• Title/Summary/Keyword: Nonequilibrium

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SHPB 기법과 확률이론을 이용한 고분자재료의 동적거동특성 및 건전성 평가 (Reliability Estimation and Dynamic Deformation of Polymeric Material Using SHPB Technique and Probability Theory)

  • 이억섭;김동혁
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제32권9호
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    • pp.740-753
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    • 2008
  • The conventional Split Hopkinson Pressure Bar (C-SHPB) technique with aluminum pressure bars to achieve a closer impedance match between the pressure bars and the specimen materials such as hot temperature degraded POM (Poly Oxy Methylene) and PP (Poly Propylene) to obtain more distinguishable experimental signals is used to obtain a dynamic behavior of material deformation under a high strain rate loading condition. An experimental modification with Pulse shaper is introduced to reduce the nonequilibrium on the dynamic material response during a short test period to increase the rise time of the incident pulse for two polymeric materials. For the dynamic stress strain curve obtained from SHPB experiment under high strain rate, the Johnson-Cook model is applied as a constitutive equation, and we verify the applicability of this constitutive equation to the probabilistic reliability estimation method. The methodology to estimate the reliability using the probabilistic method such as the FORM and the SORM has been proposed, after compose the limit state function using Johnson-Cook model. It is found that the failure probability estimated by using the SORM is more reliable than those of the FORM, and the failure probability increases with the increase of applied stress. Moreover, it is noted that the parameters of Johnson-Cook model such as A and n, and applied stress affect the failure probability more than the other random variables according to the sensitivity analysis.

제주 북부 화산암류의 광물화학 (Mineral chemistry of the volcanic rocks from the northern part of Cheju Island)

  • Park, Jun-Beom;Kwon, Sung-Tack
    • 암석학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.139-155
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    • 1993
  • We have shown that the volcanic rocks from the northern part of Cheju Island can be divided into high $P_2O_5/K_2O$(HPK) and low $P_3O_5/K_2O$(LPK) groups, each with distinct geochemical characteristics(Park and Kwon, 1993a and b). This study reports mineral compositions for plagioc-lase, olivine, and clinopyroxene in order to see the dependence of mineral chemistry on the whole rock composition, and discusses equilibrium relationships between crystal and liquid. Plagioclase and olivine phenocrysts show no compositional differences for the two rock group. However, $Al^{ⅵ}/Al^{ⅳ}$ ratios of clinopyroxenes suggest that pyroxenes have fractionated at deeper level, and that the LPK group might have fractionated at higher pressure than the HPK group. These are in good agreement with our previous interpretation based on whole rock chemistry(Park and Kwon, 1993a). Although subhedral or euhedral form and homogenous composition for most plagioclase and clinopy-roxene phenocrysts suggest equilibrium relationship with liquid, the uncertainties associated with liquid, the uncertainites associated with equilibrium constant for these minerals do not allow testing equilibium relationship between mineral and liquid on the basis of chemistry. On the other hand, olivine phenocrysts in hawaiites, for which Kd is well known, show distinct nonequilibrium relationship with calculated liquid composi-tions, while those in other rock compositions are in equilibrium from those for other rocks. We report for the first time as far as we know plagioclase xenocryst and pigeonite inclusion in plagioclase, which indicates assimilation process. In conclusion, these mineralogical observations imply that mag-matic processes underneath the Cheju volcano were not simple.

