• Advances in nano research
• /
• 제11권6호
• /
• pp.581-593
• /
• 2021

This model is proposed to describe the buckling behavior of Carbon Nanotubes (CNTs) embedded in an elastic medium taking into account the combined effects of the magnetic field, the temperature, the nonlocal parameter, the number of walls. Using Eringen's nonlocal elasticity theory, thin cylindrical shell theory and Van der Waal force (VdW) interactions, we develop a system of partial differential equations governing the buckling response of CNTs embedded on Winkler, Pasternak, and Kerr foundations in a thermal-magnetic environment. The pre-buckling stresses are obtained by applying airy's stress function and an adjacent equilibrium criterion. To estimate the nonlocal critical buckling load of CNTs under the simultaneous effects of the magnetic field, the temperature change, and the number of walls, an optimization technique is proposed. Furthermore, analytical formulas are developed to obtain the buckling behavior of SWCNTs embedded in an elastic medium without taking into account the effects of the nonlocal parameter. These formulas take into account VdW interactions between adjacent tubes and the effect of terms involving differences in tube radii generally neglected in the derived expressions of the critical buckling load published in the literature. Most scientific research on modeling the effects of magnetic fields is based on beam theories, this motivation pushes me to develop a cylindrical shell model for studying the effect of the magnetic field on the static behavior of CNTs. The results show that the magnetic field has significant effects on the static behavior of CNTs and can lead to slow buckling. On the other hand, thermal effects reduce the critical buckling load. The findings in this work can help us design of CNTs for various applications (e.g. structural, electrical, mechanical and biological applications) in a thermal and magnetic environment.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.13-22
• /
• 2013

이 연구는 3개의 미지변수를 갖는 변단면 기하 비선형 보의 수치해석 방법에 관한 연구이다. 3개의 미지변수를 갖는 보를 변화위치 집중하중이 작용하는 회전-이동지점 보로 선택하였다. 보의 변단면은 휨 강성이 부재축을 따라 함수적으로 변화하는 변단면으로 선택하였다. 이러한 보의 기하 비선형 거동을 지배하는 연립 1계 미분방정식들을 Bernoulli-Euler 보 이론으로 유도하였다. 이 미분방정식들을 반복법을 이용하여 미지변수들을 산정할 수 있는 수치해석 방법을 개발하였다. 전형적인 수치해석 예를 통하여 새로운 수치해석 방법의 과정을 분석하였다. 이 연구의 이론을 검증하기 위하여 실험실 규모의 실험을 실행하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.635-644
• /
• 1994

혐기성 소화에 비해 낮은 시설비 및 공정의 안정성 등의 장점으로 중소규모 하수처리장의 슬리지 처리에 적합한 호기성 소화의 상징액내 영양염류 농도를 예측하기 위하여, 본 연구에서는 질소 및 인의 거동 관찰로 주요반응을 규정하고 물질수지를 고려해서 연립미분방정식 형태로 수학적 모형을 수립하였다. 하수처리장의 폐활성슬러지를 시료로 하여 초기 고형물 농도 수준을 다르게 한 회분식 호기성 소화조를 온도 $20^{\circ}C$, pH $7{\pm}0.5$의 조건에서 운영하였고, 반응계수 추정을 위하여 비선형 회귀분석을 실시하였다. 수립된 모형은, Biomass-N, 용존 유기질소, $NH_4{^-}$-N, $NO_x{^-}$-N과 Biomass-N, 용존 유기인, $PO_4{^-}$-P와 같은 영양염류의 거동 예측이 가능하였다. 모의실험으로 고형상의 영양염류보다 용존상 영양염류가, 질소보다는 인이 상징액에 미치는 영향이 크다는 것을 보였다.

• 에너지공학
• /
• 제26권2호
• /
• pp.64-72
• /
• 2017

중동지역 환경에 적합한 70 W급 LED 조명등의 성능분석을 집중변수모델을 이용하여 수행하였다. LED 조명등은 발열기판, 히프파이프, 방열판으로 구성된다. LED 조명등을 4개의 물체로 구분하고, 각각에 대해 에너지평형을 적용하여, 4개의 연립 비선형미분방정식 형태의 집중변수모델을 수립하였다. 연립 방정식의 해는 Runge-Kutta법을 이용하여 구하였다. 집중변수모델의 대류열전달계수는 다차원해석을 통하여 구하였으며, 실험결과와 비교한 결과, 발열기판은 $1.5^{\circ}C$, 상부방열판에서 $1.8^{\circ}C$의 오차를 가지며, 상대오차는 약 0.6 %임을 확인하였다. 이 모델을 이용하여 대기온도가 $55^{\circ}C$인 정상 운전조건, 태양광만 주어질 때의 조건, 태양광이 주어진 상태에서의 비정상 운전조건, 상부방열판이 없는 경우 등에 대한 온도분포분석을 수행하였다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제96권1호
• /
• pp.40-47
• /
• 2007

본 연구는 전라북도 진안 지역의 낙엽송을 대상으로 지위지수 추정과 지위지수곡선 유도 및 간재적식 개발을 목적으로 하였다. 지위지수에 대한 식은 대수차분 방정식에 의해 개발되었다. 기초 연령 40년으로 한 다형 지위지수 패밀리 곡선은 Schumacher 수고 방정식을 기초로 표현하였다. 최적의 간재적 추정식은 $V=0.00260+0.00000399D^2H$로 판명되었다. 이 방정식에 사용한 동시 F-검정에서 추정된 간재적량은 모델 평가에 관한 실측된 간재적량과 유의(${\alpha}=0.05$)하게 다르지 않음을 보여주었다. 지위지수 곡선과 재적 추정식의 결과는 지위와 수확표 조제시 기초 자료로 제공할 수 있고, 진안지역 낙엽송 임분의 지역 산림경영에 사용될 수 있을 것이다.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
• /
• 대한의용생체공학회 1998년도 추계학술대회
• /
• pp.249-250
• /
• 1998

