• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권6호
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• pp.825-834
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• 2022

The effectiveness and accuracy of the strain-based approach applied for analysis of two kinds of heterogeneous hollow cylinders subjected to thermal and mechanical loads are examined in this study. One is a multilayer cylinder in which the material in each layer is assumed to be linearly elastic, homogeneous and isotropic. Another is a hollow cylinder made of functionally graded materials with arbitrary gradient. The steady state condition without heat generation is considered. A sector in-plane finite element in the polar coordinate system based on strain approach is used. This element has only three degrees of freedom at each corner node. Analytical solutions available in the literature are presented to illustrate the accuracy of the sector element used. The obtained results for displacements and stresses are shown to be in good agreement with the analytical solutions.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권6호
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• pp.673-691
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• 2018

The main goal of this research is to examine the in-plane and out-of-plane forced vibration of a curved nanocomposite microbeam. The in-plane and out-of-plane displacements of the structure are considered based on the first order shear deformation theory (FSDT). The curved microbeam is reinforced by functionally graded carbon nanotubes (FG-CNTs) and thus the extended rule of mixture is employed to estimate the effective material properties of the structure. Also, the small scale effect is captured using the strain gradient theory. The structure is rested on a nonlinear orthotropic viscoelastic foundation and is subjected to concentrated transverse harmonic external force, thermal and magnetic loads. The derivation of the governing equations is performed using energy method and Hamilton's principle. Differential quadrature (DQ) method along with integral quadrature (IQ) and Newmark methods are employed to solve the problem. The effect of various parameters such as volume fraction and distribution type of CNTs, boundary conditions, elastic foundation, temperature changes, material length scale parameters, magnetic field, central angle and width to thickness ratio are studied on the frequency and force responses of the structure. The results indicate that the highest frequency and lowest vibration amplitude belongs to FGX distribution type while the inverse condition is observed for FGO distribution type. In addition, the hardening-type response of the structure with FGX distribution type is more intense with respect to the other distribution types.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.99-106
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• 2014

합리적인 온도 설계하중을 연구하기 위하여, 실제 크기의 콘크리트 슬래브가 없는 강상형 거더 교량 시험체를 제작하였다. 높이에 따라 부착된 18개의 온도 게이지에서 5개월 동안 온도 데이터를 측정하였다. 강상형 거더 교량 시험체의 상단과 하단 사이의 온도 차가 계산되고, 온도 구배 모형이 확률 방법으로 제안되었다. 본 연구에서 제시된 모형은 유로 코드에 의해 제안 된 모델과 비교했을 때 약 97%의 상관관계를 보인다. 따라서, 본 연구의 결과로 제안 된 온도 구배 모델은 온도 설계 하중 계산시 기초 자료로 활용 될 수 있다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.471-478
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• 2000

수 십년 동안 철도는 비교적 짧은 길이의 레일을 신축이음을 두고 연결한 궤도로 건설되었다. 신축 이음은 궤도에 손상과 유지비 증가 등의 많은 단점들을 유발시켰다. 그래서 철도 기술자들은 신축이음부를 제거하는데 관심을 가지게 되었다. 장대레일 궤도는 기존의 레일에 비해 많은 잇점들을 가지게 되었지만, 온도에 의한 갑작스런 횡방향 좌굴이라는 새로운 문제를 야기 시켰다. 본 연구에서는 우선 침목의 영향을 정확히 고려한 장대 레일 궤도의 3차원 해석 모텔과 해석 프로그램을 유한 요소법을 사용하여 개발하여 선형 정적 해석 및 좌굴 해석을 수행할 수 있도록 하였다. 개발된 해석 모델의 특징은 레일요소로 7자유도의 보요소를 사용한 것과 궤도 구성요소의 도심축의 차이를 정확히 고려한 옵셋기법의 사용, 그리고 레일 단면내의 온도 구배를 고려한 것이다. 다음으로, CWRB에 의한 선형 정적해석 및 좌굴해석을 통해, 장대레일 궤도의 거동 및 안정성에대한 다양한 궤도 구성요소들(레일, 도상, 체결재, 침목 등..)의 영향을 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.271-282
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• 2006

지반위에 놓인 콘크리트 슬래브가 온도하중을 받을 때 지반의 전단저항과 슬래브 하부와 지반과의 마찰 등에 의해 생기는 슬래브 하부의 수평저항을 고려하여 지반위에 놓인 콘크리트 슬래브의 거동을 분석하였다. 지반위의 콘크리트 슬래브와 강성도로포장의 해석에 널리 사용되는 탄성지반위의 얇은 판을 이용하여 슬래브 하부의 수평저항을 고려하기 위한 해석 공식을 유도하였다. 이를 이용하여 판요소와 쉘요소를 이용한 유한요소법에 의한 모델을 개발하여 수치해석 결과를 도출하였다. 해석 공식과 수치해석 모델을 이용한 해석 결과를 비교 분석하였고 매우 비슷한 결과가 도출 되는 것을 알 수 있었다. 슬래브의 상부와 하부에 온도 차이가 있을 때와 슬래브의 온도가 전체적으로 감소할 때, 콘크리트 슬래브의 응력 분포에 슬래브 하부의 수평저항이 미치는 민감성을 여러 가지의 다른 슬래브의 두께, 탄성계수, 그리고 지반의 수직탄성계수 등을 고려하여 분석하였다. 해석 결과에서 온도하중을 받을 때 슬래브 하부의 수평저항은 슬래브의 응력에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제9권5호
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• pp.105-111
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• 2000

Micronization of sensor is a trend of the silicon sensor development with regard to a piezoresistive silicon pressure sensor, the size of the pressure sensor diaphragm have become smaller year by year, and a microaccelerometer with a size less than 200~300${\mu}{\textrm}{m}$ has been realized. Over the past four or five years, numerical modeling of microsensors and microstructures has gradually been developed as a field of microelectromechanical system(MEMS) design process. In this paper, we study some of the micromachining processes of single crystal silicon(SCS) for the microaccelerometer, and their subsequent processes which might affect thermal and mechanical loads. The finite element method(FEM) has been a standard numerical modeling technique extensively utilized in structural engineering discipline for component design of microaccelerometer. Temperature rise sufficiently low at the suspended beams. Instead, larger temperature gradient can be seen at the bottom of paddle part. The center of paddle part becomes about 5~2$0^{\circ}C$ higher than the corner of paddle and suspended beam edges.