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펨토초 레이저 어블레이션을 이용한 Si 웨이퍼의 미세 관통 홀 가공 (Femto-second Laser Ablation Process for Si Wafer Through-hole)

  • 김주석;심형섭;이성혁;신영의
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.29-36
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    • 2007
  • 본 논문에서는 펨토초 레이저를 사용하여 정밀하고 효과적인 레이저 어블레이션 작업이 가능한지를 확인하기위한 수치 해석 및 가공 작업을 수행하였다. 이를 위하여 Si 재료 내부의 에너지 전달 메커니즘에 대한 수치해석을 실시하였으며, Si 웨이퍼에 각각 다른 조건으로 적용된 레이저 플루언스 값으로 $100\;{\mu}m$ 직경의 미세 관통 홀을 형성한 후, 광학현미경과 3차원 표면 형상 측정 장비를 사용하여 형성된 미세 관통 홀의 가공성과 열영향부의 발생 정도를 관찰하고 분석하였다. 실험 결과를 통해 레이저 플루언스 조건에 따른 열영향부의 발생 정도를 분석하였으며, 또한 최소한의 열영향부를 가지며 우수한 홀 가공성을 보이는 최적의 미세 관통 홀 가공 조건을 도출하였다.

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이원자 기체 일반유체역학 모델을 이용한 극초음속 희박 유동장 해석 (Numerical Analysis of Rarefied Hypersonic Flows Using Generalized Hydrodynamic Models for Diatomic Gases)

  • 명노신
    • 한국항공우주학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.32-40
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    • 2002
  • 희박상태나 극소장치에 관련된 기체운동을 해석하는 문제가 최근 중요한 연구주제로 부각되고 있다. 잘 알려진 DSMC와 더불어 모우멘트 기법, Chapman-Enskog 기법으로 분류되는 고차 비평형 유동 해석모델들이 이 문제에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 Eu의 일반유체역학을 근간으로 이원자 기체에 관한 고차 해석모델을 개발하고자 한다. 회전 비평형 효과는 기체의 용적 점성계수에 관한 초과 수직응력을 고려하여 감안하였다. 개발된 계산모델을 일차원 충격파 내부구조와 단순 형상 외부의 희박 극초음속 유동장 해석에 적용하였다. 충격파 내부구조 및 전단유동 해석을 통해 회전 비평형에 의한 용적 점성계수 효과가 중요함을 확인하였다. 충격파 내부구조에 관한 이론적 예측이 실험과 잘 일치함도 확인하였다.

희박기체 및 MEMS 열유동장 해석을 위한 벽면 슬립모델 개발 (Development of Wall Slip Models for Rarefied Gas and MEMS Thermal Fluid Flows)

  • 명노신;조수용
    • 한국항공우주학회지
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    • 제30권7호
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    • pp.90-97
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    • 2002
  • 희박 상태 비행체 외부 및 추진장치 내부 유동이나 MEMS 장치의 기체유동은 높은 열적 비평형성으로 인해 벽면 슬립모델을 필요로 한다. 조절계수와 벽면속도 구배를 바탕으로 하는 Maxwell 조건이 주로 사용되어 왔지만, 조절계수를 자체적으로 정의할 수 없고, 일차 미분 형태로 인해 실제 적용시 수치적 관점에서 효율적이지 못한 어려움이 있었다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하고자 Langmuir의 벽면-기체입자 흡착이론을 이용한다. 벽면온도, 벽면-기체입자간 물리적 힘의 함수인 조절계수를 유도하고, 입자형태의 차이를 감안할 수 있는 물리적 슬립모델을 개발하여 기존 Maxwell 모델과 비교하였다. 또한 내부, 외부, 열유체 유동에 관한 슬립모델의 해석적 해를 실험값과 비교하여 그 유용성을 확인하였다.

희박영역에서 예조건화 연속체기법과 직접모사법을 이용한 소형 추력기 플룸 거동에 관한 연구 (Study on Small Thruster Plume using Preconditioned Continuum Scheme and DSMC Method in Vaccum Area)

  • 이균호;이성남
    • 한국항공우주학회지
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    • 제37권9호
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    • pp.906-915
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    • 2009
  • 일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 진공영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 진공영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방유동 영역 등과 같이 진공영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.

