• 터널과지하공간
• /
• 제19권2호
• /
• pp.158-166
• /
• 2009

Hoek-Brown 암석에서 응력에 의해 발생되는 균열의 전파특성을 수치해석적으로 분석하기 위한 기초연구로서 탄성균열의 균질화 기법이 제안되었다. 균열의 개시조건으로 Hoek-Brown 경험식이 이용되었고, 균열의 방향 탐색을 위해 임계면법이 이용되었다. 균열물질과 무결암으로 구성된 대표체적에 대해 체적평균 응력 및 변형률 개념을 적용하여 균열과 신선암의 역학적 특성을 균질화시킴으로써 등가 이방성매질의 구성관계식을 유도하였다. 제안된 균질화모델을 포트란 코드로 작성하여 상업유한요소 코드인 COSMOSM에 이식하였다. 제안된 수치해석모델의 적합성을 검증하기 위하여 2차원 평면변형률조건에서 수치 일축압축시험을 실시하였다. 모델 상하부 가압면의 구속조건을 달리한 2가지 해석모델을 선정하여 구속조건이 일축압축시험편의 변형 및 파단면 형성형태에 미치는 영향이 분석되었다. 균열의 균질화를 고려한 수치 일축압축시험 결과는 실제 실험에서 발생되는 형태와 유사한 변형거동 및 파단면 형성 특성을 잘 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.15-22
• /
• 2003

지반의 실제 거동을 보다 정확하게 표현하기 위한, 응력의 비등방성 및 시간의존적(time-dependent) 거동의 적절한 묘사는 특히 점성토의 응력-변형률 관계를 나타내는 구성관계식에 있어서 중요한 관심사이다. 본 연구에서는 적은 모델정수로 응력의 비등방성을 묘사할 수 있는 소성 구성관계식과, 대표적 시간의존적 거동인 변형률 속도 효과를 간편하게 표현할 수 있는 변형률속도 의존적 구성관계식을 일반 점성이론에 입각하여 조합하였다. 결론적으로 제안된 하나의 비등방성 변형률속도 의존적 구성관계식은 비교적 모델정수가 적고, 변형률속도가 바뀔 때마다 모델정수 값을 다시 결정할 필요가 없다는 장점이 있다. 제안된 구성모델은 인위적으로 제작된 균질한 시료를 이용한 실내시험을 통하여 검증되었으며, 상세 거동 및 문제점을 고찰하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2002년도 춘계학술발표논문집
• /
• pp.155-159
• /
• 2002

본 논문에서는 균질기에서 사용되고 있는 고안 균질기용 분사노즐에 대하여 구조적 안정성을 평가할 수 있는 구조해석을 수행하였다. 구조해석을 수행하기 위하여 상용 유한요소해석 코드인 ANSYS를 활용하였으며 내압조건, 경계조건, 구속조건 등을 고려하여 고압 분사노즐내의 응력과 변형률을 구하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제11권5호
• /
• pp.354-360
• /
• 2001

본 연구에서는 탄성문제에 관한 Eshelby의 이론을 응용하여 다수의 개재물이 모상 중에 균일하게 분산하고 탄성적으로 불균질한 복합재료의 거시적 응력-변형관계를 정식화하였다. 정식화의 과정에서, 주위의 구속을 받지 않는 어떤 영역에 응력의 발생을 동반하지 않는 변형률 (transformation strain $\varepsilon_{kl}$), 즉 열팽창 제수를 갖는 물체가 온도변화 ${\Delta}T$ 를 갖는 경우의 열팽창 변형 $\alpha$${\Delta}T$나, 물체가 일정한 소성 변형을 받았을 때의 소성 변형 등을 예로들 수 있는 역학 장을 정의하였다. 본 연구에서 전개한 방법은 선형 탄성론에 기초를 두고 있으며 복합체의 탄성거동만이 아니라 탄성-소성 거동의 해석 또한 가능하게 하였다

• Composites Research
• /
• 제36권5호
• /
• pp.329-334
• /
• 2023

기존의 멀티스케일 유한요소법(Multiscale finite element, FE² )은 거시 스케일의 모든 적분점에서 대표 체적요소(representative volume element, RVE)의 미시 경계치 문제를 반복적으로 계산하기 때문에 긴 해석 시간과 많은 데이터 저장 공간을 필요로 한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서 평균장 균질화 데이터 기반 멀티스케일 해석 기법을 개발하였다. 데이터 기반 전산역학(data-driven computational mechanics, DDCM) 해석은 변형률-응력 데이터 셋을 직접적으로 사용하는 모델-프리(model-free)접근 방식이다. 멀티스케일 해석을 수행하기 위해, 평균장 균질화(mean-field homogenization)를 활용하여 복합재의 미세구조에 대한 변형률-응력 데이터베이스(database)를 효율적으로 구축하고, 이를 기반으로 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문에서는 개발한 멀티 스케일 해석 프레임워크(framework)를 예제에 적용하여, 초탄성(hyperelasticity) 복합재의 미세 구조를 고려한 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 따라서, 데이터 기반 전산역학 접근 방식을 활용한 멀티스케일 해석기법은 다양한 재료 및 구조에 적용될 수 있으며, 멀티스케일 해석 연구 및 응용 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소성가공학회 1995년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.76-85
• /
• 1995

