This paper presents a feasibility study of flexible piezoelectric paint for use in wide-band low-profile surface-mount or embeddable ultrasonic sensor for in situ structural health monitoring. Piezoelectric paint is a piezoelectric composite with 0-3 connectivity. Because of its ease of application, piezoelectric paint can be readily fabricated into sensing element with complex pattern. This study examines the characteristics of piezoelectric paint in acoustic emission signal and ultrasonic guided wave sensing. A series of ultrasonic tests including pitch catch and pencil break tests were performed to validate the ultrasonic wave sensing capability of piezoelectric paint. The results of finite element simulation of ultrasonic wave propagation, and acoustic emission generated by a pencil lead break on an aluminum plate are also presented in this paper along with corresponding experimental data. Based on the preliminary experimental results, the piezoelectric paint appears to offer a promising sensing material for use in real-time monitoring of crack initiation and propagation in both metallic and composite structures.
The magnetic fibrous polymeric oil filter elements for industrial lub-systems were obtained by pneumoextrusion processing prepared from thermoplastic pqlymer (polyamide) containing a magnetic particulate filler (Ba ferrite), and treated subsequently in a magnetic fields. Using the standard laboratory oil filtration test rig, metallic particle quantifier and image analyser system, the dependence of filtration charateristics of the magnetic filter media on the parameters of porosity and magnetic properties was investigated. The pressure drops and efficiencies of lubricating filter elements were measured on the packing density and magnetised filler content of filter element. Also, the industrial lub-systems such as lubricant filters for gear test rig and electric discharge processing machine were used for testing the flitrational characteristics of tl, c magnetised filter elements. The magnetic fibrous polymeric filter material was shown to possess a highly filtration efficiency in filtering the fine ferrous particles with increasing the magnetic force of filter element. Therefore, it is expected that the magnetic fibrous polymeric filter material should be used for effective oil filrers on the industrial lub-systems.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.8
no.4
s.23
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pp.5-13
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2005
The impact of a long-rod penetrator into oblique plates with combined obliquity and yaw is investigated. The study was done using a newly developed three dimensional dynamic and impact analysis code, which uses the explicit finite element method. Through the comparison of simulation result with experimental result and other code's result, the adaptability and accuracy of the developed code is evaluated under the complex situation in which yaw angle and oblique angle exist simultaneously. As a result of comparison, it has found that deformed shape, residual length and velocity, rotational velocity of long-rod show good agreement with experimental data. Through this study, the applicability and accuracy of the code as a metallic armour system design tool is verified.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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1997.10a
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pp.121-129
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1997
Bellows are suggested as energy absorbing elements for automotive steering systems. A metallic bellows has nearly constant axial collapse load which is desirable as an energy absorbing element for a steering column. Axial collapsability and bending flexibility of bellows can be utilized to reduce upward tilting and backward displacement of steering columns in the early stage of high speed crash. Since bending flexibility of bellows has negative effects on the vibration characteristics of steering columns it is necessary to maximize the first natural frequency of a bellows while maintaining its plastic bending flexibility and axial collapse load. An effort is made to attain optimum design of bellows based upon the Taguchi method. A general guideline for design of bellows is suggested.
The objective of a cathodic protection system (CP) is to protect the buried metallic structure against the corrosion caused by chemical reaction between the buried structure and the surrounding medium, such as soil. This paper presents a boundary element application to determine the optimal impressed current densities in a cathodic protection system. The potential within the electrolyte is described by the Laplace's equation with nonlinear boundary conditions which are enforced based on experimentally determined electrochemical polarization curves. The optimal impressed current densities are determined in order to minimize the power supply for protection. The solution is obtained by using the conjugate gradient method in which the governing equations and the protecting conditions are taken into account by the penalty function method. Numerical example are presented to demonstrate the practical applicability of the proposed method.
In this work, the linear vibration characteristics of $90^{\circ}$ pipe bends and their cylindrical and toroidal shell components are studied. The finite element method, based on shear-deformation shell elements, is used to carry out a vibration analysis of metallic multiple $90^{\circ}$ mitred pipe bends. Single, double, and triple mitred bends are considered, as well as a smooth bend. Sample natural frequencies and mode shapes are given. To validate the procedure, comparison of the natural frequencies is made with existing results for cylindrical and toroidal shells. The influence of the multiplicity of the bend, the boundary conditions, and the various geometric parameters on the natural frequency is described. The differential quadrature method, based on classical shell theory, is used to study the vibration of components of these bends. Regression formulas are derived for cylindrical shells (straight pipes) with one or two oblique edges, and for sectorial toroidal shells (curved pipes, pipe elbows). Two types of support are considered for each case. The results given provide information about the vibration characteristics of pipe bends over a wide range of the geometric parameters.
