• Title/Summary/Keyword: 열탄성해석

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Thermoelastic deformation and stress analysis of a FGM rectangular Plate (경사기능재료 사각 판의 열 탄성 변형과 응력 해석)

  • Kim,Gwi-Seop
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.31 no.1
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    • pp.34-41
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    • 2003
  • A Green's function approach is adopted for analyzing the thermoelastic deformation and stress analysis of a plate made of functionally graded materials (FGMs). The solution to the 3-dimensional steady temperature is obtained by using the laminate theory. The fundamental equations for thermoelastic problems are derived in terms of out-plane deformation and in-plane force, separately. The thermoelastic deformation and the stress distributions due to the bending and in-plane forces are analyzed by using a Green’Às function based on the Galerkin method. The eigenfunctions of the Galerkin Green's function for the thermoelastic deformation and the stress distributions are approximated in terms of a series of admissible functions that satisfy the homogeneous boundary conditions of the rectangular plate. Numerical examples are carried out and effects of material properties on thermoelastic behaviors are discussed.

Unsteady Thermoelasic Deformation and Stress Analysis of a FGM Rectangular Plate (경사기능재료 사각 판의 비정상 열 탄생변형과 응력해석)

  • Kim, Kui-Seob
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.32 no.8
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    • pp.91-100
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    • 2004
  • A Green's function approach is adopted for analyzing the thermoelastic deformations and stresses of a plate made of functionally graded materials(FGMs). The solution to the 3-dimensional unsteady temperature is obtained by using the laminate theory. The fundamental equations for thermoelastic problems are derived in terms of out-plane deformation and in-plane force, separately. The thermoelastic deformation and the stress distributions due to the bending and in-plane forces are analyzed by using a Green's function based on the Galerkin method. The eigenfunctions of the Galerkin Green's function for the thermoelastic deformation and the stress distributions are approximated in terms of a series of admissible functions that satisfy the homogeneous boundary conditions of the rectangular plate. Numerical analysis for a simply supported plate is carried out and effects of material properties on unsteady thermoclastic behaviors are discussed.

Analysis of Mechanical Face Seals for Design Purpose. Part II : Thermoelastic, Wearing and Vibrational Effects (설계목적을 위한 기계평면시일의 해석. 제2보 : 열탄성, 마모 및 진동의 영향에 관하여)

  • Kim, Chung Kyun
    • Tribology and Lubricants
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    • v.7 no.1
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    • pp.61-67
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    • 1991
  • 기계평면시일의 접촉 운동면에서 유체가 비압축성이고, 점성의 영향을 받는 경우에 대한 체적누설 유동량과 마찰 토오크를 멱급수의 방법을 이용하여 추정하였다. 본 연구에서 고려되고 있는 설계인자로 시일의 경사도, 접촉 운동면에서의 사인파형, 코우닝, 열탄성 변화량, 마모량, 시일의 스프링 강성도에 따른 축방햐의 변화량을 종합적으로 고려하여 해석하였다. 계산된 결과에 의하면 특히 회전속도가 증가되면 열탄성 변화량에 의한 시일의 누설 마찰 토오크가 커다란 영향을 받고 있는 것으로 나타나고 있다.

Analysis of Mechanical Face Seals for Design Purpose Part II: Thermoelastic, Wearing and Vibrational Effects (설계목적을 위한 기계평면시일의 해석, 제2보: 열탄성, 마모 및 진동의 영향에 관하여)

  • Kim, Chung-Kyun
    • Tribology and Lubricants
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    • v.6 no.2
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    • pp.34-42
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    • 1990
  • 기계명면시일의 접촉 운동면에서 유체가 비압축성이고, 점서의 영향을 받는 경우에 대한 체적 누설 유동량과 마찰 토오크를 멱급수의 방법을 이용하여 추정하였다. 본 연구에서 고려되고 있는 설계인자로 시일의 경사도, 접촉 운동면에서의 사인파형, 코우닝, 열탄성 변화량, 마모량, 시일의 스프링 강성도에 따른 축방향의 변화량을 종합적으로 고려하여 해석하였다. 계산된 결과에 의하면 특히 회전속도가 증가되면 열탄성 변화량에 의한 시일의 누설 유동량과 마찰 토오크는 커다란 영향을 받고 있는 것으로 나타나고 있다.

Residual Stress Distribution on the Fillet Weldment used by Finite Element Method (유한요소법을 이용한 필렛용접 이음부의 잔류응력분포)

  • Kim, Hyun Sung;Woo, Sang Ik;Jung, Kyoung Sup
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.12 no.2 s.45
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    • pp.197-207
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    • 2000
  • A transient heat transfer analysis and thermo-elastic analysis have been performed for the residual stress distribution on the fillet weldment used by finite element method. Specimen is fabricated single-pass fillet welding. This computation was performed for conditions including surface heat flux and temperature dependent thermo-physical properties using by heat input as parameter. Also, cut-off temperature of residual stress estimation by thermo-elastic analysis is determined. The fillet weldment were measured to determined their residual stress distributions for using hole-drilling method. As result, it was found that large tensile residual stress is about material yield strength, and the numerical simulation results for finite element method similar to residual stresses by hole-drilling method and other exiting research. Also, cut-off temperature is effectively determined by temperature which calculated maximum thermal stress equal to material yield strength.

