A multi-stage compressor (MSC) is comprised of several impellers installed in the pinion gear shaft driven by a main bull gear. In the pinion shaft, a thrust collar (TC) is installed to support the thrust load. The TC makes the lubrication system simpler in the MSC; therefore, it is widely used in similar kinds of machinery. Typically, TCs are installed on both sides of the bull gear and pressure is developed in the lubricated area by creating a taper angle on the TC and bull gear surface. In the current study, we developed a numerical analysis model to evaluate the performance of the TC considering its design parameters. We sloved the Reynolds equation using the finite element method and applied the half Sommerfeld condition to consider cavitation. Based on the pressure calculated in the lubricated area, we calculated the power loss and minimum film thickness. In addition, we calculated stiffness and damping using perturbation method. We performed parametric studies using the developed model. The results of the analysis show that the maximum pressure presents in the center area of the TC and it increases with the taper angle. The area over which pressure is developed decreases with the taper angle. The results also show that there is an optimum taper angle providing minimum power loss and maximum film thickness. Additionally, the stiffness and damping decrease with the taper angle. As the applied load increases, the power loss increases and the minimum film thickness decreases. However, the stiffness and damping increase with the applied load.
현재 사용하고 있는 임목 재적표는 전국 공용으로 제작되어 있기 때문에, 특정 지역에 적용할 경우 재적을 과소 또는 과대 추정하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수간곡선식을 이용하여 지역의 재적생장을 잘 반영할 수 있도록 홍천과 영주지역의 지방별 임목 수간재적표를 개발하고자 수행하였으며, 우리나라에서 가장 많은 분포를 보이고 있는 소나무를 대상으로 개발하였다. 추정에 적합한 수간곡선식의 도출을 위해서 Max & Burkhart, Korzak 그리고 Parresol et al.의 세 가지 수간곡선 모델을 적용하였으며, 적합도, 편의, 잔차의 표준 오차 등의 통계량을 분석하여 각 모델의 적합성을 평가하였다. 그 결과 3개의 수간곡선 모델간에는 정확성에 대한 유의적인 차이가 없으나, 소나무의 수간생장을 표현하는 데에는 Kozak 모델이 가장 적합한 것으로 나타났다. 따라서 Kozak 모형을 이용하여 소나무의 지방별 수간재적표를 조제하였다. 새롭게 개발된 지방별 수간재적표와 전국단위의 소나무 수간재적표와 비교한 결과, 홍천과 영주 2지역 모두에서 현재 재적표보다 재적이 높은 것으로 나타났으며(0.000< ${\alpha}=0.05$), 또한 두 지역간 지방별 재적표의 재적에서도 통계적으로 유의한 차이를 보였고(p-value: 0.000< ${\alpha}=0.05$) 홍천이 영주에 비해 재적이 높게 나타났다.
본 연구는 인도네시아 칼리만탄 지역의 유칼립투스 및 아카시아 조림지에 대해 수간곡선식을 도출하고 수간재적표를 조제하고자 하였다. 유칼립투스와 아카시아 조림지에 적합한 수간곡선식의 도출을 위해서 Max&Burkhart식 등 세 가지 수간곡선 모형을 적용하였으며, 적합도, 편의, 잔차의 표준 편차 등의 통계량을 분석하여 각 모델의 적합성을 평가하였다. 그 결과 유칼립투스와 아카시아의 수간생장을 표현하는 데에는 Kozak식이 가장 적합한 것으로 나타났다. 따라서 Kozak식을 이용하여 유칼립투스와 아카시아의 수간재적표를 조제하였으며, 현지에서 이용되는 지방적 재적표 상의 동일 크기 임목과 비교한 결과 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제시된 해외조림지 임목생장에 대한 정보를 토대로 해외조림지에 대한 보다 효율적인 의사결정이 가능하고 체계적인 산림경영이 이루어질 것으로 기대한다
본 논문에서는 광도파로와 광섬유사이에서 광손실을 줄이기 위한 모드 크기 변환기를 설계하였다. 설계된 모드 크기 변환기는 주기적으로 분리된 테이퍼 광도파로로 구성된 모드 크기 변환기이며, 공정상의 적용이 용이한 수평 테이퍼 구조를 선택하였다. 높이와 폭이 3$\mu\textrm{m}$${\times}$3$\mu\textrm{m}$이며 1.5%실리카 광도파로의 경우 파장이 1550nm 파장에서 최적의 모드 크기 변환기 설계 파라미터는 테이퍼 영역의 길이가 500$\mu\textrm{m}$이고, 분리된 광도파로의 길이는 5$\mu\textrm{m}$이며, 주기의 Duty-Cycle은 0.95, 광도파로와 광섬유의 접속면에서의 폭은 1.3$\mu\textrm{m}$이였다. 이 때 결합손실은 0.33㏈/point로 광섬유와 광도파로를 직접 연결할 때 보다 1.27 ㏈/point가 감소하였다.
