• Current Optics and Photonics
• /
• 제6권2호
• /
• pp.129-136
• /
• 2022

We propose a photonic crystal fiber (PCF) with a slotted porous core and elliptical-hole cladding, for high birefringence in the terahertz regime. Asymmetry in the guided mode is obtained mainly by using arrays of elliptical air holes in the TOPAS^® polymer cladding. We investigate the tradeoff between several structural parameters and find optimized values that can have a high birefringence while satisfying the single-mode condition. The optical properties in the terahertz regime are thoroughly analyzed in numerical simulations, using a full-vector finite-element method with the perfectly-matched-layer condition. In an optimal design, the proposed photonic crystal fiber shows a high birefringence of 8.80 × 10^-2 and an effective material loss of 0.07 cm^-1 at a frequency of 1 THz, satisfying the single-mode-guidance condition at the same time. The proposed PCF would be useful for various polarization-management applications in the terahertz range.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제85권6호
• /
• pp.709-716
• /
• 2023

In this paper, the shape factors of cellular meta-material plates (MMPs) having diverse cell arrays have been determined as the first attempt to finally examine their stability and vibrational frequencies. The MMPs are actually constructed from cylindrical or cubic cellular cores and two face sheets. Sandwich-like MMPs with circular and square holes in the face sheets have been selected in such a way that the effective material properties depend on the cellular architectures. For verifying the frequency results, finite element (FE) simulations are done in Abaqus software. Several graphical results have been represented to explore the effects of cellular architectures on vibrational frequencies and dynamic responses of the MMPs. Also, the deflection-frequency and stability curves in the case of forced vibrations have been plotted for diverse cell arrays.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제12권5호
• /
• pp.18-24
• /
• 1995

Drilling chatter is regenerative type self-excited vibration and can be predicted by the measurments of the dynamic compliance between tool and workpiece based on structural dynamics and cutting dynamics. This paper describes the theoretical prediction about drilling chatter and the mechanism of the formation of multi-coner shape in holes by drilling chatter. By the experiments and theoretical study, it is found that the odd number of multi-coner shape is always generated by drilling chatter.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제31권3호
• /
• pp.199-209
• /
• 2010

The locking compression plates-distal femur(LCP-DF) are being widely used for surgical management of the extra-articular complex fractures of the distal femur. They feature locking mechanism between the screws and the screw holes of the plate to provide stronger fixation force with less number of screws than conventional compression bone plate. However, their biomechanical efficacies are not fully understood, especially regarding the number of the screws inserted and their optimal configurations. In this study, we investigated effects of various screw configurations in the shaft and the condylar regions of the femur in relation to structural stability of LCP-DF system. For this purpose, a baseline 3-D finite element (FE) model of the femur was constructed from CT-scan images of a normal healthy male and was validated. The extra-articular complex fracture of the distal femur was made with a 4-cm defect. Surgical reduction with LCP-DF and bone screws were added laterally. To simulate various cases of post-op screw configurations, screws were inserted in the shaft (3~5 screws) and the condylar (4~6 screws) regions. Particular attention was paid at the shaft region where screws were inserted either in clustered or evenly-spaced fashion. Tied-contact conditions were assigned at the bone screws-plate whereas general contact condition was assumed at the interfaces between LCP-DF and bone screws. Axial compressive load of 1,610N(2.3 BW) was applied on the femoral head to reflect joint reaction force. An average of 5% increase in stiffness was found with increase in screw numbers (from 4 to 6) in the condylar region, as compared to negligible increase (less than 1%) at the shaft regardless of the number of screws inserted or its distribution, whether clustered or evenly-spaced. At the condylar region, screw insertion at the holes near the fracture interface and posterior locations contributed greater increase in stiffness (9~13%) than any other locations. Our results suggested that the screw insertion at the condylar region can be more effective than at the shaft during surgical treatment of fracture of the distal femur with LCP-DF. In addition, screw insertion at the holes close to the fracture interface should be accompanied to ensure better fracture healing.

• Composites Research
• /
• 제31권4호
• /
• pp.145-150
• /
• 2018

항공우주산업에서 구조물의 수명연장과 경제적 측면에서의 효율적인 운용을 위해 다양한 구조건전성모니터링(Structural Health Monitoring, SHM) 기법들이 제시되어왔다. 금속재 구조물의 경우, 수분이나 염분 등에 의한 부식이나 쉽게 응력집중이 발생하는 타공, 노치, 볼트 등과 같은 위치에서의 균열이 주된 관심사였으나, 항공우주산업에서의 복합재 사용비율이 증가함에 따라 손상 메커니즘이 더욱 복잡한 복합재 구조물에 적용이 가능한 고도화된 SHM 시스템의 필요성이 강조되고 있다. 본 논문에서는 Q-switched 레이저와 다수의 압전센서를 이용한 복합재에서의 AE(Acoustic emission) 위치탐지 기법을 제시한다. 제시되는 기법은 10 mm 이내의 거리오차로 방출위치 탐지를 목표로 하며 복합재 구조에서 수행된 AE 모사실험 및 위치탐지 시도 결과를 제시하여 기법이 유효함을 증명한다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.175-182
• /
• 2012

