본 논문에서는 응력함수와 Kantorovich method를 이용하여 기저판(substrate)에 인장과 굽힘이 작용할 때 복합재 패치의 3차원 응력을 해석하였다. 면내 방향과 면외 방향의 두 응력함수에 가상 공액일의 법칙(Complementary virtual work principle)을 적용하였으며 복합재 패치의 자유 경계조건과 바닥의 기저판으로부터 전달되는 전단 수직 응력 조건을 부여하였다. 이를 통해서 패치 구조물의 지배방정식을 연립 미분 방정식 형태의 고유치 문제로 변환하여 응력함수를 구하였다. 위 방법의 타당성과 효용성을 검증하기 위한 수치 예제로 cross-ply, angle-ply, quasi-isotropic의 패치 적층 배열을 고려하였으며, 층간 응력함수 값이 자유 경계에서 최고치를 나타내고 패치 중심부로 갈수록 급격히 감소하는 모습을 확인하였다. 제안된 기법은 기저판에 인장하중이 작용하는 경우뿐만 아니라 굽힘 하중이 작용하는 경우에도 정확한 예측이 가능하여, 패치 구조물의 층간 응력을 포함한 3차원 응력을 해석하는데 있어서 효율적인 해석 도구로서 사용할 수 있을 것이라 사료된다.
미분구적법을 이용하여, 전단변형을 고려하지 않은, 단면적이 변하는 비대칭 곡선 보의 면내 자유진동을 해석하였다. 다양한 경계조건 및 굽힘 각에 따른 진동수를 계산하였고, 그 결과를 다른 수치해석들과 비교하였다. 미분구적법은 비교적 적은 요소를 사용하고도 정확한 해석결과를 보여준다.
미분구적법을 이용하여 전단변형을 고려하지 않은 단면적이 변하는 곡선 보의 면내 자유진동을 해석하였다. 다양한 경계조건 및 굽힘 각에 따른 진동수를 계산하였고, 그 결과를 다른 수치해석들과 비교하였다. 미분구적법은 비교적 적은 요소를 사용하고도 정확한 해석결과를 보여주었고, 수정된 결과를 추가적으로 제시하였다.
To analyze and predict crack initiation position and propagation directions on the spot welded area are very important for strength design of the automobile body structure. It is necessary to test by method considering random loads with variable amplitude for strength design of vehicle body structure, because driving cars are actually subjected to random loads with variable amplitude in the road. Although this condition, nearly all tests haute been performed under constant load conditions in the laboratory because it is impossible to replay like an actual conditions. In this study, using in-plane bending type specimens, the overload factor affecting on the fatigue strength, crack initiation and propagation directions of spot-welded specimens have been studied.
According as the member of the automobile body structure have been thinned their thickness and have become high strength, each part of the body structure has been put more severe stress condition. And, because fatigue strength of the spot welded lap joint is influenced by its geometrical and mechanical factors, welding condition and etc., there needs a quantitative and systematic evaluation method for them. In this study, by considering nugget edge of the spot weld part of the IB-type spot welded lap joint under tension-shear load to the ligament crack. fatigue strength of various IB-type spot welded lap joints was estimated with the stress intensity factor(S.I.F.) KIII which is fracture mechanical parameter. We could find that fatigue strength evaluation of the IB-type spot welded lap joints by KIII is more effective than the maximum principal stress ($\sigma$1max) at edge of the spot weld obtained from FEM analysis.
There is an indispensable need for force calibration for quantitative nanoscale force measurement using atomic force microscopy. Calibrating the normal force is relatively straightforward, whereas doing so for the lateral force is often complicated because of the difficulty in determining the optical lever sensitivity. In particular, the lateral force calibration of a colloidal probe in a liquid environment often has a larger uncertainty as a result of the effects of the epoxy, the location of the colloidal particle on the cantilever, and a decrease in the quality factor. In this work, the lateral force of a colloidal probe using a reference cantilever with a known spring constant was calibrated in a liquid environment. By obtaining the spring constant and the lateral sensitivity at the equator of a spherical colloidal particle, the damage to the bottom surface of the colloidal particle could be eliminated. Further, it was shown that the effect of the contact stiffness on the determination of the lateral spring constant of the cantilever could be minimized. It was concluded that this method can be effectively used for the lateral force calibration of a colloidal probe in a liquid environment.