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Characterization of Thickness and Thermoelastic Properties of Interphase in Polymer Nanocomposites using Multiscale Analysis (멀티스케일 해석을 통한 고분자 나노복합재의 계면 상 두께와 열탄성 물성 도출)

  • Choi, Joonmyung;Cho, Maenghyo
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.29 no.6
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    • pp.577-582
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    • 2016
  • In this study, a multiscale method for solving a thermoelasticity problem for interphase in the polymeric nanocomposites is developed. Molecular dynamics simulation and finite element analysis were numerically combined to describe the geometrical boundaries and the local mechanical response of the interfacial region where the polymer networks were highly interacted with the nanoparticle surface. Also, the micrmechanical thermoelasticity equations were applied to the obtained equivalent continuum unit to compute the growth of interphase thickness according to the size of nanoparticles, as well as the thermal phase transition behavior at a wide range of temperatures. Accordingly, the equivalent continuum model obtained from the multiscale analysis provides a meaningful description of the thermoelastic behavior of interphase as well as its nanoparticle size effect on thermoelasticity at both below and above the glass transition temperature.

Topology Design Optimization of Nonlinear Thermo-elastic Structures (비선형 열탄성 연성구조의 위상 최적설계)

  • Moon, Min-Yeong;Jang, Hong-Lae;Kim, Min-Geun;Cho, Seon-Ho
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.23 no.5
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    • pp.535-541
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    • 2010
  • In this paper, we have derived a continuum-based adjoint design sensitivity of general performance functionals with respect to Young' modulus and heat conduction coefficient for steady-state nonlinear thermoelastic problems. An adjoint equation for temperature and displacement fields is defined for the efficient computation of the coupled field design sensitivity. Through numerical examples, we investigated the mesh dependency of the topology optimization method in the thermoelastic problems. Also, comparing the dominant loading cases of thermal and mechanical ones, the loading dependency of topology design optimization in coupled multi-physics problems is investigated.

Analytical Estimation of Thermoelastic Damping (열탄성 진동감쇠에 관한 해석적 연구)

  • 이우식
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.9 no.6
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    • pp.801-809
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    • 1985
  • 다음 세대의 우주 비행선(spacecraft) 및 우주 구조물 등은 매우 정밀한 수행 능력은 물론 발사 경비의 절감을 위해 자체 무게를 최대한 줄일 수 있는 설계 방안을 요구하고 있다. 이같은 중 요한 요구 조건들을 만족시킬 수 있는 진동 제어의 한 방법으로써 재료 고유진동감쇠(material damping)의 효과적인 응용이 매우 중요시 되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 열기류(Thermal currents)에 의해 발생하는 열탄성 진동감쇠(thermoelastic damping)를 연관 열탄성학(coupled thermoelasticity)에 근거하여 해석적으로 추정하고 진동감쇠율에 구조적, 기하학적 형태가 미치는 영향에 관해 고찰하였다. 단일 구조물의 형태, 경계조건 및 진동모우드 등이 진동감쇠에 미치는 영향을 새로운 계수로서 공식화 하였으며 아울러 최대 진동 감쇠율을 얻을 수 있는 최적조건을 고찰하였다.

Transient coupled thermoelastic analysis by finite element method (유한요소법에 의한 과도연성 열탄성 해석)

  • 이태원;심우진
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.14 no.6
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    • pp.1408-1416
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    • 1990
  • A powerful and efficient method for finding approximate solutions to initial-boundary-value problems in the transient coupled thermoelasticity is formulated in time domain using the finite element technique with time-marching strategy. The final system equations can be derived by the Guritin's variational principle using the definition of convolution integral. But, the finite element formulation for the equations of motion is modified by differentiating in time. Numerical results to some test problems are compared with analytical and other sophisticated approximate solutions. Stable responces are observed in all the given examples irrespective of incremental time steps and mesh shapes. In addition, it is shown that good numerical results are obtained even in coarser mesh or larger time step comparing to other numerical methods.

Multiscale Analysis of the Thermoelastic Properties of Nanocomposites Considering Particle Size Effect (입자의 크기효과를 고려한 나노복합재료의 열탄성 물성의 멀티스케일 해석)

  • Choi, Joon-Myung;Yu, Su-Young;Yang, Seung-Hwa;Cho, Maeng-Hyo
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2011.04a
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    • pp.119-122
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    • 2011
  • 분자동역학 전산모사를 통하여 에폭시에 다양한 반경의 구형 실리콘 카바이드를 삽입한 나노복합재를 모델링하고, 이들의 기계적 물성과 열적 물성 해석을 다양한 온도조건 하에서 수행하였다. 전산모사 결과 동일한 체적분율 하에서 나노복합재는 입자의 크기가 작아질수록 탄성계수와 전단계수가 상승하는 동시에 선팽창계수는 감소하는 입자의 크기효과를 보였다. 또한 온도 상승에 따른 기계적 물성의 하락이 잘 관찰되었다. 본 연구에서는 이러한 분자동역학 해석 결과를 바탕으로 다양한 온도조건 하에서의 입자의 크기효과를 고려한 멀티스케일 3상 모델을 제시하였다. 유리상 조건 범위에서 온도 변화에 따른 나노복합재 계면의 열응력텐서와 열변형률텐서의 정보를 통해 복합재 내에서 계면이 차지하는 부피비를 온도에 대한 함수로 고려하고, 이를 멀티스케일 모델에 반영함으로써 다양한 온도조건에 대한 나노복합재 열탄성 물성의 예측해를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 모델에서 계산된 3상 복합재의 물성은 분자동역학 전산모사의 결과에서 나타나는 나노입자의 크기효과를 잘 반영하였다.

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