Abstract To investigate the effect of mechanical alloying process to thermoelectric properties of PbTe sintered body, Pb-Te mixed powder with Pb : Te : 1 : 1 composition was mechanically alloyed using tumbler-ball mill. Thermoelectric properties of the sintered body were evaluated by measuring of the Seebeck coefficient and specific electric resistivity from the room temperature to 50. Sintered body of only mechanically alloyed PbTe powder showed p-type behavior at the room temperature, and occurred type transition from p-type to n-type at about 30. PbTe sintered body which was fabricated using heat treated powder in atmosphere after mechanical alloying showed stable n-type behavior under 50. N-type PbTe sintered body fabricated by mechanical alloying process had 4 times higher power factor than that fabricated by the melt-crushing process. Application of a mechanical alloying process to fabricate of n-type PbTe thermoelectric material seemed to be useful to increase the power factor of PbTe sintered body.

형상 최적설계에서 절점의 재배치 및 형상 민감도 계산은 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 구조물의 형상을 Bezier 곡선을 이용하여 표현하고, 민감도 계산을 위하여 개선된 직접미분법을 이용한다. 그리고, 절점의 재배치에는 변위장을 수정한 속도장을 이용한다. 또한, 본 연구에서는 자중을 고려한 외팔보와 3차원 저널베어링을 수치예제로 선택하여 본 연구의 기법들을 적용한 형상 최적설계를 해석한다.

길이가 긴 원통형 실린더를 구성하는 데에 사용될 조인트 부재에 대한 공차설계를 수행하였다. 즉, 원통형 실린더를 체결할 때 사용되는 조인트 부품 가운데 스터드 볼트를 최소 민감도해석에 의해 공차설계를 하였다. 조인트 부재의 공차설계를 위한 최소 민감도 해석에 의한 정식화는 목적함수가 폰 마이세스 응력의 공차에 대한 민감도이고, 여러 부등호 제약식 중에서 자중이 부등호 제안식에 포함된다. 조인트 부재의 경우 자중에 대한 타당한 부등호 제안식을 설정하기 위하여 우선 확정적인 경우에 대한 최적설계를 수행하여 그 범위값을 선정하였다. 원통형 부재의 구조 응답은 축대칭 유한요소로서 구조해석을 수행하여 제안식을 설정하였으며, 직접미분에 의해서 설계 민감도를 구하여 ,최적화 알고리즘과 결합하여 최적의 공차를 제시하였다.

The structure of the scale formed on the surface of Fe - Cr - X alloys exposed to 1143K high sulfidation(Ps2 = 1.11×10-7 atm, Po2 = 3.11×10-20 atm) or sulfidation/oxidation((Ps2= 1.06×10-7 atm, (Po2 = 3.11×10-18 atm) environment has been observed and analysed using XRD, SEM/EDS. To investigate the possibility of protective film formed on the surface of the alloys, Aluminium, Nickel were selected as alloying elements. Thermodynamic phase stability diagram was used to predict the reaction path of scale formed on Fe - Cr - X alloys. Parabolic rate constant(Kp) value with 6wt% Al in Fe - 25Cr alloy decreased significantly compared with the Fe - 25Cr alloy without 6wt% Al. Since thin layer of defect free sulfide film, (Al, Cr)Sx, was formed at the alloy/scale interface. Fe - rich sulfide scale at outer layer and Cr - rich sulfide scale containing porosity at inner layer of Fe - 25Cr alloy have been observed. The reaction path for these scales could be predicted by the thermodynamic stability diagram.

본 연구에서는 Boland C언어를 사용하여 최적설계 수행에 필요한 작업을 쉽게 수행할 수 있는 전처리기와 후처리기를 개발하였다. 전처리기는 선택된 최적설계 알고리즘에 필요한 입력 데이터나 서브루틴 작성을 도와준다. 후처리기에서는 반복 계산중에 생성된 수치값을 그래프로 도시해 줌으로써 문제에 대한 전반적인 파악이 가능하도록 하였다. 수치예제는 선형문제와 삼부재 구조물에 대해서 제시하였다.

