• Steel and Composite Structures
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• 제37권6호
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• pp.711-731
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• 2020

This paper deals with free vibration of FG sandwich annular sector plates on Pasternak elastic foundation with different boundary conditions, based on the three-dimensional theory of elasticity. The plates with simply supported radial edges and arbitrary boundary conditions on their circular edges are considered. The influence of carbon nanotubes (CNTs) waviness, aspect ratio, internal pores and graphene platelets (GPLs) on the vibrational behavior of functionally graded nanocomposite sandwich plates is investigated in this research work. The distributions of CNTs are considered functionally graded (FG) or uniform along the thickness of upper and bottom layers of the sandwich sectorial plates and their mechanical properties are estimated by an extended rule of mixture. In this study, the classical theory concerning the mechanical efficiency of a matrix embedding finite length fibers has been modified by introducing the tube-to-tube random contact, which explicitly accounts for the progressive reduction of the tubes' effective aspect ratio as the filler content increases. The core of structure is porous and the internal pores and graphene platelets (GPLs) are distributed in the matrix of core either uniformly or non-uniformly according to three different patterns. The elastic properties of the nanocomposite are obtained by employing Halpin-Tsai micromechanics model. A semi-analytic approach composed of 2D-Generalized Differential Quadrature Method (2D-GDQM) and series solution is adopted to solve the equations of motion. The fast rate of convergence and accuracy of the method are investigated through the different solved examples. Some new results for the natural frequencies of the plate are prepared, which include the effects of elastic coefficients of foundation, boundary conditions, material and geometrical parameters. The new results can be used as benchmark solutions for future researches.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권4호
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• pp.437-452
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• 2022

For the first time, the higher-order shear and normal deformable plate theory (HOSNDPT) is used for the vibration and flutter analyses of the multilayer functionally graded graphene platelets reinforced composite (FG-GPLRC) plates under supersonic airflow. For modeling the supersonic airflow, the linear piston theory is adopted. In HOSNDPT, Legendre polynomials are used to approximate the components of the displacement field in the thickness direction. So, all stress and strain components are encountered. Either uniform or three kinds of non-uniform distribution of graphene platelets (GPLs) into polymer matrix are considered. The Young modulus of the FG-GPLRC plate is estimated by the modified Halpin-Tsai model, while the Poisson ratio and mass density are determined by the rule of mixtures. The Hamilton's principle is used to obtain the governing equations of motion and the associated boundary conditions of the plate. For solving the plate's equations of motion, the Galerkin approach is applied. A comparison for the natural frequencies obtained based on the present investigation and those of three-dimensional elasticity theory shows a very good agreement. The flutter boundaries for FG-GPLRC plates based on HOSNDPT are described and the effects of GPL distribution patterns, the geometrical parameters and the weight fraction of GPLs on the flutter frequencies and flutter aerodynamic pressure of the plate are studied in detail. The obtained results show that by increasing 0.5% of GPLs into polymer matrix, the flutter aerodynamic pressure increases approximately 117%, 145%, 166% and 196% for FG-O, FG-A, UD and FG-X distribution patterns, respectively.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권2호
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• pp.250-255
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• 2008

Springs are widely utilized in machine element. To find out stiffness of frustum-shaped coil spring, the space beam theory using the finite element method is adopted in this paper. In three dimensional space, a space frame element is a straight bar of uniform cross section which is capable of resisting axial forces, bending moments about two principal axes in the plane of its cross section and twisting moment about its centroidal axis. The corresponding displacement degrees of freedom are twelve. To find out load vector of coil spring subjected to distributed compression. principle of virtual work is adapted. And this theory was programming using MATLAB software. To compare FEM using MATLAB software was applied MSC. Nastran software. The geometry model for MSC. Patran was produced by 3-D design modeling software. Finite element model was produced by MSC. Patran. Finite element was applied tetra (CTETRA) having 10 node. The analysis results of the MATLAB and MSC. Nastran are fairly well agreed with those of various experiments. Using MATLAB program proposed in this paper and MSC. Nastran, spring constants and stresses can be predicted by input of few factors.

