• 제목/요약/키워드: Minimum Energy

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Analysis of cable structures through energy minimization

  • Toklu, Yusuf Cengiz;Bekdas, Gebrail;Temur, Rasim
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제62권6호
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    • pp.749-758
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    • 2017
  • In structural mechanics, traditional analyses methods usually employ matrix operations for obtaining displacement and internal forces of the structure under the external effects, such as distributed loads, earthquake or wind excitations, and temperature changing inter alia. These matrices are derived from the well-known principle of mechanics called minimum potential energy. According to this principle, a system can be in the equilibrium state only in case when the total potential energy of system is minimum. A close examination of the expression of the well-known equilibrium condition for linear problems, $P=K{\Delta}$, where P is the load vector, K is the stiffness matrix and ${\Delta}$ is the displacement vector, it is seen that, basically this principle searches the displacement set (or deformed shape) for a system that minimizes the total potential energy of it. Instead of using mathematical operations used in the conventional methods, with a different formulation, meta-heuristic algorithms can also be used for solving this minimization problem by defining total potential energy as objective function and displacements as design variables. Based on this idea the technique called Total Potential Optimization using Meta-heuristic Algorithms (TPO/MA) is proposed. The method has been successfully applied for linear and non-linear analyses of trusses and truss-like structures, and the results have shown that the approach is much more successful than conventional methods, especially for analyses of non-linear systems. In this study, the application of TPO/MA, with Harmony Search as the selected meta-heuristic algorithm, to cables net system is presented. The results have shown that the method is robust, powerful and accurate.

에너지 하베스팅 네트워크에서 최소 요구 보안 용량을 최대화하기 위한 시간 전환 기반의 아날로그 네트워크 코딩 (Time Switching-based Analog Network Coding for Maximizing the Minimum Required Secrecy Capacity in Energy Harvesting Networks)

  • 이기송;최현호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제21권11호
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    • pp.2022-2028
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    • 2017
  • 최근 사물 인터넷 기술의 발달로 인해 사용되는 센서의 수가 늘어남에 따라 센서의 전원 부족 및 사적인 정보의 유출이 심각한 문제로 여겨지고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 외부의 RF 신호로부터 전력을 수집하는 RF 에너지 하베스팅과 물리계층 보안 기술의 중요성이 점차 커지고 있다. 본 논문에서는 소스가 전송하는 신호로부터 에너지 하베스팅이 가능한 릴레이가 존재하는 무선 네트워크에서 정보 보안을 향상시키기 위한 시간 전환 기반 네트워크 아날로그 코딩 기법을 제안한다. 소스가 전송하는 신호를 도청하려는 도청자가 존재하는 2-hop 릴레이 네트워크를 모델링하고, 수학적 분석을 통해 최소 요구 보안 용량을 최대화 할 수 있는 최적의 시간 전환 비율을 찾았다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 통해 제안 방안이 기존 방안에 비해 최소 요구 보안 용량을 개선함을 보인다.

옷감 종류별 인체대전 정전기 방전에 의한 인화성물질 점화능력 (Ignition Ability of Flammable Materials by Human Body's Electrostatic Discharge by Type of Fabric)

  • 현종수
    • 한국안전학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.1-8
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    • 2024
  • Unwanted effects of electrostatic phenomena occur in various industries. Electrostatic problems originating from the human body in flammable atmospheres in the industry are especially concerning. A substantial volume of experimental data on the electrostatic charging voltages created on the human body owing to the rubbing of apparel were generated and reviewed during this study. The data were reviewed to determine whether the resultant charging levels of the human body are hazardous in flammable atmospheres. This study was conducted under several conditions, such as different fiber types used in apparel, shoe types, and relative humidities (RHs). The following conclusions were drawn in this study. ① The electrostatic charging levels of the human body owing to the rubbing of apparel increase with the increase in the surface resistances of apparel; however, the electrostatic charging levels may be different depending on the condition of the cloth surface. ② The discharging energy of 1.98-18.5 [mJ] from the human body exceeds the minimum ignition energy of most flammable materials, when removing an overcoat made of polyester, cotton and wool under severe conditions such as wearing height-raising shoes for men. ③ When removing antistatic apparel, the maximum discharging energy of 0.128 mJ from the human body is dangerous if the minimum ignition energy of the flammable material is between 10-5-10-4 [J] Grade; however, a minimum ignition energy of 10-3 J Grade of the flammable material is considered safe. ④ While wearing antistatic shoes, the electrostatic charging voltage generated in the human body when removing an overcoat is 30 V; therefore, wearing such shoes is a suitable countermeasure when handling flammable materials. However, the antistatic abilities of shoes reduce when thick socks are worn. ⑤ As RH increases, the electrostatic charging levels of the human body decrease. ⑥ The electrostatic charging levels of the human body from removing a cotton overcoat can ignite the majority of flammable materials when RH is less than 30% under severe conditions such as wearing height-raising shoes for men.

