• 제목/요약/키워드: frequency dispersion

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Analysis of elastic wave propagation in long beam using Fourier transformation

  • Mohammad Tahaye Abadi
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제87권2호
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    • pp.165-172
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    • 2023
  • This paper presents a novel method for modeling elastic wave propagation in long beams. The proposed method derives a solution for the transient transverse displacement of the beam's neutral axis without assuming the separation of variables (SV). By mapping the governing equation from the space domain to the frequency domain using Fourier transformation (FT), the transverse displacement function is determined as a convolution integral of external loading functions and a combination of trigonometric and Fresnel functions. This method determines the beam's response to general loading conditions as a linear combination of the analytical response of a beam subjected to an abrupt localized loading. The proposed solution method is verified through finite element analysis (FEA) and wave propagation patterns are derived for tone burst loading with specific frequency contents. The results demonstrate that the proposed solution method accurately models wave dispersion, reduces computational cost, and yields accurate results even for high-frequency loading.

일방향 적층 복합재료 판에서 한 음원에서 발생된 램파의 군속도 (The Group Velocity of Lamb Wave Generated by the one Source in Unidirectional Laminated Composite Plates)

  • 이정기;이상호
    • 한국음향학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.107-112
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    • 2006
  • 판재를 따라 전파하는 Lamb wave (램파)는 주파수에 따라 속도가 변하는 분산특성을 갖는다. 일반적으로 등방성 재료에서는 파수 벡터 방향과 에너지 흐름 방향은 같아, 파면이 원형을 유지하면서 전파하지만, 복합재료와 같이 이방성재료에서는 파수 벡터와 에너지 흐름 방향이 서로 다르다. 따라서 이방성 재료에서 하나의 속도에서 다른 속도로 전환하려면 방향을 교정해야 하고 이에 따라 크기도 달라지게 된다. 본 연구에서는 복합재료 판재에서 전파하는 램파 분산방정식을 이용하여 대칭, 비대칭 모드의 분산선도를 작성하였고, 각도에 따라구한 위상속도 분산선도에서 얻어진 위상속도 값으로 slowness surface를 구한 후, 이로부터 군속도의 크기와 방향을 교정하였고, 이를 실험적으로 측정한 속도값과 비교하여 서로 일치함을 확인하였다.

FCC구조에서 포논분산과 비열 (Phonon Dispersion and Specific Heat in FCC Structure)

  • 정재동;이경태
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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    • pp.1207-1212
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    • 2004
  • A model for the phonon dispersion relationship for cubic zinc sulfide structure, for example SiC, is developed in terms of two unknown force constants. Born model that incorporates bond bending and bond stretching, is used for the force constants. The force constants are determined by fitting to experimental data. Using only the nearest-neighbor coupling results in $6{\times}6$ sized dynamic matrix. The eigenvalues of dynamics matrix for each wavenumber in 3-D ${\kappa}$ space correspond to frequencies, 3 for optical phonon and 3 for acoustic phonon, which is so-called dispersion relation (${\kappa}$-${\omega}$). The density of state is determined by counting the states for each frequency bin, and the properties such as specific heat and thermal conductivity can be obtained. The specific heat is estimated on this model and compared with experiment and other models, i.e. Debye model, Einstein model and combined Debye-Einstein model. In spite of the simple bond potential model, reasonable agreements are found.

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The rheological behavior of collagen dispersion/poly(vinyl alcohol) blends

  • Lai, Guoli;Du, Zongliang;Li, Guoying
    • Korea-Australia Rheology Journal
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    • 제19권2호
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    • pp.81-88
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    • 2007
  • Blends of collagen dispersion (COL) with poly(vinyl alcohol) (PVA) in different weight ratios were investigated by oscillatory rheometry, Fourier transform-infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. It was found that even with 80% of PVA, the COL/PVA blends behaved more like collagen dispersion than pure PVA solution in the dynamic thermal and frequency processing, for instance, a dominant elastic appearance (G'>G"), a similar shear thinning behavior and the thermal denaturation below $40^{\circ}C$. However, influence on the blend behaviour by PVA was noticeable, for instance, an increase of dynamic denaturation temperature, the decreasing intensity of amide I, II and III bands as well as the diminishing irregular pores on the surface of blends. The interaction between collagen and PVA could be observed, especially at the regions with low content or high content of PVA.

이질적 과분산계수가 기대 교통사고건수 추정에 미치는 영향 (Impact of Heterogeneous Dispersion Parameter on the Expected Crash Frequency)

  • 신강원
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권9호
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    • pp.5585-5593
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    • 2014
  • 본 연구는 기대 교통사고건수 추정을 위해 사용되는 SPF의 이질적 분산계수의 유의성이 이질적 사전분포에 직접적인 영향을 받는다는 가설을 검증하고, 이질적 사전분포에 대한 모형 오설정이 교통 안전개선 사업의 평가결과에 주는 영향의 특성을 분석하기 위해 수행되었다. 구체적으로 본 연구에서는 이질적 분산계수의 유의성과 이질적 사전분포의 연관성을 검증하기 위해 모의실험을 통해 이질적 사전분포를 발생시킨 후 이를 NB모형과 HNB모형을 이용하여 SPF를 추정하여 이질적 과분산계수가 SPF의 평균함수 및 분산함수에 주는 영향을 분석하였다. 또한 추정된 계수추정치를 이용한 사전분포의 초모수 추정치의 오차특성과 이질적 과분산계수를 고려하지 않았을 경우 발생하는 교통사고감소계수(CRF)의 오차 부호와 크기를 상세 분석하여 제시하였다. 모의실험 자료 분석결과 이질적 분산계수의 오추정은 포아송 사전분포의 평균에는 큰 영향을 주지 않으나 분산의 크기를 변화시켜 궁극적으로는 기대교통사고건수의 추정량인 사후평균의 값에 오차를 발생시킬 수 있으며, 구체적으로 이질적 분산함수를 NB모형으로 오설정할 경우 CRF의 값은 참값에 비해 최대 120%의 오차를 발생시키는 것으로 나타났다.

