• Tribology and Lubricants
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• 제32권1호
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• pp.1-8
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• 2016

This paper focuses on the thermal deformation induced preload change in the tilting pad journal bearing, using a three-dimensional (3D) thermo-hydro-dynamic (THD) approach. Preload is considered as a critical factor in designing the tilting pad journal bearing. The initial preload measured under nil external load and nil thermal gradient is influenced by two factors, namely, the thermal deformation and elastic deformation. Thermal deformation is due to a temperature distribution in the bearing pads, whereas the elastic deformation is due to fluid forces acting on the pads. This study focuses on the changes induced in preload and film clearance due to thermal deformation. The generalized Reynolds equation is used to evaluate the force of the fluid and the 3D energy equation is used to calculate the temperature of the lubricant. The abovementioned equations are combined by establishing a relationship between viscosity and temperature. The heat transfer within the bearing pads, the lubricant, and the spinning journal is calculated using the heat flux boundary condition. The 3D Finite Element Method (FEM) is used in modeling the (1) heat conduction in the spinning journal and bearing pads, (2) thermal gradient induced thermal distortion of the spinning journal and pads, and (3) viscous shearing, and heat conduction and convection in a thin film. This evaluation method has an increased fidelity, and it can prove to be a cost-effective tool that can be used by designers to predict the dynamic behavior of a bearing.

• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.15-23
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• 2015

본 연구는 유한요소해석 기반의 Helmholtz solver인 ASCI3D를 사용하여 예혼합 가스터빈 연소기에서 연소불안정 현상과 관련된 주요 결과들을 예측하였다. 해석결과는 실험결과와 비교할 때 일반적인 불안정 특성 예측에는 성공하였으나, 불안정 구간이 나타나는 영역을 다소 과대 예측하는 경향이 발견되었다. 이를 개선하기 위한 노력으로 반사계수가 불안정 특성에 미치는 영향이 분석되었다. 결과로부터 반사계수는 불안정 특성에 큰 영향을 미치고, 정확한 예측 결과를 얻기 위해서는 정확한 음향 경계 조건의 정의가 필수적인 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권3호
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• pp.299-312
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• 2018

In this paper, an extended finite element method is proposed to analyze both geometric and material non-linear behavior of general Functionally Graded Material (FGM) plate-shell type structures. A user defined subroutine (UMAT) is developed and implemented in Abaqus/Standard to study the elastoplastic behavior of the ceramic particle-reinforced metal-matrix FGM plates-shells. The standard quadrilateral 4-nodes shell element with three rotational and three translational degrees of freedom per node, S4, is extended in the present study, to deal with elasto-plastic analysis of geometrically non-linear FGM plate-shell structures. The elastoplastic material properties are assumed to vary smoothly through the thickness of the plate-shell type structures. The nonlinear approach is based on Mori-Tanaka model to underline micromechanics and locally determine the effective FGM properties and self-consistent method of Suquet for the homogenization of the stress-field. The elasto-plastic behavior of the ceramic/metal FGM is assumed to follow Ludwik hardening law. An incremental formulation of the elasto-plastic constitutive relation is developed to predict the tangent operator. In order to to highlight the effectiveness and the accuracy of the present finite element procedure, numerical examples of geometrically non-linear elastoplastic functionally graded plates and shells are presented. The effects of the geometrical parameters and the volume fraction index on nonlinear responses are performed.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1995년도 추계학술대회
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• pp.34-38
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• 1995

Using a 3-D finite element method (FEM), the biomechanical characteristics of a threaded truncated acetabular component and a porous coated hemispherical acetabular component were studied. The Von-Mises stress/strain patterns in the acetabulum reconstructed with these two different types of cementless acetabular cups were investigated. The geometry and dimensions of human hemi-pelvis used in the present shape modeling for finite element analysis were scanned with a 3-D laser scanner(TDS-9000, Cyberware, USA). The scanned data was numerically handled with a shape modelling software 'Pro-Engineer'. Using 19836, 16853 tetrahedral elements, respectively, the stress and displacement field of the acetabulum reconstructed with the two different types of the acetabular components were computed. While the hemi-sphere component was found to show a relatively similar stress/strain patterns to those in the normal hip, the results with the threaded cup showed a considerably different patterns from those in the normal condition. Several regions in cancellous bone near the threads and the edge of the truncated cup was found to be overstressed, especially in the superior-lateral part of the acetabulum. It was postulated that the excessive reaming-out of subchondral bone layer when the truncated cup was used can cause the presence of these overstressed regions of cancellous bone. This theoretical prediction for the implanted acetabulum appeared to consistent with the pathological observation of proximal/medial migration of the threaded truncated acetabular prostheses in the previous publications.

