• Advances in nano research
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• 제14권5호
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• pp.463-474
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• 2023

The purpose of this paper is to present the analysis of propagating and evanescent waves in functionally graded (FG) nanoplates with the consideration of nonlocal effect. The analytical integration nonlocal stress expansion Legendre polynomial method is proposed to obtain complete dispersion curves in the complex domain. Unlike the traditional Legendre polynomial method that expanded the displacement, the presented polynomial method avoids employing the relationship between local stress and nonlocal stress to construct boundary conditions. In addition, the analytical expressions of numerical integrations are presented to improve the computational efficiency. The nonlocal effect, inhomogeneity of medium and their interactions on wave propagation are studied. It is found that the nonlocal effect and inhomogeneity of medium reduce the frequency bandwidth of complex evanescent Lamb waves, and make complex evanescent Lamb waves have a higher phase velocity at low attenuation. The occurrence of intersections of propagating Lamb wave in the nonlocal homogeneous plate needs to satisfy a smaller Poisson's ratio condition than that in the classical elastic theory. In addition, the inhomogeneity of medium enhances the nonlocal effect. The conclusions obtained can be applied to the design and dynamic response evaluation of composite nanostructures.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권6호
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• pp.539-546
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• 2003

GaN/사파이어 박막구조는 높은 SAW속도로 인해 고주파 소자로 이용될 가능성이 있다. 일반적으로, GaN 박막은 사파이어의 c, a, 그리고 r-면에 성장한다. 본 연구에서는 사파이어의 기판과 GaN 박막사이의 결정학적 관계에 따라 GaN/사파이어 구조의 파동 방정식을 계산하였다. 각각의 면에서, GaN의 kH와 사파이어의 기판방향에 따라 전단속도가 변화하였다. 그 결과 r-면의 경우 전기기계결합계수가 우수했다. 즉, 재료의 탄성상수와 전기기계결합계수는 기판의 cut 방향과 방향성에 좌우된다. 또한, GaN/r-면 사파이어는 전기기계결합계수가 우수하므로 고주파수 대역 SAW 소자 응용에 보다 더 좋을 것이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권2호
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• pp.279-286
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• 2022

In this article, a novel propagation formulation of Rayleigh waves in a compressible isotropic half-space with impedance boundary condition is proposed by embedding the normal stress. In a two-dimensional case, it is assumed that a design boundary is free of normal traction and a shear traction depends on linearly a normal component of displacements multiplied by frequencies. Therefore, impedance boundary conditions affect the normal stress, where the impedance parameters correspond to dimensions of stresses over velocity. On the other hand, vanished impedance values are traction-free boundary conditions. The main purpose of this article is to present theoretically the existence and uniqueness of a Rayleigh wave formulation relying on secular equation's mathematical analyses. Its velocity varies along with the impedance parameters. Moreover, numerical experiments with different values for the velocity of Rayleigh waves are carried out. The present Rayleigh waves study is a fundamental step in analyzing the cause and effect of physical states such as building or structure damages resulting from natural dynamics. The results of the study generate a basic design formulation theory to test the effects of Rayleigh waves affecting structures when an earthquake occurs. The presence and uniqueness of the proposed formulation is verified by mutual comparisons of several numerical examples.

• 지구물리
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• 제3권2호
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• pp.127-138
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• 2000

시멘트 모르타르 재료에 대한 동탄성계수와 정탄성계수의 차이를 고찰하고자 일곱 단계의 물시멘트 혼합비에 대해 다양한 길이의 시료를 제작, 시험하였다. 이들 시료의 동탄성계수 및 정탄성계수는 비중 측정, 초음파 전파 속도 측정 및 일축 압축 시험을 통해 결정되었으며, 시료에 대해 측정된 P파 및 S파 속도 분석은 기존의 아날로그 방식이 아닌 디지털 방식을 통해 수행되었다. 일련의 자료 처리 과정을 지친 디지털 방식 자료는, 초음파 전파 속도를 정밀하게 분석하는데 결정적인 역할을 할 수 있음이 확인되었으며, 복수 시료를 이용한 거리 변화에 따른 파의 지연 시간 변화를 이용한 속도 산정 방식이, 단일 시료 길이와 전파 시간을 이용한 기존 속도 산정 방식보다 더욱 정밀한 값을 보여주는 것으로 판명되었다. 밀도는 시료의 P파 및 5파 속도와 뚜렷한 양의 상관성을 보여주며, 일축 압축 강도 역시, 밀도와 뚜렷한 양의 상관성을 보여준다. 초음파 전파 속도를 통해 측정된 동탄성계수$(E_D)$와 일축 압축 시험을 통해 측정된 정탄성계수$(E_S)$의 비율$(E_D/E_S)$은 시료의 강도가 커질수록 함께 커지는 경향을 보여주었으며, 모든 시료에 대해 항상 동탄성계수가 정탄성계수보다 높게 평가됨이 확인되었다. 그러나 동포아송비$({\nu}_D)$와 정포아송비$({\nu}_S)$의 비율$({\nu}_D/{\nu}_S)$은 강도와 특별한 상관성을 보여주지 않았으며, 그 비율도 $69{\sim}122\;%$정도로 동포아송비와 정포아송비가 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.295-302
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• 2011

