Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.5
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pp.469-483
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2012
The propagation characteristics of a mechanical wave in human soft tissue depend on its elastic properties. Investigation of these propagation characteristics is of paramount importance because it may enable us to diagnose cancer or tumor from the vibration response of the tissue. This paper investigates and compares displacement patterns generated in soft tissue due to several forms of low-frequency vibration sources placed on a surface. Among vibration sources considered are a normal load, tangential load, and antiplane shear load. We derive analytical expressions for displacements in viscoelastic single layers, and calculate displacement patterns in half space and infinite plate type tissue. Also, we simulate the vibration response of a finite-sized tissue using finite element method. The effects of the type of stress, the size and frequency of vibration sources, and medium boundaries on displacement patterns are discussed.
A flight training simulator of a fully spherical configuration is being developed to precisely and quickly control six degrees of freedom (Dof) motions especially with unlimited rotations. The full-scale simulator should be designed with a lightweight material to reduce inertial effects for fast and stable feedback controls while no structural failure is ensured during operations. In this study, a sandwich composite consisting of glass fiber reinforced plastics and a foam core is used to obtain high specific strengths and specific stiffnesses. T-type stainless steel frames are inserted to minimize the deformation of the sphere curvature. Finite element analysis is carried out to evaluate structural safety of the simulator composed of the sandwich sphere and steel frames. The analysis considers the weights of the equipment and trainee and it is assumed to be 200 kg. Gravity acceleration is also considered. The stresses and displacement acting on the simulator are calculated and the safety is assessed under two different situations.
Park, Jae-Beom;Kim, Dong-Ryun;Kim, Hyung-Geun;Hwang, Tae-Kyung
Composites Research
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v.21
no.3
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pp.9-17
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2008
In this paper, the low velocity impact characteristics of filament winding CFRP pressure vessel was investigated using numerical and experimental methods. The cylinder part of CFRP vessel was impacted using triangular shape impactor which simulated the sharp edge of dropping tools and impact response behavior of CFRP was reviewed. The mechanical behavior, such as deformation and stress distribution, were also predicted by explicit finite element method and the validity of the model was investigated. For the quantitative evaluation of the residual strength of the pressure vessel after impact, a series of the ring specimens was cut from the impacted vessel and its burst pressure was measured by hydraulic pressure hoop tension test. As the results, the relationship between the residual strength degradation and the impact energy was successively obtained and a useful methodology to evaluate quantitatively the impact damage tolerance of CFRP pressure vessel was established.
This study explored the feasibility of replacing a metal link with a carbon fiber/epoxy composite link and assessed its capacity to withstand a given load condition using failure criteria. The micromechanics of failure (MMF) criterion was employed to predict the failure mode of the composite material, and mechanical tests were conducted to obtain reference strength parameters for MMF. The findings revealed that the stress distribution was concentrated near the hole, and weaknesses were found around the hole and at the end of the link under bending conditions. Based on the failure index, matrix tensile failure was predicted at the end of the link, and fiber compression failure occurred near the hole. The methods and results obtained from this study can provide valuable guidelines for assessing the safety of composite materials under specific load conditions when replacing metal parts with carbon fiber/epoxy composites to achieve weight reduction.
With the wide applications of fiber-reinforced composite material in aero-structures and mechanical parts, the design of composite joints have become a very important research area because the joints are often the weakest areas in composite structures. This paper presents an analytical study of the stress distributions in mechanically single-fastened and multi-fastened composite laminates. The finite element models which treat the pin and hole contact problem using a contact stress analysis are described. A dimensionless stress concentration factor is used to compare the stress distributions in composite laminates quantitatively In the case of single-pin loaded composite laminate, the effects of stacking sequence, the ratio of a hole diameter and the width of a laminate (W/D ratio), the ratio of hole diameter and distance from edge to hole (E/D ratio), friction coefficient and clamping force are considered. In the case of multi-pin loaded composite laminate, the influence of the number of pins, pitch distance, number of rows, row spacing and hole pattern are considered. The results show that P/D ratio and E/D ratio affect more on stress distributions near the hole boundary than the other factors. In the case of multi-pin loaded composite laminate, the stress concentration in the double column case is better than the other cases of multi-pin loaded composite laminate.