• 터널과지하공간
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• 제14권4호
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• pp.295-303
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• 2004

연약층과 견고한 암반층이 습곡형태로 혼재된 지질조건의 지하 심부 채굴 현장을 대상으로, 심부 급경사 연약층의 단계적 굴착 진행에 따른 갱도 및 주변 암반의 거동 양상을 전산해석과 현장계측을 통하여 비교 분석하였다. 전산해석에서는 Hoek ＆ Brown의 경험적 파괴기준 및 변형률연화모델을 적용한 탄소성 해석 기법을 이용하였다. 현장계측에서는 유압캡슐, 지중변위계, 내공변위계를 갱도 및 주변 암반에 설치하여 응력과 변위를 계측하였다. 경험적 파괴조건 및 변형률연화모델을 이용한 탄소성 해석은, 현장 지질조건 및 채굴과정의 복잡함에도 불구하고 현장계측결과와 유사한 양상을 보여주어 타당성을 검증할 수 있었다. 이러한 전산해석 및 현장계측의 비교를 통해 지하 굴착 갱도의 변형 거동 과정을 예측하고 이후의 굴착 및 지보보강 설계의 지침을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제39권2호
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• pp.87-97
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• 2020

본 논문에서는 공기 중 광대역 초음파 방사용 압전 박막 기반 초소형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer, pMUT)의 설계 연구가 진행되었다. 하나의 트랜스듀서로 광대역을 달성하는 방법 중 하나는 다공진 시스템으로 설계하는 것이다. 새로운 pMUT은 박막 구조의 앞면과 뒷면에 적절한 음향 구조를 추가하여 다공진 시스템을 구현하도록 설계되었다. 박막 앞쪽은 도파관 구조로 모델링된 방사 파트로, 박막 뒷쪽은 음향 공동으로 모델링된 패키징 파트로 이루어져있다. 박막 파트, 방사 파트, 패키징 파트로 구성된 새로운 pMUT은 집중 변수 모델로 설계되었으며, 최종적으로 유한요소해석으로 검증되었다. 최종 설계된 pMUT은 102 kHz ~ 132 kHz (-3 dB)의 주파수 대역을 달성하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.705-712
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• 2000

The fluid generally flows through fractures in crystalline rocks where most of underground storage facilities are constructed because of their low hydraulic conductivities. The fractured rock is better to be conceptualized with a discrete fracture concept, rather continuum approach. In the aspect of fluid flow in underground, the simultaneous flow of groundwater and gas should be considered in the cases of generation and leakage of gas in nuclear waste disposal facilities, air sparging process and soil vapor extraction for eliminating contaminants in soil or rock pore, and pneumatic fracturing for the improvement of permeability of rock mass. For the purpose of appropriate analysis of groundwater-gas flow, this study presents an unsteady-state multi-phase FEM fracture network simulator. Numerical simulation has been also conducted to investigate the hydraulic head distribution and air tightness around Ulsan LPG storage cavern. The recorded hydraulic head at the observation well Y was -5 to -10 m. From the results obtained by the developed model, it shows that the discrete fracture model yielded hydraulic head of -10 m, whereas great discrepancy with the field data was observed in the case of equivalent continuum modeling. The air tightness of individual fractures around cavern was examined according to two different operating pressures and as a result, only several numbers of fractures neighboring the cavern did not satisfy the criteria of air tightness at 882 kPa of cavern pressure. In the meantime, when operating pressure is 710.5 kPa, the most areas did not satisfy air tightness criteria. Finally, in the case of gas leaking from cavern to the surrounding rocks, the resulted hydraulic head and flowing pattern was changed and, therefore, gas was leaked out from the cavern ceiling and groundwater was flowed into the cavern through the walls.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.59-63
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• 2013

