• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2003년도 추계학술대회 논문집(II)
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• pp.579-584
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• 2003

In this study, anisotopic yield function is proposed for the numerical analysis of reinforced tunnel ground with grouting. For this, material properties of the reinforced ground both by equilibrium as well as kinematic condition along the interface and by the mean field theory of Eshelby (1957) and Zhao (1990) are compared with each other and, as a result, the advantage/disadvantage of the proposed models are summarized. Finally, reinforced ground around tunnel with grouting is analyzed numerically. A new anisotropic yield function model is shown to be more reliable than the previous one and the predicted result is agreeable with the experimental data available.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.116-118
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• 2011

일반적으로 나노입자의 크기는 나노복합체의 역학적 특성에 상당한 영향을 미친다. 이에 본 연구에서는 나노입자 크기를 고려한 나노복합체 재료 구성모델 (Kim et al., 2011)을 소개하고자 한다. Kim et al. (2011)에 의해서 나노입자 크기효과를 위한 Size-dependent Eshelby tensor가 미세역학 모델에 적용되었으며, 나노스케일 해석과 함께 다양한 수치해석을 수행하였다. 특히, 본 연구에서는 이를 활용하여 $SiO_2$/Epoxy 나노복합체의 역학적 특성을 예측해 보았다.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권5호
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• pp.653-661
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• 2019

In this paper aeroelastic behavior of 3-phase nano-composite beam-plate with double delaminations is investigated. It is tried to study the effect of carbon nano-tubes (CNTs) on critical flutter pressure of reinforced damaged nano-composite structures. In this case, the CNTs are appending to the polymer matrix uniformly. The Eshelby-Mori-Tanaka model is used to obtain the effective material properties of 3-phase nano-composite beam-plate. To investigate the aeroelastic behavior of delaminated beam-plate subjected to supersonic flow, it is assumed that the damaged segments are forced to vibrate together. The boundary conditions and auxiliary conditions at edges of delaminated segments are used to predict critical flutter pressure. The influence of CNTs and different delamination parameters such as delamination length, axial position and its position through thickness are investigated on critical flutter pressure.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제4권3호
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• pp.173-185
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• 2011

A multiscale modeling scheme that addresses the influence of the nanoparticle size in nanocomposites consisting of nano-sized spherical particles embedded in a polymer matrix is presented. A micromechanics-based constitutive model for nanoparticle-reinforced polymer composites is derived by incorporating the Eshelby tensor considering the interface effects (Duan et al. 2005a) into the ensemble-volume average method (Ju and Chen 1994). A numerical investigation is carried out to validate the proposed micromechanics-based constitutive model, and a parametric study on the interface moduli is conducted to investigate the effect of interface moduli on the overall behavior of the composites. In addition, molecular dynamics (MD) simulations are performed to determine the mechanical properties of the nanoparticles and polymer. Finally, the overall elastic moduli of the nanoparticle-reinforced polymer composites are estimated using the proposed multiscale approach combining the ensemble-volume average method and the MD simulation. The predictive capability of the proposed multiscale approach has been demonstrated through the multiscale numerical simulations.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권6호
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• pp.711-726
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• 2017

In the present work, by considering the agglomeration effect of single-walled carbon nanotubes, free vibration characteristics of functionally graded (FG) nanocomposite sandwich plates resting on Pasternak foundation are presented. The volume fractions of randomly oriented agglomerated single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are assumed to be graded in the thickness direction. To determine the effect of CNT agglomeration on the elastic properties of CNT-reinforced composites, a two-parameter micromechanical model of agglomeration is employed. In this research work, an equivalent continuum model based on the Eshelby-Mori-Tanaka approach is employed to estimate the effective constitutive law of the elastic isotropic medium (matrix) with oriented straight CNTs. The 2-D generalized differential quadrature method (GDQM) as an efficient and accurate numerical tool is used to discretize the equations of motion and to implement the various boundary conditions. The proposed rectangular plates have two opposite edges simply supported, while all possible combinations of free, simply supported and clamped boundary conditions are applied to the other two edges. The benefit of using the considered power-law distribution is to illustrate and present useful results arising from symmetric and asymmetric profiles. The effects of two-parameter elastic foundation modulus, geometrical and material parameters together with the boundary conditions on the frequency parameters of the laminated FG nanocomposite plates are investigated. It is shown that the natural frequencies of structure are seriously affected by the influence of CNTs agglomeration. This study serves as a benchmark for assessing the validity of numerical methods or two-dimensional theories used to analysis of laminated plates.

