• 대한기계학회논문집A
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• 제30권5호
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• pp.533-542
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• 2006

In order to assess the integrity of pipes with local thinning area, the plastic strain as well as the elastic strain at the root of thinned region are required particularly when fluctuating load is applied to the pipe. For estimating elastic-plastic strain at local wall thinning area in a straight pipe under tensile load, an estimation model with idealized fully circumferential constant depth wall thinning area is proposed. Based on the compatibility and equilibrium equations a nonlinear estimation equation, from which local elastic-plastic strain can be determined as a function of pipe/defect geometry, material and the applied strain was derived. Estimation results are compared with those from detailed elastic-plastic finite element analysis, which shows good agreements. Noting that practical wall thinning in nuclear piping has not only a circular shape but also a finite circumferential length, the proposed solution for the ideal geometry is extended based on two-dimensional and three-dimensional numerical analysis of pipes with circular wall thinning.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.621-629
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• 1992

본 연구에서는 Kelvin의 기본해와 초기응력 증분에 의해 정식화된 경계적분방 정식을 이용하여 점차적으로 외력을 증가시켰을 때, 선형등방경화재에 국부적으로 생 기는 항복영역과 항복하중, 탄소성 응력해석등을 재료비선형문제로 해석하였다. 이 때 초기응력 증분을 결정함에 있어서 종래에는 등가 소성변형률을 수렴판정으로 해석 하였지만, 이는 구분적인 선형 경화재와 온도 의존성 문제에는 적당하지 않으므로 암 기용일등은 등가응력과 응력-변형률 선도를 이용하여 수렴판정을 하였다. 그러나 이 방법은 소성역에서의 기울기가 변화하는 곳에서는 피할 수 없는 오차가 존재한다. 따라서 여기에서는 계산된 초기응력 증분에 의한 초기 탄성변형률에너지 증분과 응력 -변형률선도로 부터 구해지는 초기 탄성변형률에너지 증분을 이용한 수렴판정으로 초 기응력증분을 결정하였다. 또한, 내부영역적분을 일부 해석적인 적분과 수치적분을 병행한 경우와 전부 수치적분방법으로 내압을 받는 실린더와 단순 인장하중이 작용하 는 양편 Ⅴ형 노치를 갖는 박판의 경우에 적용하여 해석하였으며, 그 결과를 유한요소 법 프로그램인 NISA(numerically integrated elements for system analysis)로 구한 결과치와 비교, 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권9호
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• pp.1041-1050
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• 2011

미크론 단위의 크기를 갖는 구조물의 소성변형에서 나타나는 길이 효과를 고려하여 유한요소 해석을 하기 위하여 변형률 구배 소성이론을 이용하는 탄소성 유한요소 모델링 및 해석법을 제안하였다. 기존의 연구에서 주로 고차, 고자유도 및 혼합요소, 초 요소 등을 필요로 하였던 것에 비하여 본 논문에서는 이들을 배제하는 변위법 저차 평면 요소 및 삼차원 요소를 도입하였다. 이는 비선형 증분 해석의 프레임워크에서 계산된 소성 변형률의 절점 평균값으로 보간하여 적분점에서의 변형률 구배를 구하고 테일러 전위 모델에 의한 변형률 경화 구성방정식을 적용하므로서 가능하였다. 제안된 방법론은 선형 삼각 및 사각요소, 선형 사면체, 육면체 요소에 대해 적용되었으며 마이크로 굽힘, 마이크로 비틀림, 마이크로 기공과 같은 대표적인 길이 스케일 문제를 통하여 수치적으로 검증하였다. 본 논문에서 제안한 방법은 계산이 매우 쉬우면서도 실험값들과 비교해 볼 때, 변형률 구배 소성이론 즉, 길이 효과를 잘 나타내어 주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.423-430
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• 2013

본 연구에서는 탄소나노튜브와 폴리프로필렌 기지 간 계면결합력과 나노튜브의 국부적 응집에 따른 나노복합재의 탄소성 거동 변화에 대한 파라메트릭 연구를 수행한다. 나노복합재의 탄소성 거동 예측을 위해 분자동역학 전산모사를 수행하고, 분자동역학 결과와 Mori-Tanaka 모델을 적용한 비선형 미시역학 모델을 연계하여 나노복합재 내 흡착계면의 탄소성 거동을 역으로 도출하는 2단계 영역분할 기법을 적용하였다. 미시역학 모델에서는 시컨트 계수방법을 Mori-Tanaka 모델에 적용하여 나노복합재의 비선형 거동을 예측하는 방법을 적용하였으며, 나노튜브와 기지 간 재료계면의 불완전 결합을 고려하기 위해 변위 불연속 조건을 적용하였다. 흡착영역을 고려한 미시역학 모델을 통해 흡착계면의 유무 및 재료계면 결합력 변화 그리고 나노튜브의 국부적 응집현상에 따른 나노복합재의 응력-변형률 관계를 예측하였다. 그 결과 나노튜브의 국부적 응집이 나노복합재의 강화효과를 저하시키는 가장 중요한 변수임을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권3호
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• pp.241-250
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• 1997