초장대교 콘크리트 고주탑 시공시에 사용되고 있는 슬립폼 시스템의 상승속도를 결정하는 요소인 초기경화시간은 콘크리트가 거푸집에서 안전하게 빠져나올 수 있는 굳기를 갖게 되는 콘크리트 타설 후 경화시간으로서, 배합 시 단위시멘트량 및 타설시 여러 현장 환경에 크게 영향을 받으므로, 콘크리트 타설 전에 초기경화시간을 정확히 파악하는 것은 매우 어렵다. 따라서 슬립폼 시스템의 안전성 확보 및 콘크리트면의 유지관리 문제가 발생하지 않도록 초기경화시간 결정을 위한 콘크리트 경화정도를 파악하는 기술이 필요하다. 더구나 슬립폼 공법은 연속적인 시공이 이루어지므로 거푸집 탈형 전 콘크리트의 경화정도를 연속적으로 파악할 수 있어야 한다. 초음파를 이용한 기법은 콘크리트면에 초음파를 투과시켜 투과된 신호를 측정 및 분석하는 방법으로 정량적이며 연속적으로 콘크리트의 경화정도를 파악할 수 있다. 특히 표면파 속도를 이용하는 기법은 표면을 따라 전파하는 표면파의 특성을 이용한 것으로서 표면파 속도의 변화를 통해 콘크리트 경화정도를 알 수 있으며, 주탑과 같이 두께가 두꺼운 콘크리트 구조물에 적용이 적합하다. 따라서 본 논문에서는 표면파 속도를 이용하여 콘크리트의 경화정도를 추정함으로서 슬립폼 시스템의 상승속도를 결정하는 연구를 수행하였다. 먼저 슬립폼 시스템 상승속도와 초기경화시간과의 관계식을 유도하였으며, 표면파 진행문제의 수치해석 결과를 연속웨이블릿변환 하여 표면파 속도를 추정하였다. 이때 탄성파 발생위치와 두 개의 수신점 거리에 따른 추정된 표면파 속도의 정밀도를 조사하였으며, 추정된 표면파 속도와 탄성계수와의 관계를 조사하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제9권2호
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• pp.25-36
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• 1989

This essay is a general review of the application of ultrasonic NDE techniques to the performance assessment and characterization of composite materials. A brief review of ultrasonic input-output characterization of a composite plate by shear waves is presented. A theoretical development of ultrasonic wave propagation in isotropic and anisotropic media excited, respectively, by a circular transducer and an oscillatory point source is summarized. Some experimental results are described in which ultrasonic velocity and attenuation measurements give insight into material degradation of fatigued composite laminates. Ultrasonic determination of the elastic constants of a composite plate and an experimental attempt at ultrasonic testing of an isotropic plate containing a crack are also included. A recent effort for the characterization of viscoelastic materials using the ultrasonic NDE technique is outlined. Finally, the reliability of ultrasonic NDE is briefly touched upon.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제71권5호
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• pp.577-601
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• 2019