최소발화에너지의 압력의존성에 관한 연구 (A Study on Pressure Dependence of Minimum Ignition Energy)

  • 하동명;이수경
    • 한국가스학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.7-13
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    • 1997
  • 최소발화에너지의 압력의존성을 고찰하기 위해 열발화이론, 열전달개념, 이상기체법칙, 그리고 반응속도론에 의해 시도하였다. 최소발화에너지와 압력의 상관관계식을 문헌자료의 다중회귀분석을 통하여 수식화하였다. 이 방법에 적용한 물질은 대표적인 탄화수소인 프로판과 노말펜탄이었다. 제시된 방법론에서 압력변화에 따른 예측된 최소발화에너지는 아주 작은 평균오차에서 문헌값과 일치하고 있다. 따라서 제시된 방법론은 탄화수소의 최소발화 에너지를 예측하는 일반적인 방법으로 제시하고 있다.

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계층구조 센서 네트워크에서 Minimun-hop 을 고려한 클러스터 구성 알고리즘 (An Energy-Efficient Clustering Algorithm consider Minimum-hop in Hierarchical Sensor Network)

  • 김용;이두완;장경식
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2010년도 추계학술대회
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    • pp.510-513
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    • 2010
  • 계층구조 무선 센서 네트워크에서는 센서노드들이 클러스터를 형성하여 계층구조를 가지고 클러스터 노드간의 균등한 에너지 소모에 관한 연구가 진행되고 있다. 네트워크 형성시 라우팅 경로가 올바르게 설정되지 못할 경우 에너지가 낭비된다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하기 위하여 센서수신범위를 고려하여 최소홉 레이어를 만들고 클러스터를 구성하여 각 클러스터 헤드가 최소홉 레이어를 기반으로 하여 라우팅 경로를 설정 할 수 있는 클러스터 구성 알고리즘을 제안한다.

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고산소-저기압 환경에서 JET A1 액체연료의 최소점화에너지 측정에 관한 연구 (A Study on the Minimum Ignition Energy Measurements for Liquid Jet A1 Fuel under at Elevated Oxygen Concentrations and Reduced Atmospheric Pressures)

  • 권행준;박설현
    • 한국기계가공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.88-93
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    • 2017
  • In the present study, the ignition characteristics of liquid fuel were experimentally investigated. To quantify its ignitability as ignition characteristics, the minimum ignition energy (MIE) of liquid fuel was defined and measured under at the elevated oxygen concentrations and reduced atmospheric pressures which that are the most probable conditions likely to be encountered during operation of the space launch vehicle's operating process. The experimental results demonstrate that the measured MIE decreased with the increasing the oxygen concentration at given atmospheric pressures. When the atmospheric pressure was reduced from 1 atm to 0.2 atm at a fixed oxygen concentration, the measured MIE was found to vary with $P^{-2}$ but the lowest MIE was observed at 0.8 atm.

