복합재는 높은 비강도와 비강성을 가지고 있어 자동차, 항공기 등 전반적인 산업분야에서 널리 사용되는 재료이다. 우주선의 노즐 부분과 같이 높은 온도뿐만 아니라 높은 압력이 작용하는 환경에서 사용하기 위한 재료로 복합재가 필요하다. 복합재의 물성치를 아는 것은 매우 중요한데 모재(matrix)와 강화섬유(fiber) 각각의 물성치를 수치적으로 대입해 얻는 결과는 실험값과의 오차가 커 예측하는데 있어 더 정확한 방법이 필요할 것이다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용한 EDISON용 CASAD solver 프로그램을 활용해 분석하였다. matrix와 fiber의 물성치를 대입해 복합재의 물성치를 구해 실험으로 측정된 물성치, 경험식으로 계산된 물성치와 비교를 하였다.

In recent years, industrial demands for superior mechanical properties of powder metallurgy steel components with low cost are rapidly growing. Sinter hardening that combines sintering and heat treatment in continuous one step is cost-effective. The cooling rate during the sinter hardening process dominates material microstructures, which finally determine the mechanical properties of the parts. This research establishes a numerical model of the relation between various cooling rates and microstructures in a sinter hardenable material. The evolution of a martensitic phase in the treated microstructure during end quench tests using various cooling media of water, oil, and air is predicted from the cooling rate, which is influenced by cooling conditions, using the finite element method simulations. The effects of the cooling condition on the microstructure of the sinter hardening material are found. The obtained limiting size of the sinter hardening part is helpful to design complicate shaped components.

In recent years, there was many conflagration about special structure such as wooden cultural assets, warehouses and factories. The common causes of increase in the fire damage were difficulty of the initial suppression and absence of equipment for appropriate disaster prevention. In this study, the destruction-spray nozzles, a core technology of destruction-spray fire vehicle which is possible for fire suppression of special structure was studied using the finite element method. As a result, the maximum deviation of the part nozzle was 18.1% compared with the reference value. Second, the maximum deviation of the nozzle module was 13.5% compared with the part nozzle. Third, the safety factor about internal pressure of the nozzle module was suitable as 13.6. Finally, the performance of the designed destruction-spray nozzle was satisfied with 4,652.1L/min in excess of the target performance.

Stress-strain curves are fundamental properties to study characteristics of materials. Flow stress curves of the powder materials are obtained by indirect testing methods, such as tensile test with the bulk materials and powder compaction test, because it is hard to measure the stress-strain curves of the powder materials using conventional uniax- ial tensile test due to the limitation of the size and shape of the specimen. Instrumented nanoindentation can measure mechanical properties of very small region from several nanometers to several micrometers, so nanoindentation tech- nique is suitable to obtain the stress-strain curve of the powder materials. In this study, a novel technique to obtain the stress-strain curves using the combination of instrumented nanoindentation and finite element method was introduced and the flow stress curves of Fe powder were measured. Then obtained stress-strain curves were verified by the com- parison of the experimental results and the FEA results for powder compaction test.

복합적층판은 다른 금속재료에 비해 높은 비강도, 비강성 등의 우수한 역학적 특성을 지니므로 최근 다양한 분야에서 사용하고 있다. 그러나 이러한 복합적층판은 일반 금속재료에 비해 충격에 약하다는 단점이 있다. 이 점을 해결하기 위한 연구는 많은 연구자들에 의해 다양하게 시도되고 있다. 본 연구는 복합적층판에 초기응력을 도입하여 충격거동 특성을 파악한다. 고전적인 이론식인 Hertz의 접촉법칙과 실험식인 Sun과 Tan의 압입법칙을 포함한 유한요소프로그램을 이용하여 복합적층판의 초기응력에 의한 충격거동 특성을 조사한다.

복합적층판은 다른 금속재료에 비해 높은 비강도, 비강성 등의 우수한 역학적 특성을 지니므로, 최근 다양한 분야에서 사용하고 있다. 그러나 이러한 복합적층판은 충격에 약하다는 단점이 있다. 그리하여 복합적층판의 충격거동에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 충격거동을 조사하기 위해서는 우선 충격체와 복합적층판사이의 접촉력을 계산하여야 한다. 접촉력을 알기 위해서는 운동방정식, 복합적층판의 운동방정식 그리고 압입량에 관한 관계식을 동시에 풀어야 한다. 본 연구에서는 고전적인 헤르츠식, 썬식, 썬&양식 그리고 썬&탄식을 포함한 유한요소프로그램을 이용하여 복합적층판의 저속충격거동을 조사한다.