The general equation of homogeneous strin for tube drawing has been derived. This can be applied to the general tube drawing method for non-zero plug angle. Also, the derived equation can represent Blazynski's equations for the sinking and tube drawing with a constant plug diameter. The general tube drawing was divided into two steps, sinking and contact drawing zones. The derived equation can calculate the homogeneous strains of the two steps. The various tube drawing methods such as fixed tapered plug, fixed mandrel, fixed back tapered plug, and floating plug have been analysed by the equation and finite element analysis. From the FEM calculations, the total strains and drawing stresses are obtained and consequently the redundancy factor of various drawing methods was analysed. The fixed back tapered plug method showed the largest redundancy factor and the floating plug method had the largest drawing stress.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권4호
• /
• pp.431-438
• /
• 2012

고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 고분자재료의 기계적 거동은 시간과 온도에 의존적이다. 따라서 근위경골절골술(HTO)용 X-밴드 플레이트에 적용되는 HDPE의 각기 다른 변형률속도에 따른 인장거동에 대한 연구는 매우 중요하다. 일반적으로 엔지니어링 응력-변형률곡선에 기반을 둔 폴리메트릭 물질의 변형거동은 입자넥킹의 소성변형을 동반한 높은 비균질성을 나타내므로 매우 복잡한 거동을 나타낸다. 본 연구에서는 1~500%/min의 9가지 변형률속도를 적용하여 그에 따른 점탄성 거동을 평가하였다. 그 결과, 저속 변형률속도에서는 최대인장응력이 증가하고 변형률은 감소하였으나 고속 변형률속도에서는 점탄성거동이 급변하는 교차점(Ts)이 발생하였다. 또한 전이점($P_{st}$)에 의해 구해진 전이응력(${\sigma}_{ts}$)은 고속 변형률속도에서 최대인장응력(${\sigma}_{ult}$)보다 저하됨을 관찰할 수 있었고, 초기 모듈러스와 전이점에서의 시컨트 모듈러스의 비인 ${\beta}$를 이용하여 저속과 고속 변형률속도에서의 점탄성 거동을 평가한 결과 고속 변형률속도에서 급격한 ${\beta}$의 증가를 관찰할 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
• /
• pp.67-67
• /
• 2004

다공성 물질을 건조하거나 습한 환경에 노출시키면 열과 수분이 외부로 전달된다. 열 및 수분 전달로 인한 은도 및 습도의 변화는 물질 체적을 변화시켜 습열 응력을 유발시킨다 즉 다공성 제품의 품질은 외양뿐만 아니라 건조 공정 시의 온도, 수분함유량, 응력, 변형률 등의 공정변수에 크게 영향을 받는다. 최근까지도 다공성 물질의 생산 공정은 다수의 공정변수를 갖는 복합공정이기 때문에 이들의 영향을 정량적으로 평가하는 것은 매우 까다로워 현장 경험에 기초한 기술자의 노하우에 의존해 왔다.(중략)

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.361-371
• /
• 2000

RC 구조물은 서로 다른 재료적 특성을 지닌 콘크리트와 철근의 복합구조이고, 특히 콘크리트는 복잡한 소성거동을 나타내는 재료이다. 따라서 RC 구조물의 소성해석을 위해서는 콘크리트와 철근 각각의 재료특성과 소성거동을 묘사할 수 있는 세밀한 모델링 기법이 필요하지만, 이때 발생하는 모델링의 어려움, 모델링 규모, 계산용량 및 수렴성 등의 문제점으로 인하여 소성해석 수행에 많은 시간과 노력이 소요되거나 해석자체가 불가능하게 된다. 따라서 본 논문에서는 간편한 RC 구조물의 소성해석을 위해 RC 부재와 동일한 소성거동을 나타내는 균질·등방 재료로의 물성치환 방법을 제시하였다. 물성치환 원리는 RC 부재의 소성거동 특성, 즉 항복모멘트, 항복곡률 및 극한모멘트, 극한곡률로 표현되는 bi-linear 형태의 모멘트-곡률 관계를 이용하여, 이와 동일한 모멘트-곡률 관계(bi-linear 형태의 응력 변형률 관계)를 갖는 균질·등방 재료를 생성하였다. 또한 실제 RC 부재 해석모델과 치환된 균질·등방 재료를 이용한 해석모델에 대한 소성해석 결과를 비교·분석하여 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• Composites Research
• /
• 제36권3호
• /
• pp.199-204
• /
• 2023

저온 분사된 입자와 섬유강화 복합재료 사이의 접착력을 향상시키기 위해 금속 메쉬와 금속 입자/에폭시 접착제가 조합된 중간층이 도입되었다. 저온 분사 입자 및 금속 메쉬 그리고 금속 입자에는 모두 알루미늄을 활용하였다. 높은 변형률 속도에서 중간 층의 응력을 예측하기 위해서는 접착제 물성의 측정 또는 계산이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 금속 입자/에폭시 접착제의 물성을 계산하기 위해 혼합법칙(Rule of mixture)을 활용한 균질화 기법의 연구를 진행하였다. 균질화 기법의 검증을 위해 금속 메쉬/접착제로 구성된 중간층에 알루미늄 입자를 활용한 저온 분사를 진행하여, 실험으로 측정된 입자의 침투 깊이를 유한요소 해석에서 계산된 입자의 침투 깊이와 비교하였다. 시험과 해석에서 저온 분사 입자 혹은 중간층에 도입된 입자 하나 수준 크기의 침투 결과를 확인하였고, 이를 통해 높은 변형률 속도를 갖는 입자강화 복합재료 층의 물성 예측에 있어 균질화 기법이 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.