• 한국수산과학회지
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• 제47권3호
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• pp.302-312
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• 2014

This article describes the design and performance characteristics of a broadband ultrasonic mosaic transducer. We focus on the improved bandwidth in the high frequency band of a previously designed broadband ultrasonic transducer (Lee et al., 2014). The improvement in the pulse-echo bandwidth was achieved by employing twelve $2{\times}2$ element subarrays, operating at different resonance frequencies, and utilizing the mosaic array concept. We found that the -6 dB and -12 dB bandwidths of the newly developed broadband ultrasonic mosaic transducer, were up to 155% and 170% of the previously designed model, with a quality factor of 1.71 and 1.25, respectively. The averaged TVR (transmitting voltage response), SRT (receiving sensitivity), and FOM (figure of merit) values in a nearly flat transmitting response band, from 45 to 105 kHz providing a -12 dB bandwith of 60 kHz, were 163.3 dB (re $1{\mu}Pa/V$ at 1 m), -192.8 dB (re $1V/{\mu}Pa$), and -30.9 dB, respectively.

• 한국토양환경학회지
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• 제1권1호
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• pp.89-102
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• 1996

지하의 유체 유동 및 물질 변환을 해석하기 위하여 다중다상이론을 이용한 통합 모형을 개발하였다 종합적 지배식은 4개의 상내의 화합물들의 물질 및 힘평형 관계를 고려하여 유도되었다. 복합한 이동 및 변환 현상을 설명하고, 공간적 차원을 변동적으로 나타내기 위하여 관계된 모든 변수 및 식들을 함축적이면서 조직적으로 표현하였다. 도출된 비선형시스템은 다차원 유한요소프로_I램으로서 해를 구하였다. 본 개발된 프로그램은 역동적으로 메모리 용량을 조절하여 일이삼차원 문제를 PC부터 SP2슈퍼컴퓨터까지 여러 종류의 기종에서 해석할 수 있다. 계산시간과 저장용량을 줄이기 위하여 시스템식을 분리시키고, 슈퍼컴의 벡터 및 병렬처리를 이용하여 띠행렬의 해를 구하였다. 유속이 우세한 경우의 수치해석상의 불안정한 문제를 해결하기 위하여 상류가중, 질량묶음, 요소별 파라미터 평가법 등을 적용하였다. 일차원 이동문제에 대하여 유한요소법과 유한차분법의 수치해의 안정성 조건을 검토하였다. 구체적인 지하수 유동 및 오염문제에 대한 모델링 예는 본 논문집의 연계 논문에 수록하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.818-828
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• 2014

After emerging of Microsoft Kinect, the interest in three-dimensional (3D) depth image was significantly increased. Depth image data of an object can be converted to 3D coordinates by simple arithmetic calculation and then can be reconstructed as a 3D model on computer. However, because the surface coordinates can be acquired only from the front area facing Kinect, total solid which has a closed surface cannot be reconstructed. In this paper, 3D registration method for multiple Kinects was suggested, in which surface information from each Kinect was simultaneously collected and registered in real time to build 3D total solid. To unify relative coordinate system used by each Kinect, 3D perspective transform was adopted. Also, to detect control points which are necessary to generate transformation matrix, 3D randomized Hough transform was used. Once transform matrices were generated, real time 3D reconstruction of various objects was possible. To verify the usefulness of suggested method, human arms were 3D reconstructed and the volumes of them were measured by using four Kinects. This volume measuring system was developed to monitor the level of lymphedema of patients after cancer treatment and the measurement difference with medical CT was lower than 5%, expected CT reconstruction error.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권2호
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• pp.92-98
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• 2017