This paper is presented for the analysis results of the bending problems of the anisotropic cylindrical shells. In the numerical analysis of various mechanical problems involving complex partial differential equations, Finite element method is used to analyze the governing equations of anisotropic cylindrical shells. Both thin shell theory and thick shell theory are used as the basic governing equations of bending problems in the anisotropic cylindrical shells. The analysis results are compared between the anisotropic thick cylindrical shells and the anisotropic thin cylindrical shells. The results of this study will be contribute to analyze the bending behavior of anisotropic cylindrical shells.

Magnesium and its alloys are attractive as light weight structural/functional materials for high performance application in automobile and electronics industries due to their superior physical properties. In order to obtain high quality products manufactured by the magnesium powders, it is important to control and understand the densification behavior of the powders. The effect of the sheath surrounding the magnesium powders on the plastic deformation and densification behavior during equal channel angular pressing was investigated in the study by experimental and the finite element methods. A modified version of Lee-Kim's plastic yield criterion, notably known as the critical relative density model, was applied to simulate the densification behavior of magnesium powders. In addition, a new approach that extracts the mechanical characteristics of both the powder and the matrix was developed. The model was implemented into the finite element method, with which powder compaction under equal channel angular pressing was simulated.

이 논문에서는 다층탄성해석과 유한요소법을 사용하여 도로설계를 위한 도로내 주요 변형률을 계산하여 유사한 결과치를 양산하는 경우를 비교 분석하였다. 비록 유한요소법이 보다 나은 모델이라는 것이 입증되긴 했지만, 다층탄성해석 프로그램이 간편성으로 인해 여전히 도로설계를 위해 많이 사용되어 지고 있으므로 다층탄성해석 프로그램을 사용한 주요 변형률의 예측이 시급한 실정이다. 이 연구에서는 KENLAYER프로그램을 사용하여, 비선형 이방성 기층거동을 고려한 유한요소법을 사용했을 때 얻어지는 도로내 주요 변형을 예측할 수 있는 분석기법이 소개된다.

트럭 축하중에 의한 도로포장체의 응력과 변형은 대부분 다층 탄성 이론에 의해 예측된다. 대부분의 다층 탄성 이론에 의한 이론적 계산값이 연성 포장 재료의 점탄성적 거동특성, 동적 트럭 축하중, 비균등 타이어 접지압 및 형상등을 해석에 고려하지 못하므로, 계측값에 비해 매우 작은 값을 예측하므로서 도로 포장 두께설계가 과소 설계될 우려가 크다. 이와 같은 도로 포장체 구조해석시 이용되는 중요한 변동요소를 포장 재료의 물성 모델 측면, 비균등 접지압 및 형상 측면, 동적 유한요소해석 측면에서 분석하여 이용 가능한 모델을 본 논문에서 제안하였다. 경계조건 및 민감도 분석을 수행을 통한 효과적인 3차원 연성포장의 유한요소해석모델을 결정하는 방법론을 제안하였으며, 최적 유한요소모델 분석결과와 현장에서 취득한 결과와의 상호비교를 통하여 모델의 유의성을 검증하였으며, 동적 접지하중조건, 점탄성물성 모델 등을 3차원 유한요소 모델에 접목하고, 최적 경계조건을 결정하였다.

한국형 포장 콘크리트에 있어 구조해석은 다양한 입력변수와 공용성 모형을 연결해주는 중간 매개체 역할을 하고 있어 그 중 요도가 매우 크다. 본 연구에서는 ABAQUS 구조해석 프로그램을 Shell 요소를 이용하여 콘크리트 포장의 거동을 분석할 수 있는 구조해석 기본 모형을 구축하였다. 이 모형을 Closed-Form Solution과 정확성이 검증된 Everfe 프로그램, 그리고 Solid 요소 모형과 비교하여 정확도를 검증하였다. 기본 Shell 모형을 이용하여 다양한 변수에 대한 구조해석을 수행하였으며 그 결과를 DB화하였다. SPSS 통계 프로그램과 해석 결과를 바탕으로 회귀식을 개발하였으며 온도 응력, 상향 응력, 하향 응력을 산정할 수 있는 응력식을 제안하였다.

Magnesium and magnesium alloys are promising materials for light weight and high strength applications. In order to obtain homogeneous and high quality products in powder compaction and powder forging processes, it is very important to control density and density distributions in powder compacts. In this study, a model for densification of metallic powder is proposed for pure magnesium. The mode] considers the effect of powder characteristics using a pressure-dependent critical density yield criterion. Also with the new model, it was possible to obtain reasonable physical properties of pure magnesium powder using cold iso-state pressing. The proposed densification model was implemented into the finite element method code. The finite element analysis was applied to simulating die compaction of pure magnesium powders in order to investigate the density and effective strain distributions at room temperature.