• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.369-376
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• 2023

본 연구에서는 복합소재의 기지재로 활용되고 있는 에폭시 고분자의 가교율이 항복표면에 미치는 영향을 분자동역학 해석을 통해 평가하고자 한다. 분자동역학 해석을 활용하여 가교율에 따른 에폭시 모델을 형성한 후, 상온-대기압 조건하에서 단축 변형 해석 및 평면응력 조건을 고려한 다축 변형 해석을 수행하였으며, 해석 데이터를 통하여 가교율에 따른 영률, 항복점, 항복표면, 그리고 경화지수를 도출하였다. 해석 결과, 영률 및 응력은 기존 선행 연구들에서 조사되었듯이, 가교율에 따라 증가하는 경향을 확인하였다. 다축 변형 시에는, 이러한 가교율과 도출된 응력간의 관계가 하중의 방향에 따라 의존적임을 확인하였는데, 가교율이 증가할수록 단축 인장 영역에 비해, 이축 압축 영역의 항복표면은 빠른 속도 팽창하였으며, 이로 인한 항복표면의 상이함을 관측하였다. 이를 통해, 고분자 소재의 항복 표면의 압력의존성은 소재의 가교 정도에 의존적이며, 항복이 진행될수록, 압력의 존성은 동일 소재 하에서도 변할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.832-835
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• 2011

최근까지 용접구조물의 피로설계는 용접품질 수준에 따라 공칭응력 또는 핫스팟 응력에 의한 S-N선 도로부터 수행하였다. 본 연구에서는 유한요소망의 크기에 덜 민감하면서 기존의 하중모드형식, 두께 효과 및 용접결합형식에 상관없는 등가구조응력(E2S2) 접근법을 이용한 Master S-N선도로부터 철도차량 대차프레임의 피로수명을 평가하고자 한다. 또한 합리적인 철도차량 용접대차프레임의 피로해석 연구일환으로서, 다축피로조건인 EN규격의 피로시험조건하에 이의 피로수명을 평가하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3176-3183
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• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.892-899
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• 2002

콘크리트 휨 부재의 내하능력을 개선하는 방법들 중에서, 최근에 와서, 기존의 철근콘크리트 부재에서 사용하는 철근을 대신하여 섬유보강폴리머(FRP) 복합재료 층으로 보강한 콘크리트 부재에 관한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 휨을 받는 원형단면 FRP 콘크리트 부재의 거동을 예측하기 위한 해석모델에 중점을 두고 있다. FRP층과 내부에 충진된 콘크리트로 이루어진 부재의 응력 및 변형을 예측하기 위하여 층분할 단면해석 모델이 제시되었다. 콘크리트의 압축거동이 횡방향 팽창에 의존한다는 가정과 다축 압축 응력상태의 구성관계에 기초하여 FRP 층으로 둘러 쌓인 콘크리트의 응력변형률 관계를 정식화하였다. 고전적 적층이론에서, FRP 층의 거동은 2차원 적층의 면내거동의 응력-변형률 관계에 기초한 등 가직교재료특성에 기초하여 정식화하였다. 소개된 해석모델의 검증을 위하여 원형단면 FRP 콘크리트 휨 부재의 4점 실험과 비교한 결과, 본 모델은 부재의 모멘트-곡률 관계, 단면에서의 축방향 변형률뿐만 아니라 횡방향 변형률, 그리고 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.585-593
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• 2010

선행연구에서 제안된 변형률기반 전단강도모델에 근거하여, 슬래브-기둥 내부 및 외부접합부의 직접뚫림전단강도와 불균형휨모멘트강도를 정확하게 평가할 수 있는 강도모델을 개발하였다. 슬래브-기둥 접합부는 뚫림전단파괴에 앞서서 휨균열에 의해서 손상을 받으므로, 이 연구에서는 위험단면의 압축대에서 대부분의 전단저항이 발휘된다고 가정하였다. 슬래브 휨모멘트에 의해서 유발되는 압축수직응력이 콘크리트 압축대의 전단강도에 미치는 영향을 고려하기 위하여, 다축응력 상태에 대한 콘크리트 재료파괴기준을 이용하였다. 그 결과 위험단면의 전단성능이 휨손상의 정도에 따라서 정의되었다. 외부접합부는 비대칭적인 위험단면을 가지고 있으므로 하중재하방향을 고려하여 휨모멘트강도를 정의하였다. 실험 결과와 비교 결과, 제안된 강도모델은 현행 설계기준 보다 실험체의 강도를 더 정확하게 추정하는 것으로 밝혀졌다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권6호
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• pp.946-953
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• 2003

A FEM-based analytical approach was used to evaluate the multiaxial high cycle fatigue damage of an automotive sub-frame. Elastic Multi Body Simulation (MBS) has been applied in order to determine the multiaxial load histories. The stresses due to these loads have been given by FE computation. These results have been used as the input for the multiaxial fatigue analysis. For the assessment of multiaxial high cycle fatigue damage, the signed von Mises, the signed Tresca, the absolute maximum principal stress and critical plane methods have been employed. In addition, the biaxiality ratio, a$\sub$e/, the absolute maximum principal stress, $\sigma$$\sub$p/ and the angle, $\phi$$\sub$P/, between $\sigma$$\sub$1/ and the local x-axis, have been calculated to evaluate the stress state at each node.

