• Current Optics and Photonics
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• 제5권4호
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• pp.391-401
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• 2021

In the present study, a hyperelastic constitutive model is built by complying with a simplified hyperelastic strain energy function, which yields the numerical solution for a deformed polydimethylsiloxane (PDMS) membrane in the case of axisymmetric hydraulic pressure. Moreover, a nonlinear equilibrium model is deduced to accurately express the deformation of the membrane, laying a basis for precise analysis of the optical transfer function. Comparison to experimental and simulated data suggests that the model is capable of accurately characterizing the deformation behavior of the membrane. Furthermore, the stretch ratio derived from the model applies to the geometrical optimization of the deformed membrane.

• Membrane and Water Treatment
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• 제13권1호
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• pp.51-62
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• 2022

Vacuum-assisted air gap membrane distillation (V-AGMD) has the potential to achieve higher flux and productivity than conventional air gap membrane distillation (AGMD). Nevertheless, there is not much information on technical aspects of V-AGMD operation. Accordingly, this study aims to analyze the effect of membrane deformation on flux in V-AGMD operation. Experiments were carried out using a bench-scale V-AGMD system. Statistical models were applied to understand the flux behaviors. Statistical models based on MLR, GNN, and MLFNN techniques were developed to describe the experimental data. Results showed that the flux increased by up to 4 times with the application of vacuum in V-AGMD compared with conventional AGMD. The flux in both AGMD and V-AGMD is affected by the difference between the air gap pressure and the saturation pressure of water vapor, but their dependences were different. In V-AGMD, the membranes were found to be deformed due to the vacuum pressure because they were not fully supported by the spacer. As a result, the deformation reduced the effective air gap width. Nevertheless, the rejection and LEP were not changed even if the deformation occurred. The flux behaviors in V-AGMD were successfully interpreted by the GNN and MLFNN models. According to the model calculations, the relative impact of the membrane deformation ranges from 10.3% to 16.1%.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권6호
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• pp.1027-1044
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• 2017

Membrane penetration is the most important factor influencing the measurement of volume change for triaxial consolidated-drained shear test for coarse-grained soil. The effective pressure p, average particle size $d_{50}$, thickness $t_m$ and elastic modulus $E_m$ of membrane, contact area between membrane and soil $A_m$ as well as the initial void ratio e are the major factors influencing membrane penetration. According to the membrane deformation model given by Kramer and Sivaneswaran, an analytical solution of the membrane penetration considering the initial void ratio is deduced using the energy conservation law. The basic equations from theory of plates and shells and the elastic mechanics are employed during the derivation. To verify the presented solution, isotropic consolidation tests of a coarse-grained soil are performed by using the method of embedding different diameter of iron rods in the triaxial samples, and volume changes due to membrane penetration are obtained. The predictions from presented solution and previous analytical solutions are compared with the test results. It is found that the prediction from presented analytical solution agrees well with the test results.

• 한국가스학회지
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• 제3권3호
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• pp.58-64
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• 1999

멤브레인 방식의 저장탱크 제작에서 가장 중요한 설계 파라메타인 멤브레인 유니트의 피치에 관한 응력거동 문제를 유한요소법을 사용하여 해석하였고, 이 결과를 기존의 피치설계치수와 비교 검토하였다. 본 연구에서 고려한 링 마디식 멤브레인의 경우 피치의 길이를 어떻게 설정하든지 초대형 탱크의 경우에서는 안전성 문제가 발생하지 않았다. 그러나 반복하중에 의한 피로강도가 문제되는 선박용 멤브레인의 경우에는 피치를 짧게 설계하는 것이 유리하다는 것을 보여주고 있다. 멤브레인 주름의 변형거동을 보면 주름의 높이 방향 변형이 폭에 비하여 $15{\~}50\%$ 정도 더 크게 발생하고, $-162^{\circ}C$의 초저온에 의한 변형은 액압에 의한 변형과 비교할 때 그리 크지는 않음을 보여준다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.91-98
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• 2005

연성구조물의 일종인 막구조물은 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있다. 연성구조물은, 축강성은 강하고 휨강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하므로 초기강성에 매우 약한 구조체이다. 초기강성을 확보하기 위해서는 초기응력의 도입이 필수적이고, 초기강성을 갖기 전에는 불안정현상을 나타내지만, 초기강성의 도입과 함께 안정상태가 된다. 초기 불안정 구조물에 초기강성을 도입함으로써 야기되는 대변형 현상을 파악하기 위해서는 기하학적 비선형을 고려한 형상해석이 요구된다. 본 연구에서는 비선형 해석프로그램인 NASS를 이용하여 해석을 수행한다. 해석모델은 Barrel Vault형 지붕 막구조물을 대상으로 하며, 직교이방성을 고려한 형상해석 및 응력-변형해석을 수행한 후 안정성을 검토한다.