콘크리트에 발생하는 변형률 국소화는 연화거동에 수반하여 변형이 국부적으로 집중되는 현상으로 이를 유한요소해석 할 수 있는 일관된 알고리즘을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 변형률 국소화현상이 발생한 콘크리트는 변형률이 집중되는 국소화영역과 그외의 영역인 비국소화영역으로 크게 구분할 수 있으며 국소화영역에서는 연화현상을 포함하는 탄소성거동을 하게 되며 비국소화영역은 손상제하거동을 수반하게 된다. 변형률 국소화현상이 진행중인 콘크리트의 국소화영역을 모델링하기 위하여 열역학적으로 정식화된 전형적인 소성모델에 콘크리트의 극한응력 이후에 비선형 연화로 표현되는 소성거동을 고려할 수 있는 일반화된 Drucker-Prager모델을 도입하였으며 소성이론식의 적분을 위해 return-mapping 알고리즘을 사용하고 일관된 알고리즘을 전개하였다. 또한, 콘크리트의 비국소화영역의 모델링을 위하여 열역학적 자유에너지함수를 수정하여 비선형 탄성 및 손상의 일관된 알고리즘을 전개하였다. 개발된 알고리즘에 의한 유한요소해석을 통해 압축을 받는 콘크리트 부재의 변형률 국소화 현상을 해석하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제23권1호
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• pp.1-12
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• 2020

섭입 및 열개와 같이 대변형을 수반하는 지구동역학적 현상 발생은 암석권의 국지적인 약대의 발달이 필요하다. 이러한 약화 기작 중 하나인 전단열은 암석권의 온도를 국부적으로 높여 강도를 낮추는 역할을 하여 암석권 파괴를 촉진시킬 수 있다. 본 연구에서는 전단열에 대한 정량적인 분석을 위하여 2차원 탄소성 인장 분지 모형을 제작하여 기존 수치 모사 연구를 벤치마크하였다. 암석권의 항복강도, 인장 속도, 변형량- 및 온도-의존성 약화 현상 등을 조절하여 전단열 발생량에 미치는 영향을 분석하였다. 실험 결과, 약화를 고려하지 않은 경우 전단열의 발생량은 암석권의 항복강도 및 인장 속도와 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 기준 모형인 항복강도 100 MPa, 인장 속도 2 cm/yr로 설정된 경우, 총 20 km 인장된 시점(0.025의 변형률)에서 ~ 50 K의 온도 상승을 보여주었다. 소성 변형 및 온도에 따른 약화가 포함된 경우에는, 더 효율적인 약화 기작이 더 강한 전단열의 생성으로 이어지는데 이러한 현상은 약화 기작과 전단열 발생 사이에 양성되먹임이 작용함을 지시한다. 또한 변형 초기에 급격한 전단열 발생량을 보여주지만, 변형이 지속되어 암석권의 강도가 약화되면 전단열 발생 속도가 최대 ~ 80% 감소했다. 이는 약화 기작이 포함된 경우 전단열은 비교적 손상되지 않은 상태인 암석권의 강도에 큰 영향을 미침을 시사한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.91-96
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• 2007

최근, 복잡해진 도심지의 토지이용률을 향상시키기 위해 원형 강기둥 구조물의 건설이 점차 요구되고 있다. 원형강기둥 구조물은 유효단면적을 감소함과 동시에 내하력 증가 효과를 기대할 수 있다. 그러나 이러한 원형 강기둥 구조물은 지진 및 피로와 같은 반복하중 작용시 국부좌굴 및 대변형 현상이 발생하며 이로 인하여 대상구조물의 성능이 감소된다. 이러한 내하력 감소 현상을 방지하기 위해 최근 원형 강기둥에 환보강재(다이아프램)의 적용을 고려할 수 있다. 수직보강재의 적용으로 인한 좌굴내하력 및 내진성능의 증가효과는 이미 연구된 바 있으나 다이아프램에 관한 연구는 아직 전무한 실정이다. 단조 및 반복하중 작용시 국부좌굴 및 변형을 효과적으로 방지하기 위해서는 원형강교각에 적용된 다이아프램 설치위치가 중요한 역할을 한다. 그러나 설치위치의 변화에 따른 다이아프램의 내진성증 증가효과에 관해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 기하학적, 재료학적 비선형을 고려한 유한요소프로그램을 이용하여 탄소성해석을 수행하였다. 즉, 다이아프램 설치위치를 파라메타로하여 내진성능을 검토하였다. 본 연구에서는 각 해석모델의 내하력 및 에너지 소산효율을 비교함으로서 원형강교각에 적용된 다이아프램에 관한 내진성능을 명확히 하였다.