현재 폴리머 애자의 금구 재질로 사용되고 있는 구상 흑연 주철품(FCD450). 기계 구조용 탄소강(SM20C) 및 알루미늄 합금(A2024)의 압착에 따른 인장파괴하중의 값과 재질고유의 인장시험 등을 통하여 가장 우수한 특성을 보이는 재질을 선정하고자 하였다. 본 실험 결과 기계구조용 탄소강(SM20C)이 압착조건에서는 기계적 특성에서 우수한 재질로 판정이 되었으며, Qs(품질관리지수)를 계산한 결과도 만족한 값을 보였다. 향후 전철용 고분자 장간애자에서는 구상 흑연 주철품(FCD450)으로만 규정되어 있는 금구 재질을 동등 이상의 재질로 규정하는 것이 특성향상에 바람직할 것으로 보여진다.
스트레인 게이지를 이용하여 변형측정을 할 때 온도변화의 영향으로 나타나는 겉보기 변형도와 게이지 상수의 변화에 대하여 설명하였고 실제 측정시 정확한 측정값을 얻기위한 온도보상 방 법에 대하여 기술하였다. 온도변화에 의한 겉보기 변형도의 값은 기계적 하중에 의한 변형도에 비하여 무시할 수 없는 큰 값을 나타내기 때문에 적절한 보상에 의하여 정확한 측정값을 얻어 내야 한다. 항공우주산업, 원자력산업 등의 분야에서 널리 응용되는 극저온 환경에서 겉보기 변 형도와 게이지 상수의 측정결과를 제시하였다. 극저온에서는 자체 온도보상된 스트레인 게이지라 할지라도 대단히 큰 온도영향을 받기 때문에 본시험에서 제시한 바와 같이 측정결과를 온도보 상하여 처리해야만 의미있는 결과를 얻을 수 있다. 본 시험에서 4차식으로 구해진 겉보기 변형 도에 대한 특성곡선과 게이지 상수에 대한 시험결과는 극저온에서 변형을 측정할 때 직접적으로 보상하여 사용될 수 있다.
In this paper, finite thickness and tow phase effects on the mechanical behavior were studied numerically for plain weave textile composites. Unit cell analysis based on a superposition method was employed to simulate uniaxial tensile loading condition and macro-element post-processor was used to reduce computer resource requirement. The effective moduli and micro-stress distribution were calculated for finite thick plain weave composites with phase shifts. Single layer and infinitely thick configurations were also considered for comparison.
복합재 연소관과 노즐을 기계적 체결방법으로 결합하면 결합부위에서 재료의 불연속성과 기하학적 불연속성으로 인한 높은 응력집중이 발생해 구조적으로 매우 취약하게 됩니다. 복합재 연소관의 경우에는 내압을 받는 원통형 구조물이므로 기존의 평판에 대한 연구결과를 그대로 사용할수 없으므로, 이 글에서는 복합재 셀 구조물의 응력 및 파손 해석을 수행할수 있도록 1차전단변형 셀이론을 이용한 유한요소해석 프로그램을 개발하였습니다. 기계적체결부위의 모델링에 대해 검토하였으며 복합재료의 파손평가에 사용되는 여러가지 파손식을 적용해 비교하였습니다. 이 해석 방법을 이용해 복합재 연소관의 적층각, 볼트직경, 연소관의 끝단까지의 길이 등이 파손하중에 미치는 영향을 제시하였습니다
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.10a
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pp.240-240
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2003
V-노치 균열에서 열하중이 작용하는 경우는 비제차형 경계조건의 문제가 되고, 이 조건에 대한 방정식의 일반해를 구하기 위해서 재차형 연립방정식에 대한 일반해(Homogeneous solution)와 비제차형 연립방정식에 대한 특수해(Particular solution)의 두 가지 해를 구할 수 있다. 이들 해는 V-노치 균열에 대한 고유치가 되고 이 고유치가 중복근을 가지게 되는 경우에는 로그항(1n[r])이 나타나게 되고 이 항에 의해서 응력을 무한대로 발산시키므로 이를 대수응력특이성이라 한다. 열하중이 작용할 때 대수응력특이성을 나타내는 로그항의 계수가 영(0)이 되어 대수응력특이성이 사라지게 되므로 V-노치 선단에서의 응력특이성은 고유치와 그에 대한 고유벡터에 의해 결정된다. 본 논문에서는 비정상상태 열하중이 가해지는 등방성 이종재료 내의 V-노치 균열문제에서 패기 각도와 이종재료의 기계적 성질에 의해 결정되는 응력특이성지수를 구하고 이에 대한 응력강도계수를 유한요소해석 프로그램인 ANSYS와 상반일 경로 적분법(RWCIM)을 이용하여 구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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