전고체전지의 상용화를 위해서는 상온에서 작동이 가능한 고체전해질 개발이 필수적이며 이온전도도가 높은 물질을 채택하여 전고체전지를 제조해야 한다. 따라서, 기존의 옥사이드 계열의 고체의 이온전도도를 높이기 위하여 이종원소가 도핑된 Li7La3Zr2O12 (LLZO)를 필러소재(Al, Nb-LLZO)로 사용하였으며, 상온에서 작동이 가능하도록 Poly(ethylene oxide)/Poly(propylene carbonate) (PEO/PPC) 기반의 가넷형 무기계 고체고분자 전해질을 제조하였다. 이원금속 원소를 도핑한 가넷형 무기계 필러와 PEO/PPC (1:1 비율로 섞인) 고분자를 1:2.4의 비율로 균일하게 교반하여 전해질을 합성해 상온과 60 ℃에서 전고체 전지의 전기학적 성능을 분석하였다. 제조한 복합 전해질은 이원금속의 도핑으로 인하여 이온전도도가 향상되었으며, PEO 단독으로 사용하는 전해질보다 PPC를 1:1로 첨가하였을 때 이온전도도 향상을 도와 60 ℃ 뿐만 아니라 상온에서 전고체 전지의 용량과 용량 유지율이 개선되었음을 확인하였다.
The eight-node 3D solid element is one of the most extensively used elements in computational mechanics. This is due to its simple shape and easy of discretization. However, due to the parasitic shear locking, it should not be used to simulate the behaviour of structural members in bending dominant conditions. Previous researches have indicated that the introduction of incompatible mode into the displacement field of the solid element could significantly reduce the shear locking phenomenon. In this study, an incompatible mode eight-node solid element, which considers both geometric and material nonlinearities, is developed for modelling of structural members at elevated temperatures. An algorithm is developed to extend the state determination procedure at ambient temperature to elevated temperatures overcoming initially converged stress locking when the external load is kept constant. Numerical studies show that this incompatible element is superior in terms of convergence, mesh insensitivity and reducing shear locking. It is also showed that the solid element model developed in this paper can be used to model structural behaviour at both ambient and elevated temperatures.
A FE-(FE-HE)-BE procedure is presented for dynamic analysis of concrete arch dams. In this technique, dam body is discretized by solid finite elements, while the reservoir domain is considered by a combination of fluid finite elements and a three-dimensional fluid hyper-element. Furthermore, foundation rock domain is handled by three-dimensional boundary element formulation. Based on this method, a previously developed program is modified, and the response of Morrow Point arch dam is studied for various conditions. Moreover, the effects of canyon shape on response of dam, is also discussed.
The two-dimensional modeling of the non-stationary thermal state and voltage responsivity of the sensitive elements usually used in solid-state pyroelectric focal plane arrays are presented. Temperature distributions under periodical thermal excitation and the response of the thermal imaging device, which is composed of the pyroelectric sensitive elements mounted on a single silicon substrate, are numerically calculated. The sensitive element consists of a covering metal layer, infrared polymer absorber, front metal contact, sensitive pyroelectric element, the interconnecting column and the bulk silicon readout. The results of the numerical modeling show that the thermal crosstalk between sensitive elements to be critical especially at low frequency (f < 10Hz) of periodically modulated light. It is also shown that the use of our models gives the possibility to improve the design, operating regimes and sensitivity of the device.
Shell finite elements are widely used for the analysis of thin section objects such as sheet metal parts, automobile bodies and et al. due to their computational efficiency. Since many of input data for finite element analysis are given as solid models or triangulated surface models, one should extract midsurface information from these input data initially and then construct shell meshes on the extracted midsurfaces. In this paper, a method of generating shell elements on midsurfaces directly from input models has been proposed, in which midsurface generating process can be omitted. In order to construct shell meshes, the input models should be triangulated on surfaces first, and then tetrahedral elements are generated by using an advancing front method, and finally mid shell surfaces are obtained from tetrahedral meshes. Some examples are given to demonstrate the efficiency of the proposed method.
복합재는 재료 불균질성에 의해 고속 충돌 시 방호성능 자료가 산포한다. 본 연구에서는 다수의 충돌시험으로 복합판재 잔류속도 산포를 확보하고 수치해석으로 예측하는 방법을 정립하였다. 먼저 10개의 동일 시편으로 인장시험을 수행하여 파단변형률 산포를 얻었다. 같은 재료로 제작된 4ply([0/90]s)와 8ply([0/90/0/90]s) GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 복합판재에 FSP(Fragment Simulating Projectile) 고속 충돌시험을 동일 조건에서 다수 수행하여 잔류속도 산포를 얻었다. 인장시험에서 얻어진 파단 변형률 분포를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 충돌속도는 4ply와 8ply 각각 411.7m/s와 592.5m/s이다. 시험 결과와 비교하여 적절한 잔류속도의 산포를 예측할 수 있었다. 추가적으로 복합판재의 경우 Solid요소 대비 Layered Solid요소로 모델링하면 계산시간이 감소되었다.