QM/MM-MD 방법을 이용한 용액 속에서의 Potassium Thiocyanate의 Association/Dissociation Dynamics 연구

  • 남혜림;;최철호
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제3회(2014년)
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    • pp.347-358
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    • 2014
  • 본 논문에서는 양자 역학적 분자 동역학(Quantum Mechanical/Molecular Mechanical-Molecular Dynamics, QM/MM-MD)을 통해 수용액에 녹아 있는 Potassium Thiocyanate의 dynamics를 연구했다. Umbrella sampling technique을 활용하여 association/dissociation에 해당하는 Free energy surface를 구했다. 두 개의 Free energy minimum이 녹아 있는 두 이온의 center of mass 사이의 거리가 $4{\AA}$일 때와 $5{\sim}6{\AA}$ 부근일 때 나타났으며 $4{\AA}$일 때 더 안정 했다. 본 논문에서는 $4{\AA}$일 때를 Contact Ion Pair(CIP) $6{\AA}$일 때를 Dissociation Ion Pair(DlP)라고 칭했다. 이 minimum들이 무엇인 지를 밝혀 내기 위해 추가 연구를 수행하였다. Free energy 상에서 가장 안정 할 때(CIP) solute인 Potassium thiocyanate의 구조를 살펴 봤더니 Potassium ion은 Thiocyanate ion의 Sulfur보다 Nitrogen side를 선호하였다. 그 원인을 알아보기 위해 salvation shell의 구조를 Radial distribution function을 통해 살펴 봤더니 물 분자가 Nitrogen보다 Sulfur와 더 강한 상호작용을 하고 있었다. 그로 인해 Potassium ion이 Nitrogen을 선호한단 결과가 나온 것이다. 한편, 두 번째 minimum은 물 분자가 Potassium 이온과 Thiocyanate 이온 사이에 flexible하게 bridging을 하는 구조였다. 또한 단순 양자 계산을 통해서도 비슷한 구조를 얻을 수 있었다. 그러나 QM 계산은 0K에서 수행하는 것이기 때문에 엔트로피 효과가 없는 계산이지만 본 연구는 온도 300K로 실제 용매와 가깝게 수행함으로써 고정되어 있는 구조가 아니라 엔트로피와 엔탈피가 균형적으로 존재하는 실제 용액 속에서의 구조를 처음으로 보여주는 것이다.

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태양열에 의한 냉방 및 난방시스템의 성능향상(II) - 태양열을 이용한 흡수식 냉동기의 성능 - (The Improvement of the Performance of Solar Cooling and Heating Systems (II) - The Characteristics of an Absorption Refrigeration Powered by Solar Systems -)

  • 박문수;김무근;김효경;노승탁
    • 설비공학논문집
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    • 제1권1호
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    • pp.46-54
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    • 1989
  • The purpose of this study is to obtain the dynamic characteristics of an absorption refrigerator powered by solar energy by experiments. Since the absorption refrigerator power by solar energy should have the characteristics which is suitable for the intermittence and rarity of solar energy, not only the characteristics of the steady state operations but also the partial load and the transient operations should be considered. The minimum available temperature of the storage tank should be known, and the absorption refrigerator can be suitably selected for air-conditioning systems. In this study, the experimental data of the transient state for on-off and warming-up operations has been obtained. Also the experiments are performed which test the minimum available temperature of the storage tank. The results show that it takes 1 hour to get to the steady state of the absorption refrigerator, and the minimum available temperature of the storage tank is about $68^{\circ}C$, and show that in the partial load operations the performance of the absorption refrigerator is improved by applying the modified control method to on-off operations.

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Alloy 600에서 고온 기계적 거동에 미치는 규칙 반응의 영향 (Effects of the Ordering Reaction on High Temperature Mechanical Behavior in Alloy 600)

  • 김성수;김대환;김영석
    • 대한금속재료학회지
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    • 제50권10호
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    • pp.703-710
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    • 2012
  • The effects of the ordering reaction on high temperature mechanical behavior is investigated by tensile tests at $2{\times}10^{-2}/s-3.3{\times}10^{-5}/s$ up to $745^{\circ}C$. The tensile deformed region is examined by differential scanning calorimeter (DSC), TEM, and high resolution neutron diffraction (HRPD). The results showed that a plateau of tensile strength appeared at $150-500^{\circ}C$ whereas the elongation minimum occurred at about $600^{\circ}C$. This suggests that the occurrence of a plateau does not cause the elongation minimum. The temperature of the elongation minimum decreases with the strain rate. HRPD results show a lattice contraction in the tensile deformed specimen at the temperature of the plateau occurring region. The plateau of tensile strength, the lattice contraction, and the occurrence of serration appeared in the same temperature region.