본 연구에서는 지하공동의 형상과 규모가 공동의 안정성에 미치는 영향을 이론적 해석법과 수치 해석법을 이용하여 평가하였다. 지하 공동의 안정성에 영향을 미치는 제반요소들 중에서 암질, 초기응력의 크기 및 방향 그리고 측압계수가 공동주위에 발생하는 변위, 응력집중 그리고 소성영역의 크기와 범위에 미치는 영향을 중심으로 안정성을 평가하였다. 이론적 해석법을 이용하여 공동 벽면의 형상변화에 따른 응력집중계수의 변화를 분석하였으며 공동 벽면에서의 응력집중계수는 벽면의 곡률반경에 반비례하여 나타났다. 수치 해석법을 이용한 매개변수연구를 통하여 공동의 형상과 크기 변화에 따라서 제반요소들이 나타내는 특징들을 비교 평가하였다. 위 제반요소들이 나타내는 특징들을 지하비축공동 형상으로 널리 사용되고 있는 마제형 공동에 적용하여 측압계수와 공동단면의 비가 공동주위에 발생하는 최대변위의 변화 및 소성영역의 발달 양상에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구를 통하여 현재 건설되고 있는 국내 지하저장공동의 공동단면의 비는 공동이 위치할 현장의 측압계수조건에 따라서 안정성의 커다란 문제 없이도 공동의 높이 증가에 의한 공동의 단면적 증가가 경제적으로 가능함을 알수 있었다.
본 연구에서는 의료 치료용으로 고강도 집속 초음파를 발생시킬 수 있는 오목한 환상형 배열 트랜스듀서의 구조를 최적설계하였다. 트랜스듀서는 곡률반경으로 40 mm를 가지는 여러 개의 동심원 채널로 이루어진 위상배열 구조이다. 구조 설계를 위해 트랜스듀서의 음장을 해석할 수 있는 이론식을 유도하였으며, 이론식 계산 결과의 타당성을 유한요소해석 결과와 비교함으로써 검증하였다. 배열 트랜스듀서의 기하학적 초점 이외 지점에서의 동적 집속 가능 유무도 함께 확인하였다. 또한 음장 내 원하지 않는 지점에 발생하는 그레이팅 로브의 레벨은 트랜스듀서의 채널수와 주파수와의 관계를 이용하여 개선될 수 있음을 확인하였다. 따라서 정점으로부터 특정 범위 내에 주엽이 존재하면서 그레이팅 로브를 포함한 최대 부엽의 크기를 체계적으로 줄일 수 있도록 트랜스듀서 구조를 최적 설계하였다. 설계된 구조는 모든 집속 지점에서 목표를 만족하는 성능을 보였다.
본 연구에서는 완화된 평형조건을 만족하는 응력함수를 가지는 새로운 3절점 혼합요소를 제안하였다. 전단변형률을 고려한 본 요소는 Hellinger-Reissner 변분이론에 바탕하여 유한요소정식화를 수행하였다. 응력함수는 강체변형모드를 제거하고, 장일치(field consistency) 개념을 이용하여 곡선보의 극한거동에서 가성구속조건들을 억제할 수 있도록 선정하였다. 또한, 3절점 곡선보의 혼합정식화에서 강체변형모드를 제거하면서 동시에 평형방정식을 완전하게 만족하는 응력함수와 응력매개변수를 선정하는 것은 매우 어렵기 때문에 완화된 평형조건을 만족할 수 있는 응력함수를 도입하였다. 해석결과를 통하여, 제안된 3절점 혼합 곡선보요소가 곡선보의 해석에서 세장비와 곡률에 상관없이 매우 빠른 수렴성과 안정적인 거동을 나타냄을 확인할 수 있었으며, 응력분포 계산에 있어서도 기존 혼합요소보다 뛰어난 성능을 보여주었다.
본 연구에서는 전단변형을 고려한 비대칭 박벽 곡선보의 자유진동해석을 수행할 수 있는 일반이론을 제시하기 위하여, 3차원 연속체에 대한 가상일의 원리로부터 전단변형 효과를 고려하고 비대칭 박벽단면과 ?(Warping)을 포함하는 변위장을 도심 축에 대해 정의한 후 곡선보의 변형도-변위관계로부터 공간 박벽 곡선보의 일반화된 탄성변형에너지와 운동에너지를 새롭게 유도한다. 또한, 전단변형이 고려된 곡선보의 총포텐셜에너지에 대해 변분을 취함으로써 평형방정식과 힘-변위관계를 제시한다. 한편, 제시된 이론에 대해 등매개 보요소를 도입하여 유한요소 정식화를 수행하였으며 곡선보의 동적 거동특성을 조사하기 위하여 전단변형, 곡률효과 그리고 진동모드에 대한 매개변수 연구를 수행한다. 마지막으로, 본 연구의 타당성을 입증하기 위하여, 다양한 해석예제에 대한 3차원 고유진동수를 산정하고 타 연구자들의 결과 및 ABAQUS의 쉘요소를 이용한 해석결과와 비교ㆍ검증한다.
$LilO_3$ 결정에서 최대 출력 30mW의 저출력 CW 반도체레이저에 대한 제2조화파 발생 실험을 실시하였다. 두개의 오목 거울과 두개의 평면 거울로 이루어진 고리형 enhancement 공진기를 이용하여 제2조화파 변환 효율을 증가시켰다. 사용된 오목 거울의 곡률 반경은 50mm 이었고, $LilO_3$ 결정은 길이 5mm와 10mm의 두 개를 사용하였다. 펌핑 출력에 따른 제2조화파의 출력을 측정하고 이론값과 비교 하였다. 794nm의 펌프출력이 28mW 일 때 10mm의 $LilO_3$ 결정에서 $6.6{\mu}W$의 397 nm 출력을 얻을 수 있었다.