• 지질공학
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• 제10권3호
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• pp.225-236
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• 2000

웨스터리 화강암과 베리아 사암 시료에 지하 심부에 상당하는 현장 응력을 가한 후 시추를 함으로써 시추공벽 파쇄를 발생시켰으며, 이를 통하여 현장 응력의 크기를 추정할 수 있는지 연구하였다. 실험은 삼축압축 및 시추공벽 파쇄시험 등 두 단계로 나뉘어 수행되었다. 삼축압축 시험 결과로부터 모아-쿨롱, 나다이, 그리고 모기파괴 기준을 구하였다. 각 파괴 기준을 공벽 파쇄 경계 지점에서의 응력 상태와 비교한 결과, 모아-쿨공 파괴 기준은 공벽에서의 파쇄 응력과는 전혀 일치하지 않았다. 반면, 베리아 사암에서는 나다이기준, 그리고 웨스터리 화강암에서는 모기파괴 기준과 같은 다축(혹은 진 삼축) 파괴 기준이 공벽 주변에서 파쇄를 일으키는 응력 상태와 잘 일치하였다. 적당한 파괴 기준 및 시추공벽 파쇄 크기를 이용하여 두 개의 현장 수평 주응력 중 하나가 알려졌을 경우 다른 하나를 비교적 신뢰할 수 있는 정도로 추정할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.546-553
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• 2007

본 연구는 압입축에 프레팅이 발생할 경우 프레팅 마모에 의한 접촉형상의 변화가 접촉응력의 분포, 균열발생 위치에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 압입축의 프레팅 피로실험시 측정한 접촉면의 프로파일을 이용하여 유한요소 해석을 수행하고 피로 사이클별 마모형상 변화에 따른 접촉면의 응력 변화를 분석하였다. 접촉면의 응력 해석결과를 이용하여 프레팅 피로손상 파라미터와 다축 피로이론를 적용하여 마모에 따른 균열발생위치의 변화를 해석하고 실험과 비교, 분석하였다. 프레팅 마모에 의해 접촉 끝단의 응력집중은 초기에 급격하게 감소하며, 마모가 진행될수록 응력집중의 위치는 접촉끝단에서 안쪽으로 이동한다. 따라서 프레팅 마모에 의한 접촉응력의 변화가 균열발생 위치의 변차와 다중균열발생의 주요원인임을 명확히 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.423-433
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• 2012

콘크리트 충전 강관 기둥은 축하중 재하시 콘크리트에 구속응력이 발생함에 따라 콘크리트의 강도가 증가한다. 콘크리트의 강도 증가분은 발생된 구속응력의 크기에 종속되므로 비선형 해석을 통하여 원형 콘크리트 충전 강관의 축방향 하중에 대한 최대 저항능력을 산정하였다. 콘크리트의 포아송비 및 응력-변형률 관계와 같은 비선형 재료 특성을 고려하였으며, 강관의 다축 항복조건을 기준으로 최대 구속응력을 산정하였다. 실험 결과와의 비교를 통하여 제안된 모델을 검증하였으며, 회귀분석을 통하여 D/t 비율 및 재료성질에 따른 최대 구속응력 산정법을 단순화하였다. Eurocode 4 설계 기준 및 기존에 제안된 다양한 경험식과의 비교를 통하여 제안된 회귀분석식의 타당성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.743-752
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• 2006

다축 응력 상태의 구속된 콘크리트는 구속되지 않은 콘크리트에 비해 강도가 크게 증가한다고 알려져 왔고, 많은 연구자들은 아직도 여러 분야에서 구속된 콘크리트에 대한 연구를 진행 중에 있다. 최근 FRP를 이용한 구속된 콘크리트에 대한 많은 연구가 진행 중에 있지만, FRP는 높은 강도에 비해 취성 재료여서 실제 구조물 적용에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 높은 강도 및 연성을 갖는 강재로 구속된 콘크리트에 대하여 강재의 구속 강성이 콘크리트의 강도 증진 및 연성거동에 미치는 영향을 알아보기 위해 51개의 시험체를 통해 비교 분석해 보았다. 이 실험을 통해 구속된 콘크리트의 강도 증진 효과 및 연성 거동이 뛰어나게 증가함을 확인하였다. 또한 실험 결과를 회귀분석하여 구속 강성이 콘크리트 응력-변형률 곡선에 미치는 영향을 고려한 CSS(원형 강재 구속 시험체)와 R4S(사각형 이방향 강재 구속 시험체)에 대한 응력-변형률 모델을 제안하였다.