The paper investigates the influence of the rheological parameters which characterize the creep time, the long-term values of the mechanical properties of viscoelastic materials and a form of the creep function around the initial state of a deformation of the materials of the hollow bi-layered cylinder on the dispersion of the flexural waves propagated in this cylinder. Constitutive relations for the cylinder's materials are given through the fractional exponential operators by Rabotnov. The dispersive attenuation case is considered and numerical results related to the dispersion curves are presented and discussed for the first and second modes under the first harmonic in the circumferential direction. According to these results, it is established that the viscosity of the materials of the constituents causes a decrease in the flexural wave propagation velocity in the bi-layered cylinder under consideration. At the same time, the character of the influence of the rheological parameters, as well as other problem parameters such as the thickness-radius ratio and the elastic modulus ratio of the layers' materials on the dispersion curves, are established.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권3호
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• pp.411-429
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• 2017

A Spectral Element Method for 3D seismic wave propagation simulation is derived based on the three-dimensional fluctuating elastic dynamic equation. Considering the 3D real terrain and the attenuation characteristics of the medium, the topographic effect of Wenchuan earthquake is simulated by using the Spectral Element Method (SEM) algorithm and the ASTER DEM model. Results show that the high PGA (peak ground acceleration) region was distributed along the peak and the slope side away from the epicenter in the epicenter area. The overall distribution direction of high PGA and high PGV (peak ground velocity) region is parallel to the direction of the seismogenic fault. In the epicenter of the earthquake, the ground motion is to some extent amplified under the influence of the terrain. The amplification effect of the terrain on PGA is complicated. It does not exactly lead to amplification of PGA at the ridge and the summit or attenuation of PGA in the valley.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.167-174
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• 2021

최근 국내 원자력발전소의 격납건물 벽체와 Containment Liner Plate(CLP) 사이에서 다양한 크기의 공극이 발견됨에 따라 원전 격납건물의 보수를 위해 내부 공극의 분포와 크기를 정밀하게 평가할 수 있는 진단기법의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 이 연구에서는 격납건물 벽체에서의 탄성파 전파거동을 계산하는 2차원 유한요소해석 기법을 제시한다. 격납건물 벽체를 기반으로 해석영역을 구성하고 경계면에서의 반사파를 제거하기 위해 수치적 파동흡수 경계층인 perfectly matched layer를 도입하였다. Galerkin 기반 혼합유한요소법을 이용해 2차원 유한영역에서 탄성파 파동방정식의 해를 구하여 충격하중에 대한 격납건물 벽체의 변위와 응력을 계산하였다. 제시한 수치적 기법을 이용하여 격납건물 콘크리트 벽체의 CLP 부착 유무와 공동의 위치 및 크기 변화에 따른 탄성파 전파거동을 살펴보았다. 이 연구의 결과는 원전 격납건물 내부의 공동을 진단하는 탄성파 전체파형 역해석 기법 개발에 활용될 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권1호
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• pp.41-49
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• 2005

이 연구에서는 메탄 하이드레이트 부존 지역의 속도 분포를 구하기 위해서 무작위 불균질 모델을 개발하였다. P 파 물리검층 자료는 von Karman 유형의 자기상관함수와 비가우스 확률 분포를 가진다. 속도 분포는 수백 m/s의 차이가 나는 두 개의 정점(peak)들을 갖는다. 이중모드 속도 분포를 가진 무작위 불균질 매질의 모델은 normal spectral-based generation 방법에 의해 만들어진, 가우스 속도 분포를 갖는 매질의 사상을 통해 만들어졌다. 또한 타원 자기상관 함수를 이용하여 무작위 매질에 자기상관 길이의 이방성을 첨가하였다. 유사 P 파 속도 검층기록은 현장자료의 특징을 잘 구현해냈다. 이 모델을 두 개의 탄성파 전파 수치 모형에 적용하였다. 두 개의 다른 주파수 대역의 송신신호들에 의해 만들어진 합성 반사 단면도들을 통해 이중모드 분포를 가진 무작위 모델의 속도 변화가 파의 산란에 영향을 줌으로써 BSR의 주파수 의존성의 원인이 됨을 알 수 있다. 합성 시추공간 단면도는 현장자료에서 보여지는 심한 감쇠가 산란에 의한 부가적인 진폭 감쇠에 의한 것임을 보여주고 있다. 결론적으로 이중모드 분포를 가진 무작위 불균질성은 하이드레이트 부존층 모델링의 핵심이고, 이를 통해 하이드레이트 부존 지역의 탄성파 단면도들에서 관찰되는 주파수 의존성과 산란현상에 대해 설명할 수 있다.