로타리 킬른 소각로 고도 설계를 위한 연구 III : 3차원 CC1$_4$/CH$_4$기상난류 반응 모델 (A Study for the Advanced Design of Rotary Kiln Incinerator III : 3-Dimensional CC1$_4$/CH$_4$Gas-phase Turbulent Reaction Model)

  • 엄태인;장동순;채재우
    • 에너지공학
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    • 제2권1호
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    • pp.54-67
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    • 1993
  • CC1$_4$/CH$_4$/공기로 이루어진 예혼합 화염에 대한 2종류의 난류반응 모델을 Dow 케미칼사의 3차원 로타리 킬른 소각로에 적용하여 그 타당성을 확인하였다. 첫번째 난류반응 모델은 반응률이 반응물질의 난류혼합 속도에 지배된다는 fast chemistry 모델(모델 1)이고, 두번째 모델은 비평형 난류반응 모델(모델 2)로서 열량이 낮고 화염 억제 작용이 있는 산업폐기물인, CC1$_4$존재에 따른 반응감속을 연소속도 자료에 의해 고려한 모델이다. 수치해석의 결과에 의하면 CC1$_4$의 화염억제 작용을 적절히 고려한 두번째 비평형 난류반응 모델은 Dow 케미칼사 로타리 킬른의 출구에서 실험적으로 나타나는 농도 성층화 현상을 정성적으로 규명할 수 있었으며, CC1$_4$/CH$_4$몰비 변화에 따른 연소반응 지연 양상도 확인할 수 있었다. 기타 두 모델에 대한 비교 및 유동의 결과를 자세히 제시하였다.

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Modeling of Hydrodynamic Processes at a Large Leak of Water into Sodium in the Fast Reactor Coolant Circuit

  • Perevoznikov, Sergey;Shvetsov, Yuriy;Kamayev, Aleksey;Pakhomov, Ilia;Borisov, Viacheslav;Pazin, Gennadiy;Mirzeabasov, Oleg;Korzun, Olga
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제48권5호
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    • pp.1162-1173
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    • 2016
  • In this paper, we describe a physicomathematical model of the processes that occur in a sodium circuit with a variable flow cross-section in the case of a water leak into sodium. The application area for this technique includes the possibility of analyzing consequences of this leak as applied to sodium-water steam generators in fast neutron reactors. Hydrodynamic processes that occur in sodium circuits in the event of a water leak are described within the framework of a one-dimensional thermally nonequilibrium three-component gas-liquid flow model (sodium-hydrogen-sodium hydroxide). Consideration is given to the results of a mathematical modeling of experiments involving steam injection into the sodium loop of a circulation test facility. That was done by means of the computer code in which the proposed model had been implemented.

박막 소자 개발과 보론 확산 시뮬레이터 설계 (Shallow Junction Device Formation and the Design of Boron Diffusion Simulator)

  • 한명석;박성종;김재영
    • 대한공업교육학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.249-264
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    • 2008
  • 본 연구에서는 저 에너지 이온 주입과 이중 열처리를 통하여 박막 $p^+-n$ 접합을 형성하였고, 보론 확산 모델을 가지고 새로운 시뮬레이터를 설계하여 이온 주입과 열처리 후의 보론 분포를 재현하였다. $BF_2$ 이온을 가지고 실리콘 기판에 저 에너지 이온 주입을 하였고, 이후 RTA(Rapid Thermal Annealing)와 FA(Furnace Annealing)를 통하여 열처리 과정을 수행하였다. 시뮬레이션을 위한 확산 모델은 점결함의 생성과 재결합, BI 쌍의 생성, 보론의 활성화와 침전 현상 등을 고려하였다. FA+RTA 열처리가 RTA+FA 보다 면저항 측면의 접합 특성에서 우수한 결과를 나타내었고, 시뮬레이터에서도 동일한 결과를 나타내었다. 따라서 본 연구를 통하여 박막접합을 형성할 때 열적 효율성을 고려하면 제안된 확산 시뮬레이터와 FA+RTA 공정 방법의 유용성을 기대할 수 있다.