• KCI Concrete Journal
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• 제11권3호
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• pp.53-64
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• 1999

A theory is proposed to predict the response of the load-deformation relationship of the reinforced concrete structures under the service state after cracking. The crack direction and concrete strains through the loading history before failure can be estimated by this theory based on the rotating crack model, which considers equilibrium, compatibility conditions, and average stress-strain relationship. The proposed crack direction and deformation show good agreement with test results under service state. The behavior of a variety of concrete structures, such as shear walls, deep beams and the web of box girders, can be predicted by this proposed theory under service state.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권4호
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• pp.281-302
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• 2010

An extended model for the response of a rigid footing on a reinforced foundation bed on super soft soil is proposed by incorporating the rough membrane element into the granular bed. The super soft soil, the granular bed and the reinforcement are modeled as non-linear Winkler springs, non-linear Pasternak layer and rough membrane respectively. The hyperbolic stress-displacement response of the super soft soil and the hyperbolic shear stress-shear strain response of the granular fill are considered. The finite deformation theory is used since large settlements are expected to develop due to deformation of the super-soft soil. Parametric studies quantify the effect of each parameter on the stress-settlement response of the reinforced foundation bed, the settlement and tension profiles.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권1호
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• pp.29-40
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• 1992

평면변형률 상태의 흙구조물에 대한 모형실험을 해석할 때 매우 중요한 것 중의 하나는 지반의 변형을 정도 높게 관찰하는 것이다. 본 논문에서는 모형토조 측벽의 투명한 아크릴판 위 에 부착된 고무 멤브레인 위의 절점들을 일정한 시간 간격으로 사진 촬영함으로써, 각 절점의 변위를 구하고, 그 변위를 이용하여 지반의 변형을 해석하는 방법에 대해 기술했다. 요소의 변형률 계산에는 1차의 4절점 등매개 변수 요소를 사용했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.400-407
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• 2011

전해질 막의 응력 및 변화폭의 분포는 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)의 피로수명의 중요한 인자이다. 본 논문에서는 연료전지 운전조건의 hygro-thermal 조건에 의해 전해질 막에 발생하는 기계적 응력 해석을 모델링 하였다. 기체확산층과 전해질 막 사이의 접촉해석이 여러 가지 온도, 습도 조건에 대하여 수행되었다. 구조 모델은 온도와 상대습도에 의존하는 비선형 재료물성을 적용하였다. 몇 가지 기하학적 조건들이 모델에 적용되었다. 구조해석 결과는 전해질 막의 변형이 체결조건에 크게 의존함을 보여주었다. 실험 데이터와의 비교를 통해 운전 조건에 대하여 피로수명 예측이 수행되었다.

• 유변학
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• 제11권1호
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• pp.18-27
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• 1999

본 연구에서는 3차원 열성형 공정 알고리듬과 이에 membrane approximation을 도입한 근사적인 알고리듬을 개발하였고, 이 알고리듬을 이용하여 몇몇 열성형계에 대한 수치모사를 수행하여 그 결과를 비교 분석하였다. 3차원 알고리듬의 경우에는 구성한 유한요소 평형 방정식에 벌칙함수를 도입하여 비압축성 조건을 만족시켜 해를 얻었으며, membrane approximation을 도입한 알고리듬의 경우에는 두께 방향의 응력을 무시하여 구성한 방정식으로부터 해를 얻었다. 구성방정식은 2nd Piola-Kirchhoff 응력 텐서와 Cauchy-Green 변형 텐서를 사용하여 표현하였고 수지의 물질 모델식으로는 2항의 Mooney-Rivlin 모델을 사용하였으며, total Lagrangian coordinate를 도입하여 지배방정식을 유한요소화함으로써 알고리듬을 구성하였다. 대상계로 선정한 사각평판 수지의 자유 부풀림 거동과 금형이 있는 경우에서의 수지의 부풀림 거동을 3차원 알고리듬과 membrane approximation 알고리듬을 각각 이용하여 분석하였으며 3차원 알고리듬의 경우 clamping 부분의 경계조건을 달리하여 결과를 비교하였다. 금형이 있는 계에 대해서는 slip 경계조건과 no-slip 경계조건을 각각 부여하여 수치모사를 수행, 수지의 변형거동과 응력분포를 비교 분석하였으며, 두께를 달리 한 수지에 대해 두께 방향의 응력을 비교 분석함으로써 membrane approximation 알고리듬의 한계에 대하여 논하였다. 한편 수지 온도 변화에 따른 성형품의 두께 분포의 변화를 살펴보기 위하여 ABS 수지를 대상으로 하여 $137.8^{\circ}C$에서 $171.1^{\circ}C$사이의 온도에서 수행한 인장실험 데이터를 수치모사에 사용하였다. 그 결과 수지의 온도가 높을수록 두께의 표준편차가감소하여 균일한 두께 분포를 얻을 수 있음을 확인하였고 이는 수지의 흐름성이 증가함으로써 나타나는 현상으로 해석할 수 있다.