열분해 현상을 겪는 고분자 복합재료의 내부에서는 기공이 형성되며, 이는 열기계적 거동에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 기공이 형성된 복합재료의 분층형 삼차원 유한요소 모델을 개발하고 이를 이용하여 기공 탄성 및 파손 해석을 수행하였다. 유한요소 모델의 삼차원 확장 효과와 기공이 복합재료 내부에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분층수와 기공도에 따른 분층형 유한요소 모델을 사용하였다. 해석 결과로서 유효 탄성 계수 및 기공 탄성 계수는 기공도가 0.5까지 증가함에 따라 최대 74.0%, 442.1%, 분층 수가 5까지 증가함에 따라 최대 98.7%, 37.2% 차이를 보였다. 또한, 초기 및 최종 파손 강도는 기공도에 따라 최대 88.2%, 90.0%, 분층에 따라 최대 87.5%, 171.8%까지 감소함을 확인하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.231-238
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• 2005

본 연구에서는 유동저항이론을 기초로 하여 연속다공체, 분리단열망 및 연속다공체-분리단열망 공존암반과 같은 3가지 암반을 대상으로 암반 특성에 따른 지하수 유동저항 개념 모델링 및 관계식을 제안하였다. 정상상태조건에서 밀도변동은 고려하지 않았으며 유한 체적법을 이용하였다. 각종 물성치는 블록 중심에서 정의되고, flux는 블록면에서 정의되는 staggered 격자 체계하에서 모든 블록에 대해 Darcy 법칙이 적용되었다. 접촉면에서의 투수계수는 인접면 중심에서 정의된 물성치의 조화평균값을 사용하였다. 유동저항개념을 이용하여 인접한 블록간의 상대압력차와 flux의 관계를 표현하였다. 개개의 단열에서의 유동은 다공암반에서 이용된 방정식과 동일한 형태의 2차원 방정식으로 모사되었다. 본 논문에서 제안된 모델은 추후 다양한 암반 특성별 유동 모사 기법을 개발하는데 많은 기여를 할 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.16-23
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• 2016

본 논문에서는 블레이드 해석 라이브러리를 통해 단면해석 및 응력복원 해석 결과를 VABS와 3차원 유한요소해석모델의 결과와 비교하였다. 그리고 유한요소모델과 차원축소 모델을 가상균열 닫힘법을 이용하여 에너지 해방률을 계산하였다. 블레이드 해석 라이브러리의 구성, 입력 및 출력 형태, 차원 축소와 복원 과정을 살펴보고 이를 이용한 활용 분야를 기술하였다. 블레이드 해석 라이브러리는 박 벽 단면의 강성 행렬 비교, 3차원 유한요소 모델과 차원 축소 모델의 응력비교 그리고 에너지 해방률 계산 수치 비교연구를 통하여 검증하였다. 차원 축소와 복원해석을 통하여 블레이드 해석 라이브러리는 복합재료 블레이드의 전후처리 프로그램와 연계되어 고고도 무인기, 로터 블레이드, 풍력 블레이드 및 틸트로터 블레이드의 모델링에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.245-253
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• 2020

본 논문은 모노파일 풍력 지지구조물에 대한 공진 안전성 평가에서 여러 말뚝-구조물 상호작용(PSI) 모델을 사용하여 고유진동수를 비교하였다. PSI 재현을 위한 유한요소모델은 기저 스프링 모델, 분산 스프링 모델, 3차원 고체-쉘 모델을 사용하였다. PSI 모델이 고유주파수에 미치는 영향을 분석하기 위해 기저 스프링과 분산 스프링 모델 적용을 위한 강성행렬 산정법과 Winkler 보 모델을 각각 논문에 나타내고 이들 모델로부터 도출된 서로 다른 기하 및 지반조건을 갖는 모노파일의 고유진동수를 조사하였다. 해석결과는 또한 3차원 고체-쉘 모델의 고유진동수와도 비교되었다. 해석결과는 소구경 모노파일이 견고한 지반 및 암반에 관입된 경우 각 해석모델로부터 얻어진 고유진동수의 차이가 거의 없음을 보여준다. 반면 연약 지반에 설치된 대구경 모노파일에 대해 분산스프링 모델은 고유진동수를 과대평가할 수 있다. 따라서 고유진동수 평가 시 구조물 규모와 지반 조건을 고려해 적합한 PSI모델이 적용되어야 한다.