In this study, we modeled moving-actuator type Total Artificial Heart (TAH) with cardiovascular system as a form of electric circuit. The bronchial circulation, important for the imbalance between the left cardiac output and the right one, was considered and added to the model. In the model, the relations of hemodynamic variables, just as blood pressures, volumes, or flow rates of each part of body, can be expressed as simultaneous first order ordinary differential equations. To solve the equations by the numerical analysis, Runge-Kutta forth order approximation method was adopted. The simulation software (SimTAH), implemented in C++ as a window-based application program, was developed to display the hemodynamic variables and to receive control inputs from users. SimTAH was evaluated by comparison of the simulation results with the results of mock-circulation tests, in vitro.

• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.47-55
• /
• 2005

Infrared heating has been traditionally used in industrial applications for processes such as dehydration of food industrial. This heating method involves the application of radiation in the wavelength range of 2 to 50 micrometers. In this work, simultaneous heat balance equations were developed to simulate the infrared radiation heating of agricultural products. The equations assume that moisture diffuses to the outer boundaries of the material in liquid form and evaporation occurs at the surface of the agricultural products. Energy for moisture evaporation is supplied by the infrared radiant energy. The optimum temperature and drying time for the best drying conditions of changing the red peppers with the moisture content of 18% and the restore rate of 80~85% are $80^{\circ}C$ and 44 hours. The performance of radiation tubes coating with the radiation paint developed in this research has the energy of $2.27{\times}103W/m^2{\mu}m$, $150^{\circ}C$ within the scope of radiation wave length of $2{\sim}30{\mu}m$ and has the radiation 0.92~0.93, which is superior to the general radiation tubes. The extinction coefficient according to the band pass filter using the 4 flux theory ha higher dependability on wave length, accounting for $2{\sim}17{\mu}m$ and $5{\times}105{\sim}106m-1$. A comparison between the theoretical energy transfer whose figures are interpreted according to 4 flux theory and the experimental energy transfer of far infrared dryer leads to the findings of the agreement less than 5%.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.129-138
• /
• 2012

이 연구는 조합하중을 받는 변단면 변화곡선 보의 기하 비선형 수치해석 방법에 관한 연구이다. 보의 좌단은 회전지점이고 우단은 마찰이 없는 활동(滑動)지점으로 지지되어 있어 하중이 작용하면 보의 축방향 길이가 증가하여 평형상태를 이룬다. 조합하중은 회전지점에 작용하는 모멘트 하중과 집중하중을 고려하였다. 보의 단면은 휨 강성이 부재축을 따라 함수적으로 변화하는 변단면으로 선택하였다. 이러한 보의 비선형 거동을 지배하는 연립 미분방정식을 Bernoulli-Euler 보 이론으로 유도하였다. 이 미분방정식을 반복법으로 수치해석하여 보의 정확탄성곡선을 산정하였다. 이 연구의 이론을 검증하기 위하여 실험실 규모의 실험을 실행하였다.

• 멤브레인
• /
• 제13권1호
• /
• pp.20-28
• /
• 2003

본 연구에서는, 혈관 내 폐 보조장치를 설계할 때 혈액의 압력손실에 대한 영향을 받지 않는 최적의 설계조건을 찾기 위하여 압력손실을 예측할 수 있는 관계식을 유도하고자 하였다. 정맥 내경의 직경을 3 cm로 고정하고 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 측정하였으며 실험에 의하여 얻어진 압력손실과 장치의 전면면적과의 상관관계를 curve fitting을 통하여 유도하였고, 유도되어진 관계식을 이용하여 정맥 내에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 예측하였다. 그리고 실험을 통하여 예측되어진 값과 비교 검토하여 유사성을 찾고자 하였다. 실험결과 장치에서 액체 유속의 변화에 따라 압력손실은 2차 함수 형태로 변화됨을 알 수 있었다. 또한 장치의 전면면적이 감소하면 압력손실은 증가하였고 충진율이 증가하면 압력손실도 증가함을 알 수 있었다. 장치 내에서의 압력손실에 대한 관계식을 장치의 전면면적과 충진율의 함수로 유도할 수 있었으며, 관계식에 의하여 압력손실을 예측할 수 있었다. 또한, 실험에 의한 압력손실과 비교하였을 때 유사한 경향성을 보여 줌으로써 압력손실 예측의 신뢰성을 얻을 수 있었다.

• 전산구조공학
• /
• 제10권1호
• /
• pp.193-200
• /
• 1997

탄성지반상의 원형탱크해석에는 여러방법이 있지만 최근에 널리 사용되는 방법은 유한요소법이다. 그러나 이 방법은 탄성지반상의 탱크해석시 많은 절점수가 필요하게 된다. 이것은 곧 많은 계산기 기억용량 및 계산시간 뿐만 아니라 노력이 필요하게 된다. 본 연구에서는 유사탄성지반보(Analogy of Beam on Elastic Foundation) 및 지반강성행렬(Foundation Stiffness Matrix)을 이용하여 축대칭하중을 받는 축대칭탱크를 뼈대 구조화 할 수 있었다. 또한 이 뼈대 구조를 유한요소로 분할하고, 각 요소 강성행렬(Stiffness Matrix)을 전달행렬(Transfer Matrix)로 전환하여 전달행렬법으로 원형탱크를 해석 할 수 있었다. 유한요소법과 전달행렬법을 탄성지반상의 원형탱크 해석에 적용한 결과 두 해석결과의 차이는 없고, 전달행렬법을 적용한 경우 최종 연립방정식수가 4개로 간략화 되었다.