• 제목/요약/키워드: effective elastic moduli

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콘크리트 탄성계수의 미시역학적 추정 (Evaluation of Elastic Modulus of Concrete Using Micro-mechanics Models)

  • 유동우;조호진;송하원;변근주
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1995년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.345-349
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    • 1995
  • Although heterogeneous materials consisted of micro-constituents are complicated, it is possible to evaulate effective elastic moduli by using micro-mechanics models. In order to evaluate effective elastic moduli of concrete, all aggregates in a representative volume element(RVE) are assumed spherical and randomly distributed. A dilute distribution of inclusions is considered first, and the corresponding overall elastic moduli of the RVE are estimated. Then, the self-consistent method is used in order to take into account the interaction effects. The elastic moduli of concrete are calculated using the models and compared with those of experiment for different volume fractions of the aggregates and elastic moduli of the mortar and the aggregates.

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콘크리트 탄성계수 추정의 미시역학적 모델 (Micromechanical Models for the Evaluation of Elastic Moduli of Concretes)

  • 조호진;송하원;변근주
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1997년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.383-391
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    • 1997
  • The prediction of effective properties of heterogeneous material like concrete is of primary importance in design or analysis. This paper os about micromechanice-based evaluation of elastic moduli of concretes considering composite material behavior. In this study, micromechanixe-based schemes for the effective elastic modui of the lightweight foamed concrete and the normal concrete are proposed based on averaging techniques using a single-layered inclusion model and a multi-phase and multi-layered inclusion model. respectively, For the verification's sake, elastic moduli evaluated in this study are compared with experimental data and results by existing formula.

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암석내의 균열전파에 따른 유효탄성계수의 변화 (Changes of Effective Elastic Moduli due to Crack Growth in Rock)

  • 신종진;전석원
    • 터널과지하공간
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    • 제10권3호
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    • pp.301-308
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    • 2000
  • 균열모형을 이용하여 압축 하중하에 있는 암석의 비선형 거동을 예측하는 것은 가능하다. 암석내의 균열의 성장은 암석의 이방성을 가져오며, 이러한 이방성의 정도는 단성계수의 변화로 표현될 수 있다. 본 연구에서는 균열의 성장에 따른 탄성계수의 변화를 이론적인 균열모형을 통해 예측하고, 이를 탄성파 속도 시험을 통해 구한 탄성계수와의 비교를 수행하였다. 또한, 균열모형에 사용되는 초기 암석내 존재하는 균열에 대한 정보는 암석표면의 이미지를 분석하여 구하였다.

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미소 개재물과 기공을 갖는 고체의 유효탄성계수에 대한 수치적 접근 (A Numerical Approach to Effective Elastic Moduli of Solids with Microinclusions and Microvoids)

  • 강성수
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제33권6호
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    • pp.852-859
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    • 2009
  • For the analysis of solids containing a number of microinclusions or microvoids, in which the mechanical effect of each inclusion or void, a numerical approach is need to be developed to understand the mechanical behavior of damaged solids containing these defects. In this study, the simulation method using the natural element method is proposed for the analysis of effective elastic moduli. The mechanical effect of each inclusion or void is considered by controlling the material constants for Gaussian points. The relationship between area fraction of microinclusions or microvoids and effective elastic moduli is studied to verify the validity of the proposed method. The obtained results are in good agreement with the theoretical results such as differential method, self-consistent method, Mori-Tanaka method, as well as the numerical results by rigid body spring model.

암석내의 균열전파에 따른 유효탄성계수의 변화 (Changes of Effective Elastic Moduli due to Crack Growth in Rock)

  • 신종진;전석원
    • 한국암반공학회:학술대회논문집
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    • 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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    • pp.47-55
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    • 2000
  • 균열모형을 이용하여 압축 하중하에 있는 암석의 비선형 거동을 예측하는 것은 가능하다. 암석내의 균열의 성장은 암석의 이방성을 가져오며 이러한 이방성의 정도는 탄성계수의 변화로 표현될 수 있다. 본 연구에서는 균열의 성장에 따른 탄성계수의 변화를 이론적인 균열모형을 통해 예측하고, 이를 탄성파 속도 시험을 통해 구한 탄성계수와의 비교를 수행하였다. 또한, 균열모형에 사용되는 초기 암석내 존재하는 균열에 대한 정보는 암석표면의 이미지를 분석하여 구하였다.

