Irschik, Hans;Krommer, Michael;Zehetner, Christian
Smart Structures and Systems
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제18권1호
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pp.139-154
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2016
This paper is concerned with the dynamics of hyperelastic solids and structures. We seek for a smart control actuation that produces a desired (prescribed) displacement field in the presence of transient imposed forces. In the literature, this problem is denoted as displacement tracking, or also as shape morphing problem. One talks about shape control, when the displacements to be tracked do vanish. In the present paper, it is assumed that the control actuation is provided by imposed eigenstrains, e.g., by the electric field in piezoelectric actuators, or by thermal actuators, or via analogous physical effects, such as magneto-striction or pre-stress. Structures with a controlled eigenstrain-type actuation belong to the class of smart structures. The action of the eigenstrains can be conveniently characterized by actuation stresses. Our theoretical derivations are performed in the framework of the theory of small incremental dynamic deformations superimposed upon a statically pre-deformed configuration of a hyperelastic solid or structure. We particularly ask for a distribution of incremental actuation stresses, such that the incremental displacements follow exactly a prescribed trajectory field, despite the imposed incremental forces are present. An exact solution of this problem is presented under the assumption that the actuation stresses can be tailored freely and applied everywhere within the body. Extending a Neumann-type solution strategy, it is shown that the actuation stresses due to the distributed control eigenstrains must satisfy certain quasi-static equilibrium conditions, where auxiliary body-forces and auxiliary surface tractions are to be taken into account. The latter auxiliary loading can be directly computed from the imposed forces and from the desired displacement field to be tracked. Hence, despite the problem is a dynamic one, a straightforward computation of proper actuator distributions can be obtained in the framework of quasi-static equilibrium conditions. Necessary conditions for the functioning of this concept are presented. Particularly, it must be required that the intermediate configuration is infinitesimally superstable. Previous results of our group for the case of shape control and displacement tracking in linear elastic structures are included as special cases. The high potential of the solution is demonstrated via Finite Element computations for an irregularly shaped four-corner plate in a state of plain strain.
Journal of information and communication convergence engineering
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제5권2호
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pp.126-130
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2007
This paper proposes a method that automatically extracts characteristics of cracks such as length, thickness and direction, etc., from a concrete surface image with image processing techniques. This paper, first, uses the closing morphologic operation to adjust the effect of light extending over the whole concrete surface image. After applying the high-pass filtering operation to sharpen boundaries of cracks, we classify intensity values of the image into 8 groups and remove intensity values belong to the highest frequency group among them for the removal of background. Then, we binarize the preprocessed image. The auxiliary lines used to measure cracks of concrete surface are removed from the binarized image with position information extracted by the histogram operation. Then, cracks broken by the removal of background are extended to reconstruct an original crack with the $5{\times}5$ masking operation. We remove unnecessary information by applying three types of noise removal operations successively and extracts areas of cracks from the binarized image. At last, the opening morphologic operation is applied to compensate extracted cracks and characteristics of cracks are measured on the compensated ones. Experiments using real images of concrete surface showed that the proposed method extracts cracks well and precisely measures characteristics of cracks.
Structural Dynamics Modification (SDM) is a very effective technique to improve structure's dynamic characteristics by adding or removing auxiliary structures, changing material properties and shape of structure. Among those of SDM technique, the method to change shape of structure has been mostly relied on engineer's experience and trial-and-error process which are very time consuming. In order to develop a systematic method to change structure shape, surface grooving technique is studied. In this work, the shape of base structure was modified to improve its dynamic characteristics such as natural frequencies via surface grooving technique. Grooving shape was formed by mergingthe neighboring small embossing elements after analyzing frequency increment sensitivities of all the neighboring emboss elements. For this process, Criterion Factor was introduced and the initial grooving was started from the element having highest strain energy and the grooving is expanded into neighboring element. The range of targeting grooving area to check its frequency variations restricted to their neighboring area to reduce the computation effort. This surface grooving technique was successfully applied to a hard disk drives (HDD) cover model to raise its natural frequency by giving some groove on its surface.
It is very difficult to understand and estimate the heat transfer and flow characteristics in the combustor, which is one of main components in the Auxiliary Power Unit (APU), because its flow filed has very complex structure. In this paper, specified is characteristics of injection and flow through different air goles in the liner, which consist of large circular holes film cooling holes, and tangential air swirl holes. The durability of the liner depends on whether the surface of the liner is exposed to the hot gas over 1000 $^{\circ}C$ of a temperature or net. It is proved that the locations of hot spots estimated from the calculation using CFD are matched well with that from the test. In this study, CFD simulations were performed to examine the heat transfer and temperature distributions in and about a liner wall with film cooling on the wall. This computational study is based on the ensemble average continuity, compressible Navier-Stokes, energy, and PDF combustion equations closed by the standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model with standard wall functions for the gas phase and the Fourier equations for conduction in the solid phase.
This research is intended to grasp the characteristics of heat flow inside auxiliary power device engine room to obtain the design basic data through numerical analysis and experiment. For experiment cost reduction, numerical analysis was done to obtain quantitative data by observing the change in temperature distribution of major parts according to changes in normal condition, incompressible condition, engine surface heat emission rate and absorption temperature with the use of commercial STAR-CD. The experiment was done by grasping the temperature distribution of major interested parts inside engine room in loaded and unloaded conditions during engine operation. The temperature distribution data here will serve as useful design data during APU engine room designing.