Over-coating is one of the most popular engineering practices to strengthen Reinforced Concrete (RC) structures, due to the relative quickness and ease of construction. It consists of an external coat bonded to the outer surface of the structural RC element, either by the use of chemical adhesives, mechanical anchor bolts or simply mortar injection. In contrast to these constructive advantages, the numerical estimation of the bearing capacity of the strengthened reinforced concrete element is still complicated, not only for the complexity of modelling a flexible membrane or plate attached to a quasi-rigid solid, but also for the difficulties that raise of simulating any potential delamination between both materials. For these reasons, the standard engineering calculations used in the practice remain very approximated and clumsy. In this work, we propose the formulation of a new 2D solid-layer finite element capable to link a solid body with a flexible thin layer, as it were the "skin" of the body, allowing the potential delamination between both materials. In numerical terms, this "skin" element is intended to work as a transitional region between a solid body (modelled with a classical formulation of a standard quadrilateral four-nodes element) and a flexible coat layer (modelled with cubic beam element), dealing with the incompatibility of Degrees-Of-Freedom between them (two DOF for the solid and three DOF for the beam). The aim of the solid-layer element is to simplify the mesh construction of the strengthened RC element being aware of two aspects: a) to prevent the inappropriate use of very small solid elements to simulate the coat; b) to improve the numerical estimation of the real bearing capacity of the strengthened element when the coat is attached or detached from the solid body.
Over-coating is one of the most popular engineering practices to strengthen Reinforced Concrete (RC) structures, due to the relative quickness and ease of construction. It consists of an external coat bonded to the outer surface of the structural RC element, either by the use of chemical adhesives, mechanical anchor bolts or simply mortar injection. In contrast to these constructive advantages, the numerical estimation of the bearing capacity of the strengthened reinforced concrete element is still complicated, not only for the complexity of modelling a flexible membrane or plate attached to a quasi-rigid solid, but also for the difficulties that raise of simulating any potential delamination between both materials. For these reasons, the standard engineering calculations used in the practice remain very approximated and clumsy. In this work, we propose the formulation of a new 2D solid-layer finite element capable to link a solid body with a flexible thin layer, as it were the "skin" of the body, allowing the potential delamination between both materials. In numerical terms, this "skin" element is intended to work as a transitional region between a solid body (modelled with a classical formulation of a standard quadrilateral four-nodes element) and a flexible coat layer (modelled with cubic beam element), dealing with the incompatibility of Degrees-OfFreedom between them (two DOF for the solid and three DOF for the beam). The aim of the solid-layer element is to simplify the mesh construction of the strengthened RC element being aware of two aspects: a) to prevent the inappropriate use of very small solid elements to simulate the coat; b) to improve the numerical estimation of the real bearing capacity of the strengthened element when the coat is attached or detached from the solid body.
Lanthanides such as La, Gd and Ce have recognized as elements of high level radioactive wastes immobilized by forming solid solution with $CaTiO_3$. For easy forming solid solution between $CaTiO_3$and lanthanides, the combustion synthesis process was applied and the powder characteristics and sinterability were investigated. The proper selection of the type and the composition of fuels are important to get the crystalline solid solution of $CaTiO_3$and lanthanides. When glycine or the mixtures of urea and citric acid with stoichiometric composition was used as a fuel, the solid solution of $CaTiO_3$with $La_2O_3$or $Gd_2O_3$or $CeO_2$was produced very well by the combustion process. The combustion synthesized powder seemed to have a good sinterability with the linear shrinkage of more than 25% up to $1500^{\circ}C$, while that of the solid state reacted powder was less than 10% at the same condition.
Recently, heat-resistant aluminum alloy has been re-focused as a downsizing materials for the internal combustion engines. Heat-resistant Al alloy development and many researches are still ongoing for the purpose of improving thermal stability, high-temperature mechanical strength and fatigue properties. The conventional principle of heat-resistant Al alloy is the precipitation of intermetallic compounds by adding a variety of elements is generally used to improve the mechanical properties of Al alloys. Heat resistant aluminum alloys have been produced by CrW homogeneous solid solution to overcome the limit of conventional heat resistant aluminum alloy. From EPMA, it is found that CrW homogeneous soild solution phases with the size of $50-100{\mu}m$ have been dispersed uniformly, and there is no reaction between aluminum and CrW alloy. In addition, after maintaining at high temperature of 573 K, there is no growth of hardening phase, nor desolved, but CrW still exists as a homogeneous solid solution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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