In this work, we investigate polarization-dependent excitation of the propagating surface plasmon polariton (SPP) modes in gold nanowires (Au NWs) combined with gold nanoparticles (Au NPs). The light coupling from focused light to SPPs on Au NWs is investigated for different structural combinations of Au NWs with Au NPs, using full-wave finite-element numerical simulations. The results show that the excitation of SPPs changes remarkably on varying the orientation of the NP on NW or the polarization angle of the incident light. Metallic NWs combined with NPs can be applied to the polarization-resolved SPP coupling in various optical and optoelectronic devices including photonic circuits and optical sensors.
Selective laser melting (SLM), one of the most widely used powder bed fusion (PBF) additive manufacturing (AM) technology, enables the fabrication of customized metallic parts with complex geometry by layer-by-layer fashion. However, SLM inherently poses several problems such as the discontinuities in the molten track and the steep temperature gradient resulting in a high degree of residual stress. To avoid such defects, thisstudy proposes a temperature thread multiscale model of SLM for the evaluation of the process at different scales. In microscale melt pool analysis, the laser beam parameters were evaluated based on the predicted melt pool morphology to check for lack-of-fusion or keyhole defects. The analysis results at microscale were then used to build an equivalent body heat flux model to obtain the residual stress distribution and the part distortions at the macroscale (part level). To identify the source of uneven heat dissipation, a liquid lifetime contour at macroscale was investigated. The predicted distortion was also experimentally validated showing a good agreement with the experimental measurement.
PM10 concentration of total 48 samples collected from 4 sites (the root of Miryang University, Sangnam township Office in Miryang. the root of Changwon elementary school, and Junam reservoir in Changwon) turned out to range from 42.29 to 69.49{\mu}g/m^{3}$, and the average concentration was the root of Changwon elementary school $(69.49{\mu}g/m^{3})$>the root of Miryang university $(58.59{\mu}g/m^{3})$>Junam reservoir $(43.56{\mu}g/m^{3})$>Sangnam township Office $(42.29{\mu}g/m^{3}).> In particular, Junam reservoir, the Clean Area, had a slightly higher value than Sangnam township Office. It was thought although the site was plane and windy without pollutants around. it had a higher concentration value influenced by external factors including bigger population and a northeasterly wind due to a newly-established industrial complex nearby. As for water-soluble ions among PM10 particle collected in Miryang and Changwon area, SO42- accounted for $50{/%}$ and NO3-, was $35{\%}$, and the concentration order was S042->N03->Cl->F-. As for the average concentration of metallic components among PM10 particle collected in Miryang and Changwon area. the root of Changwon elementary school had the AI concentration, Fe concentration and Zn concentration 4 times, 3 times and 1.5 times that of Junam reservoir, respectively. The root of Miryang University had the AI concentration 2 times that of Sangnam township Office, and had Fe concentration and Zn concentration $1.2\~1.5$ times those of Sangnam township Office. When it comes to the relation between metallic elements and meteorological factors in Changwon area, the highest coefficient of correlation was between temperature and humidity with 0.92, and temperature and wind speed turned out in the reverse correlation. The coefficient of correlation between Al and Cr was as high as 0.78. Among metallic elements, the coefficient of correlation between Cu and Pb, Cd, Al were 0.84, 0.85, 0.79, respectively. It is thought that the high coefficient of correlation between Cu and Pb is ascribed to busy traffic and wind in the urban areas, Sammun-dong and Gagok-dong in Miryang. Meanwhile, the coefficients of correlation between Fe and Cu, Al, Zn, Cd, Pb were in the reverse correlation. These coefficients of correlation are attributed to the difference in pollutant sources, rather than difference in pollutant and non-pollutant.
Dispersions of non-soluble ceramic particles in a metallic matrix can enhance the strength and heat resistance of materials. With the advent of mechanical alloying it became possible to put the theoretical concept into practice by incorporating very fine particles in a flirty uniform distribution into often oxidation- and corrosion- resistant metal matrices. e.g. superalloys. The present paper will give an overview about the mechanical alloying technique as a dry, high energy ball milling process for producing composite metal powders with a fine controlled microstructure. The common way is milling of a mixture of metallic and nonmetallic powders (e.g. oxides. carbides, nitrides, borides) in a high energy ball mill. The heavy mechanical deformation during milling causes also fracture of the ceramic particles to be distributed homogeneously by further milling. The mechanisms of the process are described. To obtain a homogeneous distribution of nano-sized dispersoids in a more ductile matrix (e.g. aluminium-or copper based alloys) a reaction milling is suitable. Dispersoid can be formed in a solid state reaction by introducing materials that react with the matrix either during milling or during a subsequent heat treatment. The pre-conditions for obtaining high quality materials, which require a homogeneous distribution of small dis-persoids, are: milling behaviour of the ductile phase (Al, Cu) will be improved by the additives (e.g. graphite), homogeneous introduction of the additives into the granules is possible and the additive reacts with the matrix or an alloying element to form hard particles that are inert with respect to the matrix also at elevated temperatures. The mechanism of the in-situ formation of dispersoids is described using copper-based alloys as an example. A comparison between the in-situ formation of dispersoids (TiC) in the copper matrix and the milling of Cu-TiC mixtures is given with respect to the microstructure and properties, obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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