hamilton's principle, the motion equations are obtained. Then, they are solved via Fourier series functions as an analytical approach. After confirming the results' accuracy, various parameters' effect on the results is investigated. Designing and manufacturing more efficient structures, especially those that are subjected to multi-physical loads can be accounted as findings of this work.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.117-131
• /
• 2006

한국의 고준위폐기물 기준 처분 시스템의 공학적 방벽에서의 T-H-M(Thermo-Hydro-Mechanical) 거동 실증을 위한 KENTEX(KAERI Engineering-scale T-H-M Experiment for Engineered Barrier System)실험 장치를 대상으로 열-수리-역학 연동현상 해석을 하여 온도, 포화도 및 응력의 변화를 예측하였다. 그리고 이들 변수와 열-수리-역학의 연동현상에 사용된 세물성법칙인 탄성물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙과의 관계를 분석하였다. 열-수리-역학 연동현상을 계산하는 데는 상용 유한요소 코드인 ABAQUS를 사용하였다. 열 계산에서 벤토나이트 내 온도는 히터 가열 후 초기에는 급격히 증가하다가 얼마의 시간이 경과한 후에는 거의 일정한 값에 도달하였다. 이 도달시간은 약 37.5일로 반경방향의 모든 지점(H=0.68m 일때)에서 정상상태에 도달한 것을 알 수 있었다. 즉, 히터와 벤토나이트 경계면에서는 $90^{\circ}C$, 벤토나이트와 외부 셀 경계면에서는 약 $70^{\circ}C$를 유지하였다. 열-수리-역학 연동현상 계산에서 시간에 따른 벤토나이트 포화도는 탄성 물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 세 경우 모두 거의 차이가 없었다. 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과의 비교에서 온도의 증가는 탄성 물성법칙 및 공극탄성 물성법칙 각각에 대해 시간이 경과함에 따라 포화도가 증가함을 초래해 포화가 빨리 진행됨을 알 수 있었다. 특히 히터에 가까운 쪽에서는물이 침투하고 있는 쪽 보다 포화도 증가가 큰 것으로 나타나 벤토나이트가 물로 포화되기 전의초기상태가 온도의 영향을 많이 받는 것을 알 수 있었다. 또한 응력은 세 물성 법칙 모두 시간의 경과에 따라 증가하는 경향을 보이나 탄성 물성법칙의 경우가 다른 두 경우보다 현저한 변화를 보이는데 이는 변형율이 탄성한계를 넘어서도 계속 작용하여 공극비 변화를 고려한 다른 두 물성법칙과 차이가 있음을 나타내고 있다. 그러나 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 경우에 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과를 비교하면 시간이 경과함에 따라 응력은 증가하지만 온도의 변화에 따른 서로의 응력의 차이는 작은 것을 알 수 있다. 즉 온도변화의 영향보다는 시간에 따른 포화도 변화의 영향이 더 큰 것으로 생각된다. 따라서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 온도의 증가로 포화가 빨라지고, 포화도 증가는 응력을 증가시키는 결과를 보이므로 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받고 있는 것으로 이해된다. 그래서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받으므로 탄성과 소성을 동시에 고려할 수 있는 물성법칙을 선택하는 것이 바람직하다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
• /
• 제5권4호
• /
• pp.477-498
• /
• 2018

The main goal of this article is to validate a methodological process in Actran MSC Software, that is based on the Finite Element Method, to evaluate the comfort in the cabin of a regional aircraft and to study the noise and vibrations reduction through the fuselage by the use of innovative materials. In the preliminary work phase, the CAD model of a fuselage section was created representing the typical features and dimensions of an airplane for regional flights. Subsequently, this model has been imported in Actran and the Sound Pressure Level (SPL) inside the cabin has been analyzed; moreover, the noise reduction through the fuselage has been evaluated. An important investigation and data collection has been carried out for the study of the aircraft cabin to make it as close as possible to a real problem, both in geometry and in materials. The mesh of the structure has been built from the CAD model and has been simplified in order to reduce the number of degrees of freedom. Finally, different fuselage configurations in terms of materials are compared: in particular, aluminum, composite and sandwich material with composite skins and poroelastic core are considered.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제15권1호
• /
• pp.645-657
• /
• 2018

The paper aims to analyze the behaviour of torsional type surface waves propagating through fluid saturated inhomogeneous porous media clamped between two inhomogeneous anisotropic media. We considered three types of inhomogeneities in upper anisotropic layer which varies exponentially, quadratically and hyperbolically with depth. The anisotropic half space inhomogeneity varies linearly with depth and intermediate layer is taken as inhomogeneous fluid saturated porous media with sinusoidal variation. Following Biot, the dispersion equation has been derived in a closed form which contains Whittaker's function and its derivative, for approximate result that have been expanded asymptotically up to second term. Possible particular cases have been established which are in perfect agreement with standard results and observe that when one of the upper layer vanishes and other layer is homogeneous isotropic over a homogeneous half space, the velocity of torsional type surface waves coincides with that of classical Love type wave. Comparative study has been made to identify the effects of various dimensionless parameters viz. inhomogeneity parameters, anisotropy parameters, porosity parameter, and initial stress parameters on the torsional wave propagation by means of graphs using MATLAB. The study has its own relevance in connection with the propagation of seismic waves in the earth where fluid saturated poroelastic layer is present.

• 한국추진공학회지
• /
• 제5권4호
• /
• pp.1-11
• /
• 2001

다공성 카본 페놀릭 복합재의 재료상수를 실험데이터로부터 결정하기 위하여 시간의존 이론과 유한요소법을 적용하였다. 이 이론은 Biot 의 상수와 투과율 사이의 관계를 다공성의 함수로 사용하여 기존의 Lee, Salamon, Sullivan[1］의 논문을 수정하였다. 수정된 유한요소 프로그램과 재료의 모델링은 (1) 다공성 재료 이론에 더 충실하고 (2) 새롭게 발견된 해석적 단순함을 포함하고 (3) 재료의 성질을 더욱 정확하게 기술하였다. 실험 데이터에 대한 적용과 비교는 어떻게 재료의 파라미터들이 재료의 응답 즉 온도에 따르는 압력의 크기와 최대치의 위치 지배되는지 명백하게 나타낸다. 특별히 응답이 투과율에 매우 민감하게 나타났다.