• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2006년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.938-941
• /
• 2006

We present a new design method of one-dimensional multi-layered acoustic foams for transmission loss maximization by topology optimization. Multi-layered acoustic foam sequences consisting of acoustic air layers and poroelastic material layers are designed for target frequency values. For successful topology optimization design of multi-layered acoustic foams, the material interpolation concept of topology optimization is adopted. In doing so, an acoustic air layer is modeled as a limiting poroelastic material layer; acoustic air and poroelastic material are handled by a single set of governing equations based on Biot's theory. For efficient analysis of a specific multi-layered foam appearing during optimization, we do not solve the differential equations directly, but we use an efficient transfer matrix approach which can be derived from Biot's theory. Through some numerical case studies, the proposed design method for finding optimal multi-layer sequencing is validated.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.606-611
• /
• 2000

It has been noted that the low frequency absorption coefficient of a porous sample placed in a standing wave tube is affected by the nature of the sample's edge constraint. The edge constraint has the effect of stiffening the solid phase of the sample, which itself can be strongly coupled to the material's fluid phase, and hence the incident sound field, by viscous means at low frequencies. In recent work it has also been shown that such a circumferential constraint causes the low frequency transmission loss of a layer of fibrous material to approach a finite low frequency limit that is proportional to the flow resistance of the layer and which is substantially higher than that of an unconstrained sample of the same material. However, it was also found that the benefit of the circumferential edge constraint was reduced in a transitional frequency range by a shearing resonance of the sample. Here it will be shown that the effect of that resonance can be mitigated or eliminated by adding additional axial and radial constraints running through the sample. It will also be shown that the constraint effect can be modeled closely by using a finite element procedure based on the Biot poroelastic theory. Implications for low frequency barrier design are also discussed.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.1078-1080
• /
• 2002

The pressure variation of interstitial fluid is one of the most important factors in bone physiology. In order to understand the role of interstitial fluid and the biomechanical interactions between fluid and solid constituents within bone, poroelastic theory was applied. The purpose of this study is to describe the behavior of calf vertebral trabecular bone composed of the porous solid trabeculae and the viscous bone marrow by using a commercial finite element analysis program based on the poroelasticity. In this study, the model was numerically tested for 5 different strain rates, i. e., 0.001, 0.01, 0.1, 1.0, and 10 per second. The material properties of the calf vertebral trabecular bone were utilized from the previous experimental study. Two asymptotic poroelastic response, the drained and undrained deformation, were predicted. From the predicted results for the simulated five strain rate, it was found that the pore pressure generation has a linearly increasing behavior when the strain rate is the highest at 10 per second, other wise it showed a nonlinear the strain rate Increased. Based on the results of the present study, it was suggested that the calf vertebral trabecular bone could be modeled as a porous material and its strain rate dependent material behavior could be predicted.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제29권1호
• /
• pp.53-63
• /
• 2022

Simplified analytical solutions are developed for the dynamic analyses of an axially loaded pile foundation embedded in a transverse-isotropic, fluid-filled, poro-visco-elastic soil with rigid substratum. The pile is modeled as a viscoelastic Rayleigh-Love rod, while the surrounding soil is regarded as a transversely isotropic, liquid-saturated, viscoelastic, porous medium of which the mechanical behavior is represented by the Boer's poroelastic media model and the fractional derivative model. Upon the separation of variables, the frequency-domain responses for the impedance function of the pile top, and the vertical displacement and the axial force along the pile shaft are gained. Then by virtue of the convolution theorem and the inverse Fourier transform, the time-domain velocity response of the pile head is derived. The presented solutions are validated, compared to the existing solution, the finite element model (FEM) results, and the field test data. Parametric analyses are made to show the effect of the soil anisotropy and the excitation frequency on the pile-soil dynamic responses.