We conduct the research for reducing aeroacoustic noise occurred when a vehicle operates in high speed situation without modifying the structural configuration such as deforming A-pillar's side curvature. We introduce PAU (Pneumatic Auxiliary Unit) which is a sort of air duct using intake air through radiator grill. According to our research, we can reduce overall noise levels around the surface of HSM (Hyundai Simplified Model). When a vehicleruns 100km/s, area-weighted acoustic power level (AWAPL) indicates 33dB without PAU. However with PAU, coverall AWAPL is decreased to 29dB which means we can improvesilentness approximately 12% compared to ordinary case. Moreover we conduct similar implementation to steering situation especially about yawing. In varioussituations, -10, 0, 10 degree of yawing, we observe 10% reduction in the upstream region of HSM but little increase in downstream region. It seems that inlet air overlap turbulent kinetic energy to surrounding flow. Even though downstream region's noise is louder than upstream region, overall AWAPL is still lower than conventional condition. We also apply this scheme to the real vehicle situation, then we get reasonable output which can support our research outputs.
We have investigated the light extraction efficiency of large-area OLED lighting panels with a microlens array (MLA) or external scattering layer (ESL) by ray tracing simulation. The application of MLA and ESL to transparent OLEDs (TOLEDs) with an auxiliary metal electrode is also studied. It is found that MLA shows higher light extraction efficiency, compared with ESL. However, we have demonstrated that ESL is more suitable for TOLEDs having dual-sided equal light emission. Namely, equal light emission from the front and rear surfaces of TOLED can be achieved by increasing the scattering particle density of ESL. To compensate for a loss in light emission induced by auxiliary metal electrode, we come out with an OLED structure partially covered with MLA at the outer surface of glass substrate, which is aligned with metal electrode. With this scheme, it is observed that the light extraction efficiency can be boosted more than 20% from opaque OLED and 50% from transparent OLED.
Jo, Jong-Chull;Lee, Sang-Kyoon;Shin, Won-Ky;Cho, Jin-Ho
Nuclear Engineering and Technology
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제23권2호
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pp.183-199
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1991
가압수형 원자로 가압기의 오동작 보조살수 과도시 용기벽에서의 온도분포에 대한 과도응답을 해석하였으며, 해석은 분무수적으로 젖게되는 용기벽면에서 나타나는 열응력에 대하여 보수적으로 수행되었다. 수적이 부딪혀서 흘러내리는 용기벽의 내부경계면에서 강제대류열전달계수를 결정하기 위하여, 분무수적들이 살수노즐을 떠나 수증기와 비응축성인 수소기체로 이루어진 혼합기로 채워져 있는 가압기 내부공간을 통하여 비행한 후에 용기내부벽면에 도달할 때의 수적들의 과도온도를 예측하였다. 용기벽에서의 과도온도분포는 유한요소법을 사용하여 구하였으며, 대표적인 결과들을 제시하였다. 열해석의 결과는 입력자료에 대한 묘사와 부합되며, 타당한 물리적 의미를 가짐 이 확인되었다.
갯벌 퇴적물 성분의 분포 특성은 연안환경 분석, 환경영향평가에서 기초자료로 활용되기 때문에 신뢰성 높은 갯벌 표층 퇴적상 분포도를 제작하는 것은 매우 중요하다. 이 연구에서는 갯벌 퇴적상 분포도를 생성하기 위해 회귀 크리깅(regression kriging)의 적용성을 평가하였다. 이를 목적으로, 갯벌 표층 퇴적상 분류 과정에서 현장조사 자료의 수, 부가자료의 종류, 회귀 크리깅에 적용되는 회귀 모형의 영향과 다른 예측 기법(단변량 크리깅, 회귀 분석)과의 비교와 같은 다양한 요인의 영향을 조사하였다. 회귀 크리깅의 적용성 평가를 위해, 우리나라 태안군 안면도에 위치한 황도 갯벌을 대상으로 무인기 자료를 이용한 사례 연구를 수행하였다. 사례연구 결과, 신뢰성 높은 갯벌 표층 퇴적상 분포도를 제작하기 위해서는 적절한 수의 현장조사 자료 확보와 함께 지형 고도와 조류로 밀도도를 부가자료로 이용하는 것이 가장 중요한 것으로 나타났다. 또한 초고해상도 무인기 자료를 이용하여 퇴적물 분포의 상세한 특성을 고려할 수 있는 회귀 크리깅이 다른 기법과 비교해서 예측 성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 갯벌 표층 퇴적상 분포도 제작에 가이드라인으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Structural Dynamics Modification is very effective technique to improve structure's dynamic characteristics by adding or removing auxiliary structures, changing material property, changing shape of structure. In this research, using the surface grooving technique, shape of base structure was changed to improve its first natural frequency. Utilizing the result of sensitivity analysis, groove shape was formed gathering the many small embossing elements. For this process, Sensitivity Criterion Factor was introduced. To reduce its amount of calculation, the range of target area was restricted to their neighboring area and that result was very successful.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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