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탄성 불균질 재료의 미시역학거동 (Part II : 탄성계수 및 열팽창계수) (Micromechanical Properties in Elastically Inhomogeneous Materials (Part II : Elastic Moduli and Thermal Expansion Coefficients))

  • 강창석;홍성길
    • 한국재료학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.372-377
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    • 2001
  • Part I에서 도출된 기초 식을 적용하여 입자 분산 강화형, 섬유 강화형 및 적층형 복합재료의 유효탄성제수 및 열팽창계수를 산정 하였다. 일방향 섬유 강화 복합재료의 경우 섬유의 유효 축비 (aspect ratio)가 고려되었으며, 유효 탄성계수는 다른 연구 결과들과 비교하였다. 입자 분산 강화형 복합재료의 유효 체적탄성률 및 전단 탄성률은 Korner의 표식 및 Hanshin과 Shtrikman의 하한치 (lower bounds)와 일치하고 있다. 일방향 섬유 강화 복합재료에서는 6개, Hanshin과 Rosen의 모델에 나타낸 4개의 독립 탄성계수와 일치하고 있다.

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생체 친화적인 원소를 함유한 티타늄합금의 미세조직과 탄성계수 (Microstructures and Elastic Moduli of the Alloys Containing the Biocompatible Alloying Elements)

  • 정희원;김승언;현용택;이용태
    • 연구논문집
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    • 통권33호
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    • pp.157-165
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    • 2003
  • New titanium alloys with a low elastic modulus have been developed for biomedical applications to avoid the stress shielding effect of the artificial prosthesis. The newly developed alloys contained the transition elements like Zr, Hf, Nb, Ta which were non-cytotoxicity elements and $\beta$ stabilizers. In the present paper the elastic moduli of Ti-xM containing Zr, Hf, Nb, Ta were evaluated by measuring the acoustic velocity (PEG). The effectiveness of the alloying elements for lowering the elastic modulus was investigated. In addition, the dominant factors for the low modulus were discussed. Ta was the most effective in lowering the elastic modulus of the alloys. The effectiveness of Hf was not acceptable for decreasing the elastic modulus. The dominant factor was the lattice parameter for Zr, and the poisson's ratio for Nb, Ta, respectively.

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유한 요소 법을 이용한 노화에 따른 요추의 피질 골과 해면 골 간의 하중 분담 비율 (Load Sharing Ratios Between the Cortex and Centrum in a Lumbar Vertebral Body with aging using Finite Element Method)

  • 임종완
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.90-103
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    • 2016
  • 본 연구는 유한 요소 법을 이용한 노화되어 강성/강도가 저하되는 요추 체의 얇은 피질과 해면 골의 하중 분담 비율 분석과 사용된 탄성계수들의 평가가 목적이다. 해면 골의 나은 해석을 위하여, 20년마다 압축 시험에서 얻은 탄성계수를 체적 공극 비율로 나눈 유효 탄성계수를 사용하였다. 이와 상응하는 피질 쉘도 공극 비율을 포함한 빔 이론의 수식들로부터 유효 탄성계수를 구한 후에 적용하였다. 또한 p-요소를 사용하여 수치 오차를 최소화하였다. 보고된 논문들을 참고하여 후관절 부분이 제거된 매개 변수적인 퇴행된 L3 척추 형상을 만들어 유한 요소 모델링 하였다. 일정 변위의 압축 조건을 가한 후에 여덟 조각의 부피 별로 각 뼈에서 탄성 변형률 에너지와 수직 하중의 비율을 사용하여 하중 분담 비율을 계산하였다. 결과로는 1) 20대에서 80대까지 해면 골의 하중 비율은 55%에서 49%로 감소하였다; 2) 피질 쉘은 중간 면에서 최고 비율을, 해면 골은 종판에서 최고 비율을 나타냈다; 3) 다공성 얇은 피질과 해면 골을 위한 유효 탄성계수의 사용은 적절하였다; 4) 두 방법을 이용하여 얻은 하중 분담 비율의 차이는, 전체 비율은 1% 미만 내에서 같지만 각 위치에서의 비율 값들은 약간 달랐다.