이 논문은 자유단에 집중질량을 갖고 종동력이 작용하는 변단면 캔틸레버 기둥의 임계하중에 관한 연구이다. 기둥의 단면을 중실 직사각형 단면을 갖는 선형 변단면으로 채택하고, Bernoulli-Euler 보 이론에 의한 자유단 집중질량을 갖고 종동력을 받는 소위 Beck 기둥의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식을 수치해석하여 하중-고유진동수 곡선을 얻고 이로부터 발산임계하중 및 동요임계하중을 산출하였다. 수치해석의 결과로부터 변단면 형태, 경사변수 및 질량비가 임계하중에 미치는 영향을 고찰하였다.
이 논문은 일단고정 타단스프링으로 지지된 변단면 Beck 기둥의 임계하중에 관한 연구이다. 기둥의 변단면을 중실 직사각형 단면을 갖는 선형 변단면으로 채택하고, Bernoulli-Euler보 이론을 이용하여 경사종동력이 작용하는 소위 Beck 기둥의 자유진동을 지배하는 상미분방정식과 경계조건을 유도하였다. 이 미분방정식을 수치해석하여 하중-고유진동수 곡선을 얻고 이로부터 발산임계하중 및 동요임계하중을 산출하였다. 수치해석의 결과로부터 변단면 형태, 경사변수 및 스프링 강성이 임계하중에 미치는 영향을 고찰하였다
말뚝의 형상이 비배토말뚝의 지지력에 미치는 영향을 규명하기 위하여 가압토조와 형상이 다른 세개의 모형말뚝을 이용해서 일련의 모형말뚝재하시험을 수행하였다. 시험결과에 따르면 테이퍼말뚝의 지지력은 지반의 응력상태와 상대밀도 뿐만 아니라 말뚝의 테이퍼 각도에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 그리고 모형시험의 결과에 근거해서 비배토말뚝의 지지력을 예측할 수 있는 새로운 지지력 산정식을 제안하였으며, 그 제안식에는 말뚝의 테이퍼 각도가 지지력에 미치는 영향이 반영되었다.
This paper deals with free vibrations of the parabolic hollowed beam-columns with constant volume. The cross sections of beam-column taper are the hollowed regular polygons whose depths are varied with the parabolic functional fashion. Volumes of the objective beam-columns are always held constant regardless given geometrical conditions. Ordinary differential equation governing free vibrations of such beam-columns are derived and solved numerically for determining the natural frequencies. In the numerical examples, hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end constraints are considered. As the numerical results, the relationships between non-dimensional frequency parameters and various beam-column parameters such as end constraints, side number, section ratio, thickness ratio and axial load are reported in tables and figures.
The present article encompasses a nonlinear finite element (FE) and genetic algorithm (GA) based optimal vibration energy harvesting from nonprismatic piezo-laminated cantilever beams. Three cases of cross section profiles (such as linear, parabolic and cubic) are modelled to analyse the geometric nonlinear effects on the output responses such as displacement, voltage, and power. The simultaneous effects of taper ratios (such as breadth and height taper) on the output power are also studied. The FE based nonlinear dynamic equation of motion has been solved by an implicit integration method (i.e., Newmark method in conjunction with the Newton-Raphson method). Besides this, a real coded GA based constrained optimization scheme has also been proposed to determine the best set of design variables for optimal harvesting of power within the safe limits of beam stress and PZT breakdown voltage.
The free vibration of axially functionally graded tapered arches including shear deformation and rotatory inertia are studied through solving the governing differential equation of motion. Numerical results are presented for circular, parabolic, catenary, elliptic and sinusoidal arches with hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end restraints. In this study Differential Quadrature element of lowest order (DQEL) or Lagrangian Interpolation technique is applied to solve the problems. Three general taper types for rectangular section are considered. The lowest four natural frequencies are calculated and compared with the published results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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