• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권1호
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• pp.1-16
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• 2023

The free vibration of temperature-dependent functionally graded plates (FGPs) resting on a viscoelastic foundation is investigated in this paper using a newly developed simple first-order shear deformation theory (FSDT). Unlike other first order shear deformation (FSDT) theories, the proposed model contains only four variables' unknowns in which the transverse shear stress and strain follow a parabolic distribution along the plates' thickness, and they vanish at the top and bottom surfaces of the plate by considering a new shape function. For this reason, the present theory requires no shear correction factor. Linear steady-state thermal loads and power-law material properties are supposed to be graded across the plate's thickness. Uniform, linear, non-linear, and sinusoidal thermal rises are applied at the two surfaces for simply supported FGP. Hamilton's principle and Navier's approach are utilized to develop motion equations and analytical solutions. The developed theory shows progress in predicting the frequencies of temperature-dependent FGP. Numerical research is conducted to explain the effect of the power law index, temperature fields, and damping coefficient on the dynamic behavior of temperature-dependent FGPs. It can be concluded that the equation and transformation of the proposed model are as simple as the FSDT.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권4호
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• pp.433-443
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• 2023

The current paper discusses the dynamic and stability responses of cross-ply composite laminated plates by employing a refined quasi-3D trigonometric shear deformation theory. The proposed theory takes into consideration shear deformation and thickness stretching by a trigonometric variation of in-plane and transverse displacements through the plate thickness and assures the vanished shear stresses conditions on the upper and lower surfaces of the plate. The strong point of the new formulation is that the displacements field contains only 4 unknowns, which is less than the other shear deformation theories. In addition, the present model considers the thickness extension effects (ε_z≠0). The presence of the Winkler-Pasternak elastic base is included in the mathematical formulation. The Hamilton's principle is utilized in order to derive the four differentials' equations of motion, which are solved via Navier's technique of simply supported structures. The accuracy of the present 3-D theory is demonstrated by comparing fundamental frequencies and critical buckling loads numerical results with those provided using other models available in the open literature.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권3호
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• pp.233-252
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• 2024

This research explores a new finite element model for the free vibration analysis of bi-directional functionally graded (BDFG) beams. The model is based on an efficient higher-order shear deformation beam theory that incorporates a trigonometric warping function for both transverse shear deformation and stress to guarantee traction-free boundary conditions without the necessity of shear correction factors. The proposed two-node beam element has three degrees of freedom per node, and the inter-element continuity is retained using both C1 and C0 continuities for kinematics variables. In addition, the mechanical properties of the (BDFG) beam vary gradually and smoothly in both the in-plane and out-of-plane beam's directions according to an exponential power-law distribution. The highly elevated performance of the developed model is shown by comparing it to conceptual frameworks and solution procedures. Detailed numerical investigations are also conducted to examine the impact of boundary conditions, the bi-directional gradient indices, and the slenderness ratio on the free vibration response of BDFG beams. The suggested finite element beam model is an excellent potential tool for the design and the mechanical behavior estimation of BDFG structures.

• Computers and Concrete
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• 제34권4호
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• pp.447-476
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• 2024

The current research proposes an innovative finite element model established within the context of higher-order beam theory to examine the bending and buckling behaviors of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite (FG-CNTRC) beams resting on Winkler-Pasternak elastic foundations. This two-node beam element includes four degrees of freedom per node and achieves inter-element continuity with both C¹ and C⁰ continuities for kinematic variables. The isoparametric coordinate system is implemented to generate the elementary stiffness and geometric matrices as a way to enhance the existing model formulation. The weak variational equilibrium equations are derived from the principle of virtual work. The mechanical properties of FG-CNTRC beams are considered to vary gradually and smoothly over the beam thickness. The current investigation highlights the influence of porosity dispersions through the beam cross-section, which is frequently omitted in previous studies. For this reason, this analysis offers an enhanced comprehension of the mechanical behavior of FG-CNTRC beams under various boundary conditions. Through the comparison of the current results with those published previously, the proposed finite element model demonstrates a high rate of efficiency and accuracy. The estimated results not only refine the precision in the mechanical analysis of FG-CNTRC beams but also offer a comprehensive conceptual model for analyzing the performance of porous composite structures. Moreover, the current results are crucial in various sectors that depend on structural integrity in specific environments.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.50-60
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• 2018

