• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.553-563
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• 2023

In the current research, the nonlinear free vibrations of curved pipes made of functionally graded (FG) carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) materials are investigated. It is assumed that the FG-CNTRC curved pipe is supported on a three-parameter nonlinear elastic foundation and is subjected to a uniform temperature rise. Properties of the curved nanocomposite pipe are distributed across the radius of the pipe and are given by means of a refined rule of mixtures approach. It is also assumed that all thermomechanical properties of the nanocomposite pipe are temperature-dependent. The governing equations of the curved pipe are obtained using a higher order shear deformation theory, where the traction free boundary conditions are satisfied on the top and bottom surfaces of the pipe. The von Kármán type of geometrical non-linearity is included into the formulation to consider the large deflection in the curved nanocomposite pipe. For the case of nanocomposite curved pipes which are simply supported in flexure and axially immovable, the motion equations are solved using the two-step perturbation technique. The closed-form expressions are provided to obtain the small- and large-amplitude frequencies of FG-CNTRC curved pipes rested on a nonlinear elastic foundation in thermal environment. Numerical results are given to explore the effects of CNT distribution pattern, the CNT volume fraction, thermal environment, nonlinear foundation stiffness, and geometrical parameters on the fundamental linear and nonlinear frequencies of the curved nanocomposite pipe.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.431-444
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• 2022

The unique thermomechanical properties of shape memory alloys (SMAs) make it a versatile material for strengthening and repairing structures. In particular, several research studies have already demonstrated the effectiveness of using the heat activated shape memory effect of nickel-titanium (Ni-Ti) based SMAs to actively confine concrete members. Despite the proven effectiveness and wide commercial availability of Ni-Ti SMAs, however, their high cost remains a major obstacle for applications in real structural engineering projects. In this study, the shape memory effect of a new, much more economical iron-based SMA (Fe-SMA) is characterized and the compressive behavior of concrete confined with Fe-SMA strips is investigated. Tests showed the Fe-SMA strips used in this study are capable of developing high levels of recovery stress and can be easily formed into hoops to provide effective active and passive confining pressure to concrete members. Compared to concrete cylinders confined with conventional carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) composites, Fe-SMA confinement yielded significantly higher compressive deformation capacity and residual strength. Overall, the compressive behavior of Fe-SMA confined concrete was comparable to that of Ni-Ti SMA confined concrete. This study clearly shows the potential for Fe-SMA as a robust and cost-effective strengthening solution for concrete structures and opens possibilities for more practical applications.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권1호
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• pp.13-22
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• 2024

The nonlinear snap-through buckling of functionally graded (FG) carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) curved tubes is analytically investigated in this research. It is assumed that the FG-CNTRC curved tube is supported on a three-parameter nonlinear elastic foundation and is subjected to the uniformly distributed pressure and thermal loads. Properties of the curved nanocomposite tube are distributed across the radius of the pipe and are given by means of a refined rule of mixtures approach. It is also assumed that all thermomechanical properties of the nanocomposite tube are temperature-dependent. The governing equations of the curved tube are obtained using a higher-order shear deformation theory, where the traction free boundary conditions are satisfied on the top and bottom surfaces of the tube. The von Kármán type of geometrical non-linearity is included into the formulation to consider the large deflection in the curved tube. Equations of motion are solved using the two-step perturbation technique for nanocomposite curved tubes which are simply-supported and clamped. Closed-form expressions are provided to estimate the snap-buckling resistance of FG-CNTRC curved pipes rested on nonlinear elastic foundation in thermal environment. Numerical results are given to explore the effects of the distribution pattern and volume fraction of CNTs, thermal field, foundation stiffnesses, and geometrical parameters on the instability of the curved nanocomposite tube.