• 접착 및 계면
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• 제4권2호
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• pp.1-9
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• 2003

Epoxy-amine liquid prepolymers are extensively applied onto metallic substrates and cured to obtain painted materials or bonded joint structures. Overall performances of such systems depend on the created interphase between the organic layer and the substrate. When epoxy-amine liquid mixtures are applied onto more or less hydrated metallic oxide layer, concomitant amine chemical sorption and hydroxide dissolution appear lending to the chelate formation. As soon as the chelate concentration is higher than the solubility product, these species crystallize as sharp needles. Moreover, intrinsic and thermal residual stresses are developed within painted or bonded systems. When residual stresses are higher than the organic layer/substrate adhesion, buckling, blistering, debonding may occur leading to a catastrophic drop of system performances. Practical adhesion can be evaluated with either ultimate parameters (Fmax or Dmax) or the critical strain energy release rate, using the three point flexure test (ISO 14679-1997). We observe that, for the same system, the ultimate load decreases while residual stresses increase when the liquid/solid time increases. Ultimate loads and residual stresses depend on the metallic surface treatment. For these systems, the critical strain energy release rate which takes into account the residual stress profile and the Young's modulus gradient remains quite constant whatever the metallic surface treatment was. These variations will be discussed and correlate to the formation mechanisms of the interphase.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권8호
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• pp.2960-2973
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• 2022

Since Fukushima nuclear power plant (NPP) accident in 2011, the importance of research on various severe accident phenomena has been emphasized. Particularly, detailed analysis of combustion risk is necessary following the containment damage caused by combustion in the Fukushima accident. Many studies have been conducted to evaluate the risk of local hydrogen concentration increases and flame propagation using computational code. In particular, the potential for combustion by local hydrogen concentration in specific areas within the containment has been emphasized. In this study, the process of flame propagation generated inside a reactor core to containment during a loss of coolant accident (LOCA) was analyzed using MELCOR 2.1 code. Later in the LOCA scenario, it was expected that hydrogen combustion occurred inside the reactor core owing to oxygen inflow through the cold leg break area. The main driving force of the oxygen intrusion is the elevated containment pressure due to the molten corium-concrete interaction. The thermal and mechanical loads caused by the flame threaten the integrity of the containment. Additionally, the containment spray system effectiveness in this situation was evaluated because changes in pressure gradient and concentrations of flammable gases greatly affect the overall behavior of ignition and subsequent containment integrity.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권3호
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• pp.42-50
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• 2020

우주용 적외선 센서의 탑재 교정용 흑체 시스템은 궤도상에서 센서 출력특성 교정을 위해 다양한 기준온도에서 한정된 개수의 온도센서로부터 고정밀의 대표표면온도 추정이 가능해야 한다. 본 논문에서 제안된 흑체 시스템은 흑체 가열 후 잔열 수송을 위한 히트파이프를 흑체 후면 중앙의 일체형 플랜지에 결합하는 방식을 적용하였다. 따라서 흑체 표면온도구배 최소화와 함께 원형 대칭 형태의 온도구배를 얻을 수 있어 표면온도 추정이 용이하면서도 발사 및 궤도환경에서 하중이 가해지더라도 안정적인 히트파이프 접속부를 갖도록 하며, 복수의 히트파이프 적용에 따른 Fail Safe 설계가 가능하도록 한다. 또한 온도센서 부착작업이 용이하도록 센서를 흑체 외부 표면에 적용하더라도 높은 정확도로 표면온도 추정이 가능하다. 본 논문에서 제안된 흑체 시스템의 설계 유효성 입증을 위해 궤도 열해석을 수행하였으며, 해석결과를 기반으로 온도센서 개수 및 위치에 따른 대표표면온도 추정을 실시하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제6권1호
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• pp.20-26
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• 2002

The purpose of this study is preventing the stick, scuffing, scratch between piston and cylinder in advance, and obtaining data for duration test in actual engine operation. The temperature gradient in cylinder bore according to coolant temperature were measured using $1.5{\ell}$ class diesel engine. 20 thermocouples were installed 2mm deep inside from cylinder wall near top ring of piston in cylinder block, at which points major thermal loads exist. It is suggested as proper measurement points for engine design by industrial engineers. Under full load and $70^{\circ}$, $80^{\circ}C$ and $90^{\circ}C$ coolant temperature conditions, the temperature in cylinder block and engine oil increased gradually according to the increase of coolant temperature, the siamese side temperature of top dead center is $142^{\circ}C$ in peripheral distribution, that is about $20^{\circ}C$ higher than that at thrust, anti-thrust, and rear side temperature, respectively. The maximum pressure of combustion gas in $70^{\circ}C$ coolant temperature is about 2 bar lower than those of $80^{\circ}C$ and $90^{\circ}C$ coolant temperature. The engine torque in $80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$ coolant temperature condition is about 4.9Nm higher than that of $70^{\circ}C$ coolant temperature.