• 제목/요약/키워드: Homogenization Technique

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형광 현미경을 이용한 비상용 고분자 블렌드 용액의 전단 균질화 연구 (Shear Induced Homogenization Study of an Immiscible Polymer Blend Solution Using Fluorescence Microscope)

  • 유재웅
    • 폴리머
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    • 제27권5호
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    • pp.413-420
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    • 2003
  • 형광 현미경을 이용하여 4-클로로-7-니트로벤조퓨라잔이 표지된 폴리스티렌과 폴리부타디엔 블렌드 디옥틸프탈레이트 용액의 전단력하에서의 상평형 거동을 관찰하였다. 형광 현미경과 위상차 현미경을 동시에 사용하여 형광이미지가 실제 블렌드용액의 모폴로지와 같음을 알 수 있었다. 형광 현미경을 이용하여 각 도메인에서 형광의 세기를 측정함으로써 도메인상 (폴리스티렌 풍부상)과 연속 매트릭스상 (폴리부타디엔 풍부상)이 외부에서 가해준 전단력에 의하여 조성비가 변화하는 것을 관찰하였다. 이렇게 측정되어진 전단력의 변화에 따른 조성 차이의 변화로부터 상분리 곡선이 이동함을 알 수 있었다.

A micromechanics-based time-domain viscoelastic constitutive model for particulate composites: Theory and experimental validation

  • You, Hangil;Lim, Hyoung Jun;Yun, Gun Jin
    • Advances in aircraft and spacecraft science
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    • 제9권3호
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    • pp.217-242
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    • 2022
  • This paper proposes a novel time-domain homogenization model combining the viscoelastic constitutive law with Eshelby's inclusion theory-based micromechanics model to predict the mechanical behavior of the particle reinforced composite material. The proposed model is intuitive and straightforward capable of predicting composites' viscoelastic behavior in the time domain. The isotropization technique for non-uniform stress-strain fields and incremental Mori-Tanaka schemes for high volume fraction are adopted in this study. Effects of the imperfectly bonded interphase layer on the viscoelastic behavior on the dynamic mechanical behavior are also investigated. The proposed model is verified by the direct numerical simulation and DMA (dynamic mechanical analysis) experimental results. The proposed model is useful for multiscale analysis of viscoelastic composite materials, and it can also be extended to predict the nonlinear viscoelastic response of composite materials.

모델링/시뮬레이션 기법을 이용한 세라믹 섬유 단열재의 열전도도 해석 I (An Analysis of Thermal Conductivity of Ceramic Fibrous Insulator by Modeling & Simulation Method I)

  • 강형;백용기
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.83-95
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    • 2002
  • 시뮬레이션/모델링 기법을 이용하여 세라믹 섬유단열재의 열전도도를 분석하였으며, 열전도도를 예측할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 세라믹 섬유 단열재는 $1600^{\circ}$까지 사용할 수 있는 고온용 단열재로써 극심한 공력가열 환경에 노출되는 고속 항공기 및 유도무기에 적용 가능한 재료이다. 섬유 단열재의 열전도도는 전도 열전달 및 복사 열전달에 의해 결정되므로 각각의 메카니즘에 의한 열전도도를 계산하였다. 전도 열전달은 균질화 기법을 이용하였으며, 복사 열전달은 무작위 수(random number)를 이용하여 계산하였다. 특히 복사 가능 거리 및 확률을 도입함으로써 실험 상수(experimental constant) 없이 복사 열전도도를 계산할 수 있었다. 본 논문 연구 방법으로 계산된 섬유 단열재의 열전도도는 실험값에 대하여 평균 93%의 신뢰도를 나타내었다. 또 본 논문에서 개발한 열전도도 계산프로그램은 섬유와 공기의 열적 특성만으로 계산이 가능하므로, 섬유 단열재와 유사한 내부조직을 갖는 대부분의 복합재료에 적용할 수 있다.

A 3D RVE model with periodic boundary conditions to estimate mechanical properties of composites

  • Taheri-Behrooz, Fathollah;Pourahmadi, Emad
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제72권6호
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    • pp.713-722
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    • 2019
  • Micromechanics is a technique for the analysis of composites or heterogeneous materials which focuses on the components of the intended structure. Each one of the components can exhibit isotropic behavior, but the microstructure characteristics of the heterogeneous material result in the anisotropic behavior of the structure. In this research, the general mechanical properties of a 3D anisotropic and heterogeneous Representative Volume Element (RVE), have been determined by applying periodic boundary conditions (PBCs), using the Asymptotic Homogenization Theory (AHT) and strain energy. In order to use the homogenization theory and apply the periodic boundary conditions, the ABAQUS scripting interface (ASI) has been used along with the Python programming language. The results have been compared with those of the Homogeneous Boundary Conditions method, which leads to an overestimation of the effective mechanical properties. According to the results, applying homogenous boundary conditions results in a 33% and 13% increase in the shear moduli G23 and G12, respectively. In polymeric composites, the fibers have linear and brittle behavior, while the resin exhibits a non-linear behavior. Therefore, the nonlinear effects of resin on the mechanical properties of the composite material is studied using a user-defined subroutine in Fortran (USDFLD). The non-linear shear stress-strain behavior of unidirectional composite laminates has been obtained. Results indicate that at arbitrary constant stress as 80 MPa in-plane shear modulus, G12, experienced a 47%, 41% and 31% reduction at the fiber volume fraction of 30%, 50% and 70%, compared to the linear assumption. The results of this study are in good agreement with the analytical and experimental results available in the literature.