에폭시 복합체의 주파수 변화에 따른 유전특성 (Dielectric Properties of Epoxy Composites with Varying Frequency)

  • 이호식
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.676-682
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    • 2018
  • 주파수 변화에 따른 에폭시 복합체의 전기적 특성을 알아보기 위하여 온도 범위 $20[^{\circ}C]$, $100[^{\circ}C]$, $140[^{\circ}C]$, 주파수 범위 30[Hz]~3[MHz] 사에서 유전율 및 유전손실을 측정하였다. 저주파 영역에서 유전분산과 유전 손실이 나타나고 있음을 확인하였다. 또한 고온 영역에서는 충진제의 영향으로 유전율이 감소하는 것을 확인하였다.

주파수영역 음향 파동방정식에서 최소 격자수 결정을 위한 격자분산 분석 (A Dispersion Analysis for Minimum Grids in the Frequency Domain Acoustic Wave Equation)

  • 장성형;신창수;윤광진;서상용;신성렬
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제3권2호
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    • pp.39-47
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    • 2000
  • 복잡한 지층구조에 대한 파동방정식의 해를 유한 차분법을 이용하여 구하는것은 많은 컴퓨터 계산시간과 기억 용량이 필요하다. 컴퓨터 계산시간과 기억용량은 최소 파장당 격자수를 줄이므로써 감소 시킬 수 있지만 수치분산으로 인해 정확도가 떨어지게 마련이다. 본 연구에서는 정확도를 유지하면서 파장당 격자수를 줄이는 방법으로 이용되고 있는 가중평균법을 최대 169점 까지 확장하여 주파수 영역에서 음향파동방정식의 해를 유한차분법으로 구할 때 최소 격자수를 구하기 위한 격자분석을 실시하였다. 지금까지 수치오차가 정확도 $1\%$내에 존재하기 위해서는 일반적인 5점을 이용하는 경우 파장당 격자수가 13개 이상이 필요하고, 9점의 경우 9개, 25점에서는 3개, 49점에서는 2.7개 이상이 필요하였다. 본 연구에서 정확도를 유지하기 위한 최소격자수를 결정하기 위해 실시된 격자분석 결과 81점에서는 2.5개 121점에서는 2.3개 그리고 169점에서는 오차 한계를 벗어나 가중평균 계수를 구할 수 없었으며 격자수를 2개까지 줄일 수 없음을 알 수 있었다. 또한 격자분석을 통해 가중평균에 적용되는 격자수가 증가할수록 정확도는 증가하지만 차분식 자체가 증가하여 매우 복잡하게 된다.

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시간-주파수 분석을 이용한 IR-UWB 안테나 임펄스 분산 특성 분석 (Analysis of Impulse Dispersion for IR-UWB Antenna Using Time-Frequency Analysis)

  • 고영목;나극환
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제21권12호
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    • pp.1371-1379
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    • 2010
  • 본 논문에서는 시간-주파수 분석 기법을 이용하여 IR-UWB(Impulse Radio UWB) 안테나의 임펄스 분산 특성 분석에 대해 제시하였다. 최적 임펄스 신호 전송이 가능한 테이퍼 슬롯 안테나와 이동성을 고려한 무지향성 IRUWB 안테나 4종(마이크로스트립 선로 급전 구조 2종, CPW(Coplanar Waveguide) 급전 구조 2종)을 설계하였으며, 3.1~5.1 GHz UWB 대역에서 각 안테나 링크에 대해 시간-주파수 분석 기법인 STFT(Short Time Fourier Transform)을 이용하여 안테나의 분산 특성을 분석하였다. 따라서 제안된 STFT 기법을 이용할 경우, IR-UWB 안테나의 분산 특성 추출을 위한 시간 영역 임펄스 응답 측정 대안으로 사용이 가능하다.

Design of nonlinear photonic crystal fibers with ultra-flattened zero dispersion for supercontinuum generation

  • Kumar, Pranaw;Fiaboe, Kokou Firmin;Roy, Jibendu Sekhar
    • ETRI Journal
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    • 제42권2호
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    • pp.282-291
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    • 2020
  • The study reports on the design and performance of two air-filled and two partial ethanol-filled photonic crystal fiber (PCF) structures with a tetra core for supercontinuum generation. The PCFs are nonlinear with ultra-flattened zero dispersion. Holes with smaller areas are used to create a tetra-core PCF structure. Ethanol is filled in the holes of smaller area while the larger holes of cladding region are airfilled. Optical properties including dispersion, effective mode area, confinement loss, normalized frequency, and nonlinear coefficient of the designed PCF structures are investigated via full vector finite difference time domain (FDTD) method. A PCF structure with lead silicate as wafer exhibits significantly better results than a PCF structure with silica as wafer. However, both structures report dispersion at a telecommunication wavelength corresponding to 1.55 ㎛. Furthermore, the PCF structure with lead silicate as wafer exhibits a very high nonlinear coefficient corresponding to 1375 W-1 km-1 at the same wavelength. This scheme can be used for optical communication systems and in optical devices by exploiting the principle of nonlinearity.