본 연구에서는 모티프(Motif), ANCI-C, Fortran 언어를 사용하여 그래픽 입출력과 대화식 입력이 가능하며, 최적설계 수행에 필요한 모든 작업을 같이 병행할 수 있는 최적설계 통합환경을 개발하였다. 최적설계 통합환경은 전처리기(preprocessor), 최적설계부, 후처리기(postprocessor)로 구성하였다. 전처리기에서는 유한요소모형의 구성에 필요한 정보를 입력한 후 사용자가 입력한 정보를 즉시 확인할 수 있도록 하였다. 최적설계부에서는 전처리기에서 입력한 유한요소 정보를 바탕으로 최적설계 매개변수를 정의하고, 해를 구하는 과정으로 구성하였다. 후처리기에서는 구조물의 변형, 응력, 목적함수의 변화 등의 해석 결과를 가시화 함으로써 결과에 대한 비교.검토를 용이하게 하였다.

수압을 받는 원통형 쉘의 몸체설계는 구조물에 외압이 작용할 때 발생하는 최대 응력과 변형 및 좌굴을 해석하여, 주어진 한계를 견딜 수 있는 쉘의 두께를 구해야 한다. 중앙 평형부 몸체의 두께를 설계변수로 선정하여 형상 최적화법으로서 원통형 쉘의 치수를 설계하는 방법을 제안하였다. 민감도 해석은 직접 미분법을 사용하여 유도하였으며, 비선형 계획법으로 최대 응력과 변형 및 좌굴 제한식 등을 만족하는 최적설계를 수행하였다.

강도, 소전율, 스프링성, 내열성 및 굽힘 가공성등의 적절한 조화를 갖는 콘넥팅재료를 개발하기 위하여 Cu-Ni-Si-P합금에 대하여 연구하였다. Ni와 Si의 조성을 달리한 3종류의 합금을 용해, 주조하여 약 900˚C에 열간압연 후 수냉하고, 그 후 냉간압연하여 450˚C. 500˚C 및 550˚C에서 시효처리한 후 기계적 성질 변화와 도전율 등을 조사하였다. 고강도와 고존도율의 적절한 조화를 나타내는 Cu-2.7%Ni-0.53% Si-0.029%P 합금을 만들었다. 합금 1을 0.5mm두께의 콘넥팅재료로 가공한 후 여러가지 특성은 인청동(C 5210R-H)과 황동(C2600R-EH)에 비해 우수한 것으로 평가되었다.

불확정 구조계획의 선형 고유치 문제는 재료정수나 경게조건 및 외부하중 등에 결정론적으로 사용할 수 없는 확률량을 포함하고 있다. 변동량을 내포한 고유치 문제의 해석은 기대치에 대한 지배 방정식과 변동량 결정방정식을 고려해야 한다. 비선형성이 심한 구조계를 선형화할 대 일차 및 이차 변동값을 반영함으로 고유치의 정도를 향상시킬 수 있다. 매개변수에 불확정성을 포함한 고유치 문제는 최적설계 정식화에서 변동된 값을 고료해 줌으로 신뢰성 있는 설계가 된다. 최적설계 알고리즘 중에는 목적함수와 제한 조건식의 설계 민감도를 요한다. 이차 기울기에 근거를 둔 최적설계 수행시에 변동량에 고려하여 제한식으로 설정하고, 설계 민감도를 구할 수 있는 방법을 제시하였다.

실제 시스템에는 재료의 물성과 기하학적 매개변수, 외부 하중등에 불확정 요인들을 내포하고 있다. 그러므로 제작시나 수학적으로 모델링할 때 이 요인들을 설계에 반영해 주어야 한다. 기울기에 근거를 둔 최적설계 수행시에 변동량을 고려하여 제한식으로 설정하고, 설계 민감도를 구할 수 있는 방법을 제시하였다.