고출력 응용환경에 적용 가능한 광대역 다층 구조 레이돔을 개발하였다. 이를 위해 다층 레이돔의 전파전파특성을 ABCD 행렬로 표현하였고, Particle swarm 최적화 알고리즘을 상용 수치 모델링 툴로 구현하여 레이돔의 최적화된 층별 두께와 물질상수를 구하였다. 바람, 눈, 얼음 등 외부 기상 환경을 고려한 기계적 특성을 감안하여 레이돔을 재설계하였다. 대형구조물의 제작 제한조건을 고려한 두께를 재산출하여 전력 전달특성을 재분석하였다. 대기 정전파괴 때보다 10 dB 높은 첨두 전기장의 세기 조건에서 상용 해석 툴을 이용하여, 설계된 레이돔의 RF에 대한 대기 정전파괴 특성을 분석하였다. 설계된 다층 레이돔을 제작하여 소신호 및 대신호 시험을 수행하였고, 상용 도구들을 사용한 계산값과 비교하여 목표 성능을 획득하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제32권12호
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• pp.899-914
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• 2023

Various seeding materials for cloud seeding are being used, and sodium chloride powder is one of them, which is commonly used. This study analyzed the experimental results of multi-aircraft cloud seeding in connection with Republic of Korea Air Force (CN235) and KMA/NIMS(Korea Meteorological Administration/National Institute of Meteorological Sciences) Atmospheric Research Aircraft. Powdered sodium chloride was used in CN235 for the first time in South Korea. The analysis of the cloud particle size distributions and radar reflectivity before and after cloud seeding showed that the growth efficiency of powdery seeding material in the cloud is slightly higher than that of hygroscopic flare composition in the distribution of number concentrations by cloud aerosol particle diameter (10 ~ 1000 ㎛). Considering the radar reflectivity, precipitation, and numerical model simulation, the enhanced precipitation due to cloud seeding was calculated to be a maximum of 3.7 mm for 6 hours. The simulated seeding effect area was about 3,695 km², which corresponds to 13,634,550 tons of water. In the precipitation component analysis, as a direct verification method, the ion equivalent concentrations (Na⁺, Cl^-, Ca²⁺) of the seeding material at the Bukgangneung site were found to be about 1000 times higher than those of other non-affected areas between about 1 and 2 hours after seeding. This study suggests the possibility of continuous multi-aircraft cloud seeding experiments to accumulate and increase the amount of precipitation enhancement.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권2호
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• pp.107-116
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• 2017

해양 유정의 시추를 위한 드릴링이 진행되는 동안 원활한 드릴링 작업을 진행하기 위하여 드릴링 시스템을 순환하는 머드에 벌크가 Shear mixer을 통하여 첨가된다. 이러한 벌크 투입으로 조절된 머드의 물성치는 드릴링시스템 전반의 안정성에 영향을 주며, 머드와의 혼합이 이루어지는 Shear mixer의 성능개선은 전체 드릴링 시스템의 성능향상과 관계된다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 Shear mixer내 혼상유동의 특징을 알아보기 위해 파이프형상의 관내 고체-액체 혼상유동 실험에서 측정된 고체 침전도결과(Gilles et al., 2004)를 시뮬레이션 결과와 비교검증을 수행한 후, 이를 통해 얻어진 관내 액체-고체 혼상유동 시뮬레이션 조건을 바탕으로 Shear mixer의 혼합효율을 개선시킬 수 있는 최적형상에 관한 시뮬레이션 기반 설계를 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.518-529
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• 2022

DECOVALEX-2023 Task C에서는 6개국 9개 참여 기관들이 스위스 Mont Terri 지하처분연구시설에 서 수행된 FE 실험을 대상으로 열-수리-역학 복합거동 모사를 위한 해석코드 개발을 수행하고 있다. 현재 현장시험 결과와 비교 분석을 위한 Step 1이 진행되고 있으며, 본 연구진은 OGS-FLAC 해석 시뮬레이터를 활용하여 일련의 해석을 진행하였다. 해석 결과 히터 가열에 따른 온도 상승이 잘 구현되었고, 상 변화에 따른 완충재 내 포화도 변화를 관측할 수 있었다. 반면 완충재 흡입력의 과대평가로 완충재 내 상대습도, 온도 변화 및 Opalinus 점토암 내 압력 변화가 현장 결과와 다소간 차이를 나타내는 것을 확인하였다. 이를 통해 완충재 흡입력이 처분시스템 해석 시 유동 해석 결과에 지배적인 영향을 미침을 확인할수 있었으며, 향후 지보재 및 초기 수압 모사 개선을 통해 향상된 결과를 도출하고자 한다. 또한, Opalinus 점토암의 열, 수리, 역학적 이방성이 잘 구현되었으며 해석 결과를 통해 OGS-FLAC 시뮬레이터의 처분시스템 해석 적용성을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.224-232
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• 1999