• 폴리머
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• 제31권2호
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• pp.160-167
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• 2007

이 논문은 하나의 좌표축과 하나의 종횡비$(\rho_\alpha=a_1/a_3)$를 갖는 2차원적 형태의 섬유 형태$(a_1>a_2=a_3)$ 그리고 디스크 형태$(a_1=a_2>a_3)$의 충전제의 기하학적 형상에 따른 복합체의 열팽창 계수의 변화를 예측하기 위한 모델을 제시한다. 분석은 Eshelby의 equivalent 텐서의 일반적인 접근과 Lee와 Paul의 접근 방식을 이용하여 이미 개발된 탄성 모듈러스의 전개 과정을 따른다. 배열된 등방성 충전제를 포함하는 복합체의 열팽창 계수의 영향이 종횡비에 따라 조사되었다. 이 모델은 복합체를 해석하기 위해서 한쪽 방향으로 배열된 충전제이어야 하며, 균일한 물성의 기지재와 충전제가 완전한 결합을 하고 있다는 가정 하에서 연구된다. 복합체의 열팽창 계수는 배열된 종단방향$(\alpha_{11})$과 횡단방향$(\alpha_{33})$으로 조사되었다. Chow와 Tandon 그리고 Weng이 발표한 에폭시 수지와 유리 섬유의 복합체의 재료특성 데이터로부터 종횡비에 따른 열팽창 값을 얻을 수 있었다. 종횡비가 증가함에 따라 길이 방향의 열팽창 계수 $\alpha_{11}$는 감소하여 충전제의 열팽창 계수에 접근한다. 그러나, 횡단방향의 열팽창 계수 $\alpha_{33}$는 증가 또는 감소하는 경향을 보인다. 충전제의 함량이 증가함에 따라 복합체의 열팽창 계수는 감소하여 충전제의 열팽창 계수에 수렴한다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.205-210
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• 2023

본 연구에서는 폼 구조의 효율적인 유효 기계적 물성 및 열전도율 예측을 위한 균질화 데이터 기반 전이학습 프레임워크를 개발하였다. Eshelby 텐서 기반의 평균장 균질화(Mean-field homogenization, MFH)는 타원체 형태의 공동을 포함하는 다공성 구조의 물성을 효율적으로 예측할 수 있지만, 셀룰러(cellular) 폼 구조의 물성은 정확하게 예측하기 어렵다. 한편, 유한요소 균질화(Finite element homogenization, FEH)는 정확성은 높지만 상대적으로 높은 해석 시간을 동반한다. 본 논문에서는 평균장 균질화와 유한요소 균질화의 장점을 결합한 데이터 기반 전이학습 프레임워크(Framework)를 제안하였다. 구체적으로, 대량의 평균장 균질화 데이터를 도출하여 사전학습 모델(Pre-trained model)을 구축하고, 상대적으로 소량의 유한요소 균질화 데이터를 이용하여 미세 조정(Fine-tuning) 하였다. 제안된 프레임워크를 검증하기 위한 수치 예제를 수행하였으며, 해석 정확도를 확인하였다. 본 연구의 결과는 다양한 폼 구조를 가진 재료의 해석에 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 폴리머
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• 제31권3호
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• pp.206-214
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• 2007

3차원적 타원체 형태 ($a_1>a_2>a_3$)를 사용하여, 2가지의 종횡비 (1차 종횡비 $\rho_{\alpha}$와 2차 종횡비 $\rho_{\beta}$)를 갖는 배열된 3차원 형태의 충전제를 포함하는 복합체의 열팽창 변화를 이론적으로 예측하는 모델을 연구하였다. Eshelby의 등가 텐서를 이용하여 배열된 타원형 충전제를 기지재의 이론에 의해 열팽창 계수를 예측할 수 있었다. 종단방향 열팽창 계수 ${\alpha}_{11}$는 두 가지 종횡비 모두 증가하면, 감소하여 충전제의 열팽창에 접근한다. 수직방향 열팽창 계수 ${\alpha}_{33}$는 충전제 함유량에 따라 초기에는 증가하여 최대값을 갖는 경향을 보인다. 1차 종횡비 $\rho_{\alpha}$가 증가하면, 횡단방향 열팽창 계수는 감소하나, 2차 종횡비 $\rho_{\beta}$가 증가하면, 같이 증가한다. 또한, 수직방향 열팽창 계수 ${\alpha}_{33}$는 $\rho_{\alpha}$가 증가하면 증가하나, $\rho_{\beta}$가 증가하면, ${\alpha}_{33}$는 반대로 감소한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제23권6호
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• pp.968-978
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• 1999

The effective elastic properties of materials containing spherical inclusions were calculated by the elastic wave scattering theory. In the formulation additional scattering fields by the presence of random multiple scatterers that affects the effective properties were found by the single scattering approximation. In calculating the scattering fields the ensemble average on the displacements and strains inside the scatterer was found from the static approximation at long wavelength limit. The displacements were assumed to be equal to the incident field, while the strains were calculated by Eshelby's equivalent inclusion principle on the single inclusion problem. Four different models were considered and they reflected different degrees of multiple scattering effects based on the approximation introduced in the process of embedding the inclusion in the matrix. The expressions for the effective elastic constants were given in each model, and their relations to the results obtained from other scattering theory and elasticity theory were discussed. The theoretical predictions were compared with experimental results on the epoxy matrix composites containing tungsten particles of different sizes and volume fractions