• 한국음향학회지
• /
• 제41권4호
• /
• pp.375-388
• /
• 2022

본 논문은 다층 다공성 흡음재가 채워진 원통형 소음기의 음향투과손실을 구하는 과정을 다루었다. 다층다공성 흡음재 내부에서 전파되는 파동을 다루기 위해 Biot모델과 Johnson-Champoux-Allard-Lafarge(JCAL) 모델을 이용했다. 소음기 해석에 필요한 경계조건들을 얻었고 그것들을 토대로 수치적으로 모드를 구하는 과정을 설명했다. 얻은 모드들을 이용하여 2층 소음기에 대해 수치적인 실험을 진행했으며 처음 12개의 모드만으로도 음향투과손실이 수렴함을 보였다. 마지막으로 흡음재의 종류를 바꿔가면서 음향투과손실을 계산했고 이를 유한요소법을 이용한 결과와 비교함으로써 본 연구에서 제시한 모드 매칭법의 유효성을 검증했다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제5권4호
• /
• pp.1-11
• /
• 2001

다공성 카본 페놀릭 복합재의 재료상수를 실험데이터로부터 결정하기 위하여 시간의존 이론과 유한요소법을 적용하였다. 이 이론은 Biot 의 상수와 투과율 사이의 관계를 다공성의 함수로 사용하여 기존의 Lee, Salamon, Sullivan[1］의 논문을 수정하였다. 수정된 유한요소 프로그램과 재료의 모델링은 (1) 다공성 재료 이론에 더 충실하고 (2) 새롭게 발견된 해석적 단순함을 포함하고 (3) 재료의 성질을 더욱 정확하게 기술하였다. 실험 데이터에 대한 적용과 비교는 어떻게 재료의 파라미터들이 재료의 응답 즉 온도에 따르는 압력의 크기와 최대치의 위치 지배되는지 명백하게 나타낸다. 특별히 응답이 투과율에 매우 민감하게 나타났다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제21권5호
• /
• pp.999-1016
• /
• 2016

This study presents free vibration of beam made of porous material. The mechanical properties of the beam is variable in the thickness direction and the beam is investigated in three situations: poro/nonlinear nonsymmetric distribution, poro/nonlinear symmetric distribution, and poro/monotonous distribution. First, the governing equations of porous beam are derived using principle of virtual work based on Euler-Bernoulli theory. Then, the effect of pores compressibility on natural frequencies of the beam is studied by considering clamped-clamped, clamped-free and hinged-hinged boundary conditions. Moreover, the results are compared with homogeneous beam with the same boundary conditions. Finally, the effects of poroelastic parameters such as pores compressibility, coefficients of porosity and mass on natural frequencies has been considered separately and simultaneously.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.117-131
• /
• 2006