도심지간 대용량 전력수송을 담당하는 지중송전케이블의 설비 신뢰성 향상과 공사원가 절감을 위해 적정 포설길이의 결정과 접속함의 최적 배치가 중요하며, 이러한 시스템 설계에 있어서 허용 포설장력과 측압은 여러 중요 요소 중 하나가 된다. 특히, 허용측압 계산과정에서 적용중인 최대 측압값에 대한 실증적 검증과 건정성 확인시험을 통해 케이블 특성에 가장 적정한 값을 도출하고, 실 계통에 적용함으로서 최적 시스템 설계가 구현될 것이다. 따라서 본 연구에서는 지중송전케이블을 관로에 포설시 곡률부에서 발생하는 측압을 여러 case별로 모의할 수 있도록 실증설비를 구축하였고, 실제 작용되는 측면하중을 로드셀을 이용하여 측정하였다. 본 연구결과로 안전율을 고려한 최적의 허용측압이 결정되었으며, 이러한 허용측압의 확대를 통해 장경간 케이블 포설의 이론 정립이 가능하게 되었다.
세분화란 초기 원형 모델의 삼각형 메쉬를 여러 개의 작은 메쉬로 변환하는 기법으로, 간략화 된 모델을 다시 원상태로 표현하기 위해 사용된다. 기존의 보간에 의한 세분화는 전체 모델의 에지에 일률적으로 세분화를 적용하기 때문에, 효과가 적은 부분까지도 세분화가 수행하게 되어 효율이 떨어진다. 본 논문에서는 정점 변화율을 기반으로 에지를 선택하여 세분화를 수행한다. 따라서 원형 메쉬를 변환하여 세분화된 메쉬를 생성할 때, 모델의 각 부분들은 정점 변화율의 차이에 의해 서로 다른 세분화 정도를 가지게 된다. 이 과정을 통해 원형 모델의 곡률 특성이 반영된 세분화를 수행할 수 있게 되고, 전체 모델의 세분화 정도를 조정하는 것도 가능해진다. Abstract The subdivision is a mesh transformation, which makes an original triangle mesh to subdivided meshes. This method is used for recovering original model from simplified model. The existing subdivision based on interpolation is inefficient, because it is targeted for whole edges of mesh model. Therefore, this method applies to non-effective parts. In this paper the subdivision is executed by edge selection based on curvature. When original model is transformed to subdivided model by proposed method, the parts of model has different subdivision degrees by means of the averages of vertex curvature.Proposed method makes it enable subdivision, which deploy characteristics of curvatures of original model and adjusting a degree of subdivision in whole model.
비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 자유진동해석을 수행할 수 있는 엄밀해 및 유한요소 이론을 제시한다. 단순지지된 일축대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 면내 자유진동 모드에 대응하는 엄밀해를 산정하였으며, 곡섬보를 유한요소로 분할하여 요소의 변위장을 요소의 변위벡터의 대하여 축방향 신장조건에서는 3차 그리고 비신장조건에서는 5차의 Hermitian 다항식으로 나타내고, 이를 운동방정식에 대입함으로써 탄성강성행렬과 질량행렬을 유도한다. 또한 본 연구에서 얻어진 엄밀해와 곡선보요소를 이용한 유한요소 해석결과를 ABAQUS 쉘요소를 이용하여 얻어진 결과와 비교 검토함으로써 본 연구의 타당성을 입증한다. 특히 곡선보의 축방향 비신장조건과 두께-곡률효과가 동적거동에 미치는 영향을 조사한다.
A computer program is developed for the prediction of the aerodynamic performance and the noise characteristics in the basic design step of axial flow fan. The flow field and the performance of fan are analyzed by using the streamline curvature computing scheme with total pressure loss and flow deviation models. Fan noise is assumed to be generated due to the pressure fluctuations induced by wake vortices of fan blades and to radiate via dipole distribution. The vortex-induced fluctuating pressure on blade surface is calculated by combining thin airfoil theory and the predicted flow field data. The predicted performances, sound pressure level and noise directivity patterns of fan by the present method are favorably compared with the test data of actual fan. Furthermore, the present method is shown to be very useful in optimizing design variables of fan with high efficiency and low noise level.
The effects of the ratio of warp diameter to filling diameter (${\beta}$-ratio) and warp thread crash on the crimp factor and the yarn curvature were studied theoretically in this paper. The models of 2/2 twill fabric derived square cloth and sinusoidal curved cloth were used for the theoretical analysis. The crimp factors (C) for the models were given theoretically as follows; (1) Derived square cloth(general equation for b) $$C=\frac{(1+{\beta})({\theta}-sin{\theta})}{(1+{\beta})sin{\theta}+{\alpha}}$$ (2) Sihusoidal curved cloth $$C=\frac{(1+{\beta})sin{\theta}\[1+\{\frac{{\pi}(1-cos{\theta})}{4sin{\theta}}\}^2\]+{\alpha}}{(1+{\beta})sin{\theta}+{\alpha}}-1$$ The curvatures(${\kappa}$) for the models were given theoretically as follows; (1) Derived square cloth $${\kappa}=\frac{2}{d_w+d_f}$$ (2) Sinusoidal curved cloth $${\kappa}=\|{^{\;\;\prime\prime} \atop r}(s)\| \\ where \;s=\frac{p^'}{{\pi}}\(u+\frac{k^2u}{4}+\frac{k^2}{8}sin2u\)$$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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