캡슐형 잠열재를 이용한 열저장 시스템은 바닥 난방 및 건물 난방에서 매우 효과적인 시스템이다. 이러한 시스템 개발에 필수적인 요소가 열유동 매체가 순환하는 파이프 주변의 캡슐내 온도 분포와 열유동 매체의 유량 등이다. 그러므로 본 연구에서는 3차원 비정상 상태에서 Navier-Stokes 방정식, 난류모델을 비롯한 스칼라 보존 방정식을 적용하여 캡슐 블록의 온도 분포 및 파이프 내의 유동장 해석을 수행하였다. 또한 본 연구와 같이 계산 영역이 특별한 기하학적 현상을 형상(circle+square)인 문제 해결하는데 적용할 수 있는 새로운 격자 생성 기술(MBFGE/CCM)을 개발하였다. 격자계는 파이프에서 원형 격자를 이용하였고, 캡슐 블록에서 사각 격자를 이용하여 다중격자와 미세격자를 결합하여 사용하였다. 본 연구의 목적은 컴퓨터를 이용한 수치해석적 방법을 미세 캡슐을 이용한 축열보드에 적용하여 2종류의 열경계 상태에 대하여 속도와 온도분포를 계산하여 비교분석을 하는 것이다. 온도는 축열 보드의 한 쪽면은 대류면이고 다른 한쪽면은 단열면인 경우(Case 2)보다 양면 모두 단열인 경우(Case 1)일 때 더 높게 상승하였다. 온수 파이프 중심선인 Y=0 에 가까운 영역에서 Case 1과 Case 2사이에 축열 보드 내에서 온도 차이는 확연하게 나타났다. 향후 수치해석의 정확도를 높이고 축열 보드의 열전달 현상을 보다 정확히 계산하기 위해서는 위치 및 시간에 따른 정밀한 온도 측정값이 필요하고 특히 잠열재인 미세 캡슐이 상변화를 하므로 온도 변화에 따른 물질의 비열(C$_{p}$)과 열전달율(λ)을 고려한 방정식이 요구된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.323-333
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• 2007

본 논문에서는 구형 빔 패턴을 효율적으로 형성하기 위한 새로운 MDAS-DR 안테나 구조를 제안하였다. 안테나 구조는 크게 스택 마이크로스트립 패치 여기 소자, 다층 원형 도체 배열 소자들과 그 주위를 에워싸고 있는 유전체 링으로 구성된다. 다층 원형 도체 배열 구조는 스택 마이크로스트립 패치 여기 소자에 의해 방사 전력을 공급 받아 그 주변의 유전체 링과의 전기적 상호 결합 작용에 의해 원거리에서 구형 빔 방사 패턴을 형성할 수 있다. 유전체 링 구조의 설계 변수는 다층 원형 도체 배열 구조의 설계 변수와 더불어 구형 빔 패턴 형성에 중요한 설계 변수들로서 구형 빔 안테나를 위해 12개의 다층 원형 도체 배열과 유전율이 2.05인 테프론 유전체가 사용되었다. 제안된 안테나 구조의 유효성을 검증하기 위하여 10 GHz 대역$(9.6\sim10.4\;GHz)$에서 동작하는 안테 나를 설계하였으며, 시뮬레이션에는 삼차원 안테나 구조 해석에 적합한 상용 CST Microwave $Studio^{TM}$ 시뮬레이터가 사용되었다. 또한, 안테나 시제품을 제작한 후 무반사실 안테나 챔버에서 전기적 특성들을 측정하였다. 구형 빔 패턴 형성을 갖는 안테나 시제품의 측정 결과들은 시뮬레이션 결과들과 잘 일치하였으며, 측정 결과들로부터 MDAS-DR 안테나의 10 GHz에서의 측정 이득은 11.18 dBi이었으며, 최소한 8.0 % 대역 폭 내에서 약 $40^{\circ}$의 양호한 구형 빔 패턴을 형성함을 확인할 수 있었다.