The factor affecting on the fatigue strength of spot welded specimen have been studied. To analyze and predict crack initiation position and propagation directions on the spot welded area are very important for strength design of the automobile body structure. In fact, there are a various of loads in running automobile but, it is impossible to replay like an actual conditions in the laboratory. So, in this study tensile-shear type and in-plane bending type specimens were used in fatigue test and includes an analysis of fatigue crack initiation position and propagation directions about earth specimens. The results obtained in the present study are summarized as follows: 1. In tensile-shear type fatigue test, the region of fatigue crack initiation position was affected by out-of-plane bending deformation due to bending angle. 2 In in-plane bending type fatigue test, the behavior of fatigue crack initiation position and propagation derections due to angle between upper plate and lower plate was dominated by magnitude of in-plane bending moment.
Because welding residual stress is formidable result in electric resistance spot welding process, and it detrimentally affect to fatigue crack initiation and growth at nugget edge of spot welded la p joints, it should be considered in fatigue analysis. Thus, accurate prediction of residual stress is very important. In this study, nonlinear finite element analysis on welding residual stress generated in process of the spot welding was conducted, and their results were compared with experimental data measured by X-ray diffraction method. By using their results, the maximum principal stress considered welding residual stress at nugget edge of the spot welded lap joint subjected to tension-shear load was calculated by superposition method. And, the $\Delta$P- $N_f$ relations obtained through fatigue, tests on the IB-type spot welded lap joints was systematically rearranged with the maximum principal stress considered welding residual stress. From the results, it was found th2at fatigue strength of the IB-type spot welded lap joints could be systematically and more reasonably rearranged by the maximum principal stress($\sigma$1max-res considered welding residual stress at nugget edge of the spot welding point.
표면효과익선이란 동체의 날개가 해수면 가까이 비행할 때 수면과 날개 사이에서 양력이 증가되는 표면효과를 이용하는 에너지 절약형 선박이다. 표면효과익선은 낮은 고도로 공기 중에서 비행하여야 되므로 박판으로 이루어져야 한다. 그러므로, 표면효과익선 구조에서 외판의 두께는 얇고 가벼우며 Stringer와 Frame등의 보강재는 외판에 비하여 단면적이 훨씬 크다. 이와 같은 구조에 있어서는 외판이 면내방향의 하중을 받으면 박판인 외판은 순전단장에 가깝게 된다. 이와같이 외판과 큰 단면적을 갖는 String를 서로 조합하여 이루어진 구조는 표면효과익선 구조물의 구조응답해석이 가능하다. 본 연구에서는 기본설계 단계에서 간단하게 기체 구조강도해석을 할 수 있는 기존의 해석적인 방법으로 동체와 표면익의 구조강도를 계산할 수 있는 해석적인 방법을 제시하였다.
부유식 해양구조물은 설계수명동안 파랑에 의한 압축력, 굽힘하중, 전단력 등의 작용으로 인해 좌굴이 발생할 가능성이 높다. 이는 부재의 면내 강성 저하를 유발하여 국부 구조물 뿐만 아니라 전체구조의 최종강도에도 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 부유식 진자형 파력발전장치의 수실부와 감쇠판을 연결하는 원통부재의 최종강도에 대해 조사하였다. 탄성좌굴해석을 통해 얻어진 1차 좌굴모드를 초기처짐으로 가정하여 탄소성대변형해석을 수행하였으며 최종강도 특성을 바탕으로 부유식 파력발전장치의 연결부인 원통부재의 최적설계인자를 도출하였다. 이를 통해, 원통부재의 직경을 크게하거나, 판의 두께를 두껍게 하는 방법과 보강재를 사용하여 단면적을 크게하는 것이 최종강도를 증가시킬 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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