페리다이나믹 이론 모델을 이용한 재료의 균열 진전 해석 (Peridynamic Modeling for Crack Propagation Analysis of Materials)

  • 정원준;;이제명
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제31권2호
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    • pp.105-114
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    • 2018
  • 본 연구에서 페리다이나믹 이론 모델을 이용하여 준정적하중과 동적 하중, 균열전파와 분기균열 패턴 그리고 등방성재료, 직교 이방성 재료의 균열 진전 해석 등 다양한 조건을 고려한 전산 시뮬레이션을 수행하여 그 적합성을 검토하였다. 초기 균열은 없지만 중심에 홀이 있는 등방성 재료, 초기 균열이 존재하는 등방성 및 이방성 재료에 대한 전산 시뮬레이션이 수행되었다. 조정 동적 완화 기법이 사용되어 준정적 하중을 모사하였고, 이방성 재료 해석에서는 고전 연속체 역학과 페리다이나믹의 변형률 에너지를 고려한 균질화 방법이 사용되었다. 균열 전파와 분기 균열이 성공적으로 확인되었으며 파괴 거동의 시작과 그 방향 역시 페리다이나믹 이론으로 확인되었다. 페리다이나믹을 균질화 방법을 사용하여 비교적 복잡한 이방성 재료에 적용한 경우 역시 실험 결과 값과 비교하여 검증하였다.

3차원 원형 브레이드 유리섬유 강화 복합재료의 구성방정식 (Constitutive Equations of 3D Circular Braided Glass Fiber Reinforced Composites)

  • 신헌정;정관수;강태진;윤재륜
    • 한국섬유공학회:학술대회논문집
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    • 한국섬유공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.107-110
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    • 2003
  • 본 연구에서는 3차원 브레이딩 기계를 이용하여 제작된 6 layer의 3차원 원형 형태로 브레이드된 유리 섬유 강화 복합재료의 프리프레그를 이용하여 에폭시 수지를 모체로 하는 RTM(Resin Transfer Molding) 공정을 통해 직교 이방성 복합재료를 제작하였다. 또한 탄성한계 내에서의 구성방정식을 얻기 위해 unit cell 모델링을 통해 복합재료의 기하를 모사하고 method of cells 이론과 homogenization technique를 이용하여 복합재료의 구성방정식을 나타내는 수치해석 코드를 개발하였다. (중략)

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섬유혼합토의 전단파괴 해석 (Anlaysis on the Shear Failure of Fiber Mixed Soil)

  • 박영곤;장병욱
    • 한국농공학회:학술대회논문집
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    • 한국농공학회 1999년도 Proceedings of the 1999 Annual Conference The Korean Society of Agricutural Engineers
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    • pp.562-568
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    • 1999
  • The model using homogenization technique based on energy concept for the prediction of the failure criterion of staple fiber mixed soil was developed to increase the practice and the application of staple fiber as a reinforcement for improving soft ground and agrictural structures. Parameters of the model are aspect ration and volumetric ocntnet of fiber, cohesion and internal friction angle of soil, adhesiion intercept of soil and fiber. It is judged that the model developed in this study is applicable to the soil composed of clay, silt and sand mixed by linear types of fiber such as steel bar, steel fiber , natural fiber etc..

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섬유혼합토의 전단파괴 해석 (Analysis on the Shear Failure of Fiber Mixed Soil)

  • 박영곤
    • 한국농공학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.86-92
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    • 2000
  • The model using homogenization technique based on energy concept for the prediction of the failure criterion of staple fiber mixed soil was developed to increase the practice and the application of staple fiber as a reinforcement for improving soft ground. Parameters of the model are aspect ratio and volumetric content of fiber, cohesion and internal friction angle of soil, adhesion intercept and interface friction angle of soil and fiber. It is considered that the model developed in this study is applicable to the soil composed of clay, silt and sand mixed by thread types of fiber such as steel bar, steel fiber, natural fiber etc.

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국소개선기법을 이용한 삼각격자 균질화 (Triangular Grid Homogenization Using Local Improvement Method)

  • 최형일;전상욱;이동호;이도형
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권8호
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    • pp.1-7
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    • 2005
  • 본 연구에서는 삼각격자 균질화를 위하여, 확장된 위상학적 개선과정과 국소 최적화 기반 평활화를 결합한 국소 개선기법을 제안하였다. 먼저 격자의 연결 구조를 확장된 위상학적 개선과정을 적용하여 최적의 연결구조로 개선한다. 다음으로 격자의 질을 나타내는 비틀림척도를 최대화하기 위해 국소 최적화 기반 평활화를 수행한다. 이 국소 개선기법을 이용하여, 두 가지 격자 예제에 대하여 삼각격자 균질화를 수행하였다. 이 예들을 통하여, 본 연구에서 제안한 국소 개선알고리듬이 삼각격자의 질을 크게 향상시켜주는 경제적이며 효과적인 방법임을 보여준다. 또한, 이 기법은 적응격자 세분화의 격자 재생성과정에도 용이하게 적용될 수 있다.

Hydroxyapatite Precipitation Phenomena on Micro-pore Formed Ti-Nb Alloy by PEO technique

  • Kim, Jeong-Jae;Choe, Han-Cheol
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.137-137
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    • 2015
  • The purposed of this work was to observe hydroxyapatite precipitation phenomena on micro-pore formed Ti-Nb alloy by PEO technique. The Ti-30Nb and Ti-30Ta alloys were remelted at least ten times in order to avoid inhomogeneity, and then cylindrical specimens (diameter 10 mm, thickness 4 mm) were cut by using laser from cast ingots of the Ti alloys. Heat treatment was carried out at $1050^{\circ}C$ for 2 h for homogenization in argon atmosphere. The morphologic change of the alloys were examined by X-ray diffractometer (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM).

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