한국의 고준위폐기물 기준 처분 시스템의 공학적 방벽에서의 T-H-M(Thermo-Hydro-Mechanical) 거동 실증을 위한 KENTEX(KAERI Engineering-scale T-H-M Experiment for Engineered Barrier System)실험 장치를 대상으로 열-수리-역학 연동현상 해석을 하여 온도, 포화도 및 응력의 변화를 예측하였다. 그리고 이들 변수와 열-수리-역학의 연동현상에 사용된 세물성법칙인 탄성물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙과의 관계를 분석하였다. 열-수리-역학 연동현상을 계산하는 데는 상용 유한요소 코드인 ABAQUS를 사용하였다. 열 계산에서 벤토나이트 내 온도는 히터 가열 후 초기에는 급격히 증가하다가 얼마의 시간이 경과한 후에는 거의 일정한 값에 도달하였다. 이 도달시간은 약 37.5일로 반경방향의 모든 지점(H=0.68m 일때)에서 정상상태에 도달한 것을 알 수 있었다. 즉, 히터와 벤토나이트 경계면에서는 $90^{\circ}C$, 벤토나이트와 외부 셀 경계면에서는 약 $70^{\circ}C$를 유지하였다. 열-수리-역학 연동현상 계산에서 시간에 따른 벤토나이트 포화도는 탄성 물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 세 경우 모두 거의 차이가 없었다. 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과의 비교에서 온도의 증가는 탄성 물성법칙 및 공극탄성 물성법칙 각각에 대해 시간이 경과함에 따라 포화도가 증가함을 초래해 포화가 빨리 진행됨을 알 수 있었다. 특히 히터에 가까운 쪽에서는물이 침투하고 있는 쪽 보다 포화도 증가가 큰 것으로 나타나 벤토나이트가 물로 포화되기 전의초기상태가 온도의 영향을 많이 받는 것을 알 수 있었다. 또한 응력은 세 물성 법칙 모두 시간의 경과에 따라 증가하는 경향을 보이나 탄성 물성법칙의 경우가 다른 두 경우보다 현저한 변화를 보이는데 이는 변형율이 탄성한계를 넘어서도 계속 작용하여 공극비 변화를 고려한 다른 두 물성법칙과 차이가 있음을 나타내고 있다. 그러나 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 경우에 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과를 비교하면 시간이 경과함에 따라 응력은 증가하지만 온도의 변화에 따른 서로의 응력의 차이는 작은 것을 알 수 있다. 즉 온도변화의 영향보다는 시간에 따른 포화도 변화의 영향이 더 큰 것으로 생각된다. 따라서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 온도의 증가로 포화가 빨라지고, 포화도 증가는 응력을 증가시키는 결과를 보이므로 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받고 있는 것으로 이해된다. 그래서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받으므로 탄성과 소성을 동시에 고려할 수 있는 물성법칙을 선택하는 것이 바람직하다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.25-31
• /
• 2005

카본-페놀릭 복합재로 제작된 로켓 방화벽이 운전조건 하에서 열-화학적 분해되는 것을 해석하기 위해 (1)의 논문에 기술된 열 및 기체확산을 수반하는 다공 탄성 복합재료의 거동이론을 적용하였다. 해석 대상의 구조 부재는 카울 링이며, 재료 내의 압력, 온도 및 층간 응력이 제시되었다. 특정 조건의 복합재 구조에 대한 해석의 결과는 재료 내의 발생하는 인장응력에 의해 플라이리프트를 나타내는 충간파손을 나타낸다. 해석 결과는 실제 구조의 파손과 모양 및 위치가 일치한다. 이 방법은 플라이리프트와 같은 파손을 피하기 위한 설계에 적용될 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.557-561
• /
• 2014

In this work, Altair Engineering's vibroacoustic modeling approach is used to simulate the acoustic signature of a simplified automobile in a wind tunnel. The modeling approach relies on a two step procedure involving simulation and extraction of acoustic sources using a high fidelity Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation followed by propagation of the acoustic energy within the structure and passenger compartment using a structural dynamics solver. The tools necessary to complete this process are contained within Altair's HyperWorks CAE software suite. The CFD simulations are performed using AcuSolve and the structural simulations are performed using OptiStruct. This vibroacoustics simulation methodology relies on calculation of the acoustic sources from the flow solution computed by AcuSolve. The sources are based on Lighthill's analogy and are sampled directly on the acoustic mesh. Once the acoustic sources have been computed, they are transformed into the frequency domain using a Fast Fourier Transform (FFT) with advanced sampling and are subsequently used in the structural acoustics model. Although this approach does require the CFD solver to have knowledge of the acoustic simulation domain a priori, it avoids modeling errors introduced by evaluation of the acoustic source terms using dissimilar meshes and numerical methods. The aforementioned modeling approach is demonstrated on the Hyundai Simplified Model (HSM) geometry in this work. This geometry contains flow features that are representative of the dominant noise sources in a typical automobile design; namely vortex shedding from the passenger compartment A-pillar and bluff body shedding from the side view mirrors. The geometry also contains a thick poroelastic material on the interior that acts to reduce the acoustic noise. This material is modeled using a Biot material formulation during the structural acoustic simulation. Successful prediction of the acoustic noise within the HSM geometry serves to validate the vibroacoustic modeling approach for automotive applications.