• 한국재료학회지
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• 제5권1호
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• pp.132-139
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• 1995

Al-Mg-Cu-Mn계 합금을 가공열처리하고 초소성 특성을 조사한 후 광학 및 전자 현미경을 이용하여 초소성에 영향을 미치는 주요한 인자들을 조사하였다. 균질화 과정에서 제거되지 않은 조대한 2차상들은 그 후의 가공열처리 과정에서도 계속 잔류하여 초소성 변형 중 기공을 유발함으로써ㅓ 초소성 신율을 저하시켰다. 반면에 가공열처리 과정에서 생성된 미세한 석출물은 결정립 성장을 억제하여 조직을 안정화함으로써 초소성 특성을 향상시켰다. 균질화처리 조건은 2차상의 크기과 분포에 큰 영향을 주어 2단계 균질화-공냉처리는 1단계 균질화-노냉처리보다 조대한 2차상의 제거와 미세석출물의 생성에 효과적이었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.301-305
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• 2012

본 연구에서는 GaN 나노와이어의 인장, 압축, 하중 제거 전산모사를 분자동역학 방법을 통하여 수행하였고, 평형 분자동역학 방법인 Green-Kubo 방법을 이용하여 각각의 변형된 구조의 나노와이어의 열전도율을 구하였다. 단면의 형상이 육각형이고, 길이 방향이 [0001] 격자 방향으로 형성된 나노와이어에 인장 하중이 작용하게 되면 나노와이어의 원자 구조는 초기의 wurtzite 구조에서 정방정계 구조로 변형된다. 초기 상태에 압축 하중이 작용하는 경우에는 상변이 현상은 나타나지 않는다. 압축에서 인장으로 변형률이 증가함에 따라 나노와이어의 열전도율은 감소하는 경향을 나타낸다. 이 같은 열전도율의 변화는 변형률에 따른 포논의 감쇠시간 감소에 의한 것이다. 인장에 의해 변형된 정방정계 구조의 나노와이어에서 인장 하중을 제거하는 경우에는 초기의 wurtzite 구조로의 역상변이 현상이 나타나고, 이와 같은 역상변이 과정에 wurtzite 구조와 정방정계 구조가 동시에 나타나는 중간 단계가 존재한다. 중간 단계의 열전도율은 같은 변형률에서 wurtzite 구조일 때보다 낮은 특성을 갖는다. 내부 원자 구조에 따른 열전도율의 차이는 구조적 변형에 의한 포논의 군속도 변화에 따른 것이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권3호
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• pp.17-26
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• 2010

반도체 패키지에 사용되고 있는 유연 솔더는 환경 보호 필요성 대문에 무연 솔더로 빠르게 대체되고 있다. 이와 같은 무연 솔더에 대한 여구는 주로 재료의 발견과 공정 적응성의 관점에서 이루어졌을 뿐, 기계적인 성질이나 신뢰성의 관점에서의 연구는 많이 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 무아레 간섭계를 이용하여 유연 솔더와 무연 솔더 실장 WB-PBGA 패키지 결합체의 온도변화에 대한 열-기게적 거동을 해석하였다. 실시간 무아레 간섭계를 이용하여 각 온도 단계에서 변위 분포를 나타내는 간섭무늬를 얻고, 그로부터 유연과 무연의 솔더 조인트를 갖는 WB-PBGA 패키지의 굽힘 변형 거동 및 솔더 볼의 변형률을 비교 분석하였다. 분석결과를 보면 유연 솔더 실장 패키지 결합체의 솔더 볼은 칩경계 부근인 #3 솔더 볼에서 발생하는 전단변형률이 파손에 큰 영향을 미치며, 무연 솔더가 실장된 패키지 결합체의 솔더 볼은 가장 바깥 부근인 #7 솔더 볼에서 발행하는 수직 변형률이 파손에 큰 영향을 미칠 것으로 예측된다, 또한 무연 솔더 실장 패키지 결합체는 같은 온도 조건에서 유연 솔더 실장된 패키지에 비해 굽힘 변형이 휠씬 크게 발생될 뿐 아니라 솔더 볼의 유효변형률도 10% 정도 크게 발생하는 것으로 나타나서 열변형에 의한 파손에 취약할 것으로 예측된다.