본 연구에서는 뒤틀림을 받고 있는 정사각형 단면의 중공단면 보를 최소자승법과 경계요소법을 이용하여 수치 해석하고 구조물을 해석하였다. 임계하중은 하중을 점차적으로 증가하여 구조물이 파괴가 발생하여 안정성을 상실하는 상태에서 가장 작은 하중을 의미한다. 뒤틀림을 받고 있는 beam은 일반 구조물에서 많이 발생하는 현상이며, 구조물의 안정성에 크게 영향을 미치고 있다. 최소자승법과 경계요소법은 복잡한 구조물에서도 물론, 다양한 경계조건을 포함하는 문제에 이르기까지 구조물의 안정성을 검사하는데 효과적인 수치해석 방법이다. 특히 뒤틀림의 문제에서는 단순성 및 일반성에 기인하여 매우 적합한 해석방법이다. 본 연구에서는 뒤틀림을 받고 있는 중공단면 보의 해석해를 유도하여 최소자승법으로 수치 해석하고 또한 경계요소법을 적용하여 빔의 안정성을 비교 검토하였다. 개발한 컴퓨터 프로그램의 타당성을 증명하기 위하여 삼각형, 사각형 그리고 타원형 단면에 대하여 각각 해석하여 해석해와 비교 검토하였다.

• Food Science and Biotechnology
• /
• 제17권4호
• /
• pp.705-712
• /
• 2008

Sweet potato starch was modified using Thermus aquaticus $\alpha$-1,4-glucanotransferase ($Ta{\alpha}GT$), and its structural and rheological properties were investigated. $Ta{\alpha}GT$-modified starch had a lower amylose level and molecular weight than raw starch. The chain length distribution showed an increased number of short and long branched chains and the formation of cycloamyloses. Compared with raw starch, $Ta{\alpha}GT$-modified starch displayed a lower gelatinization enthalpy and a wider melting temperature range. The X-ray diffraction of $Ta{\alpha}GT$-modified starch was a weak V-type pattern with distinct sharp peaks at 13 and $20^{\circ}$. Scanning electron micrographs of modified starch exhibited big holes on the surface and the loss of granular structure. The frequency sweep measurement revealed that the gel of $Ta{\alpha}GT$-modified starch was more rigid than raw starch gel. However, the structure of modified starch gel was destroyed by heating at $75^{\circ}C$, and a firm gel was re-formed by subsequent storage at $5^{\circ}C$, indicating thermoreversible property.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권6A호
• /
• pp.943-953
• /
• 2006

본 연구에서는 섬유강화 플라스틱(FRP) 소재로 제작된 사각형 중공 교량 바닥판의 약축방향 거동을 보완하기 위해서 바닥판의 중공 내부를 구조용 폼(foam)으로 충전하였다. 충전폼의 유무와 폼의 강도에 따른 약축방향 정적거동 특성을 실험적으로 분석하여 충전폼의 역할을 검토하였다. FRP에 비하여 탄성계수가 현저히 낮은 구조용 폼으로 바닥판 내부를 충전하여 도 본래의 경량성을 유지하면서 공칭강도, 강성 등의 횡방향 구조성능이 획기적으로 개선되었다. 웨브의 개수에 따른 파괴거동을 비교하여 내부충전 FRP 바닥판에서 웨브의 역할을 파악하였다. 웨브가 내부충전 FRP 바닥판의 약축방향 강도에 미치는 영향은 미미하였으나, 폼 내부에서 발생한 균열의 전파를 차단함으로써 파괴모드의 취성을 경감시켰다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권6호
• /
• pp.683-690
• /
• 2015

해양암반이나 구조물 해체를 위한 전통적인 방법은 다이나마이트를 이용한 발파공법, 잭해머(Jackhammer)를 이용한 공법이다. 이러한 방법은 소음이나 폭발의 위험등으로 인해 사용에 많은 제약이 따른다. 이런 제한된 상황에서 사용할 수 있는 무소음화학팽창제(SCDA)의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 무소음화학팽창제의 사용에 관한 규격이나 설계 및 시공에 대한 제안서는 현재 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 조건(구조물의 구속, 천공홀의 크기, 천공홀의 수 등)에서 콘크리트 구조물에 균열이 생성, 진전될 수 있는 최소요구팽창압을 예측하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.9-16
• /
• 2014

레벨셋 기법과 위상민감도를 이용하여 선형 탄성 구조물에 대하여, 초기 설계형상에 의존성이 없는 위상 및 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 레벨셋 기법에서는 복잡한 위상 형상변화를 쉽게 다루기 위해 초기 영역은 고정한 채 레벨셋 함수로 표현되는 암시적 이동경계로 경계를 표현한다. 해밀턴-자코비(H-J) 방정식과 수치적으로 강건한 기법인 'up-wind scheme'은 컴플라이언스 목적함수를 최소화시키고 허용체적 제약조건을 만족시키면서, 초기 암시적 경계를 법선 속도장에 따라 최적의 형상으로 이끌어 낸다. 점근적인 정규화 개념에 근거하여, 구멍의 반지름을 0으로 접근시켜 형상 미분의 극한을 취한 위상민감도를 고려하였다. 최적조건으로부터 유도된 라그란지안의 감소 방향을 이용하여 H-J 방정식을 갱신하기 위한 속도장을 결정하였다. 개발한 방법에서는 위상민감도로부터 얻어지는 지표를 이용하여 구멍을 언제든지 어디에서나 생성가능하기 때문에 초기 구멍이 최적 형상을 얻기 위해 요구되지 않는다는 사실을 확인하였다. 또한 효율적인 최적화 과정을 위해서는 구멍 생성을 위한 조정변수의 적절한 선택이 중요함을 확인하였다.