In this paper, the impact of the copper densities of substrate layers on IC package warpage is studied experimentally and numerically. The substrate strips used in this study contained two metal layers, with the metal densities and patterns of these two layers varied to determine their impacts. Eight legs of substrate strips were prepared. Leg 1 to leg 5 were prepared with a HD (high density) type of strip and leg 6 to leg 8 were prepared with UHD (ultra high density) type of strip. The top copper metal layer was designed to feature meshed patterns and the bottom copper layer was designed to feature circular patterns. In order to consider the process factors, the warpage of the substrate bottom was measured step by step with the following manufacturing process: (a) bare substrate, (b) die attach, (c) applying mold compound (d) and post reflow. Furthermore, after the post reflow step, the substrate strips were diced to obtain unit packages and the warpage of the unit packages was measured to check the warpage trends and differences. The experimental results showed that the warpage trend is related to the copper densities. In addition to the experiments, a Finite Element Modeling (FEM) was used to simulate the warpage. The nonlinear material properties of mold compound, die attach, solder mask, and substrate core were included in the simulation. Through experiment and simulation, some observations were concluded.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권9호
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• pp.47-53
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• 2011

본 논문에서는 커넥터의 특성임피던스 추출, 분석 방법 및 설계 변경 방법을 제안하고 임피던스를 정합하여 신호 전달 특성을 개선한다. 3차원 FEM(Finite Element Method) 전자기장(Electro-Magnetic Field) 시뮬레이터를 이용하여 커넥터의 S-파라미터를 계산하고 반사손실 및 삽입손실을 추출한다. 커넥터의 신호 전달 특성은 반사손실이 0.9 GHz 이후부터 -20 dB 이상의 값으로 높게 나타났다. 신호 전달 특성이 낮은 원인을 파악하기 위해서 회로 해석 시뮬레이터를 이용하여 커넥터의 등가 회로 모델을 추출하고 특성임피던스를 계산하였다. 커넥터의 특성임피던스는 $90.3{\Omega}$으로 임피던스 부정합이 발생하여 신호 전달 특성이 저하되었다. 따라서 신호 전달 특성을 개선할 목적으로 임피던스를 정합하기 위해서 커넥터의 커패시턴스를 증가시켰다. 이러한 설계 방안으로 커넥터 신호선의 유효 면적을 확장하고, 커넥터의 몸체 소재로 고유전체를 사용하였다. 설계 변경된 커넥터의 특성임피던스는 $58.6{\Omega}$으로 임피던스 정합에 보다 근접하여 커넥터의 반사손실이 대략 10 dB 향상되었다. 신호선의 유효 면적 증가에 의한 반사손실 개선과 고유전체의 적용으로 전자기파의 신호선 주변 집중에 의해서 삽입손실 또한 개선되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권7호
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• pp.7-16
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• 2000

본 논문에서는 DRAM 셀 내의 셀 캐패시턴스 및 기생 캐패시턴스를 수치 해석적으로 계한하여 추출하는 방법과 그 적용 예를 보고한다. 셀 캐패시턴스 및 기생 캐패시턴스를 계산하기 위하여 유한요소법을 적용하였다. 시뮬레이션의 구조를 정의하기 우하여, 마스크 레이아웃 데이터 및 공정 레시피를 이용한 토포그래피 시뮬레이션을 수행하고, 토포그래피 시뮬레이션을 통해 DRAM 셀 구조를 생성하기 위해 필요한 데이터를 얻었다. 이를 기반으로 하여, 마스크 데이터 기반의 3차원 솔리드 모델링 방법을 적용하여 시뮬레이션 구조를 생성하였다. 시뮬레이션에 사용된 구조는 $2.25{\times}175{\times}3.45{\mu}m^3$ 크기이며, 4개의 셀 캐패시터를 갖는다. 또한 70,078개의 노드와 395,064개의 사면체로 구성되었다. 시뮬레이션을 위해 ULTRA SPARC 10 웨크스테이션에서 약 25분의 CPU 시간을 소요하였으며, 약 201메가바이트의 메모리를 사용하였다. 시뮬레이션을 통하여 계산된 셀 캐패시턴스는 셀당 24fF이며, DRAM 셀 내에서 가장 주요한 기생 캐패시턴스 성분을 규명하였다.