P파의 속도측정을 이용하여 암석의 공학적 이방성을 추구하는 기법의 개선방안이 연구되었다. 대상시료는, 다른 지질공학적 자료들이 많이 축적되어 있는 영국의 Carnmrnllis 화강암 지역의 현재 강행중인 채석장에서 선택하였다. 곡면을 가지는 시편에서의 측정기법 및 천연꿀 성분의 결합재 사용, 오산화인($P_2O_5$)을 사용한 암석시료 건조법 등의 개선 방안이 본 실험에서 시도되었다. 실험결과, 2차원 평면상에서의 P파 속도의이방성이 0-4.68(%)까지의 값을 보였다. 속도최대치는 현지주응력 방향에 평행한 방향에서 측정되었다. 본 실험의 결과는 암석의 공학적 이방성을 측정하는데 있어 P파 속도치가 유용하게 쓰일 수 있음을 보여주면, 본 실험에서 시도된 개선방안들은 국내의 암석을 대상으로 한 실험에 적용될 수 있다.
안전벨트의 역할은 차량 충돌이 발생했을 때 운전자를 보호하는 것이다. 그러나 강한 충돌이 발생하게 되면 운전자가 안전벨트에서 미끄러지게 되어 강한 충격을 받는다. 그러므로 이러한 현상을 방지하기 위해 새로운 안전벨트의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 새로운 개념의 안전벨트인 Dynamic Locking Tongue(DLT)을 개발하였다. DLT장치는 강한 충돌이 발생했을 때 벨트(Webbing)가 안전벨트에서 미끄러지지 않게 하여 운전자의 피해를 줄여주는 장치이다. DLT장치 개발은 동역학 해석 프로그램인 SAMCEF를 이용하였다. 우선 DLT장치의 유한요소모델을 생성하였다. 그리고 실제 시험방법과 유사한 환경을 만들어 테스트를 해보았다. 이를 통해 DLT장치의 무게와 응력를 구할 수 있다. DLT장치의 최소 강도와 무게를 구하기 위해 반응 표면 분석법을 이용하여 DLT장치의 형상을 최적화하였다. 최적화된 DLT장치를 구조 해석을 통해 신뢰성을 검증하였다.
본 논문은 유한요소 기반 다중스케일 연성파손모사 기법을 이용하여 결함이 존재하는 실배관의 파괴거동을 예측한다. 수정응력 파괴변형률 모델을 손상기준으로 선정하고 유한요소 손상해석을 통해 균열진전을 모사한다. 기준식의 결정에는 인장시험과 파괴인성시험 결과만이 요구되며 온도 $288^{\circ}C$ SA333 Gr. 6 탄소강에 적용하여 결과를 제시하였다. 요소크기-의존성 임계손상모델을 도입하여 손상해석의 수치해석적인 불안정성을 개선하였다. 본 연구에서 제안하는 가상시험법의 검증을 위해 미국 바텔 연구소에서 수행한 실배관 실험결과와 예측결과를 비교한다.
이젝터 시스템은 주유동 제트에 발생되는 전단 응력과 압력차에 의해 흡입 챔버 압력에 영향을 미치거나 이차 흡입 유동을 유도한다. 이젝터는 터빈 기반 복합사이클 추진기관 및 로켓엔진의 고고도 모사 설비, 압력회복장치, 담수화 시스템, 이젝터 램젯시스템과 같이 많은 분야에 적용되어 널리 사용된다. 본 연구에서는 아음속 및 음속 조건에서 작동하는 이젝터의 형상 및 운전 조건을 결정하는 설계 절차를 수립하고자 하였다. 또한, 이론적 방법과 시험적 연구를 통해 축소 확대 디퓨저가 장착된 이젝터의 작동 특성을 파악하였다. 결국, 수치해석을 통해 요구 성능을 만족하는 이젝터의 최적 형상을 결정하였으며 다양한 노즐 목 및 챔버 직경을 변화시킨 이젝터에 대한 성능 시험을 통해 계산 결과를 검증하였다.
액상화 가능성을 예측하기위해 많은 방법들이 제안되어왔지만, 재료의 미세구조의 특성을 이용한 방법은 거의 없다. 본 연구에서는, 동하중을 받는 재료의 전체 응력-변형률의 특징에 대해 통합적 구성방식을 제공하는 교량상태개념(DSC)모델에 이론적 기초를 두며, 포화 사질토의 액상와 가능성을 평가하기 위한 새로운 방법을 제안한다. DSC이론으로부터, 미세구조의 변형시 재료내부 상태의 급격한 변화가 일어나는 시점의 교란도(한계교란도: Dc)를 초기 액상화 시기로 정의한다. 본 방법은 포화 Ottawa 모래를 이용한 진동 실삼축시험 결과로부토 얻은 자료를 이용하여 적합성이 검토되었다. 또한 본 연구로부터, 액상화와 초기 구속압사이의 관계가 Dc의 개념으로부터 밝혀졌다. 본 연구에서 제안한 새로운 액상화 평가방법은 액상화 거동을 예측할 수 있으며, 결론적으로 기존의 경험적 방법보다 향상된 방법이라고 사료된다.
일반적으로 금형은 소재 부품 분야에서 제품의 대량 생산에 널리 이용되는 중요한 생산 도구이다. 그러나 최근 다품종 소량생산의 확산에 따라 보다 효율적이고 경제적인 금형에 대한 요구가 증가하고 있으며, 본 연구에서는 금형 재료로서 초고강도 콘크리트의 적용 가능성을 모색해 보고자 한다. 초고강도 콘크리트는 80MPa 이상의 압축강도를 갖는 콘크리트로서 금속에 비해 저렴하고 무게가 가벼우며 조형이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 초고강도 콘크리트가 비록 일반 금형 재료인 공구강에 비해 강도는 낮지만 상대적으로 낮은 응력이 발생하는 성형 공정에 사용된다면 금형 재료로서 충분히 활용 가능하다고 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 플라스틱 저압 생산공정의 하나인 폴리우레탄 반응사출 성형공정용 시작 금형에 초고강도 콘크리트를 적용해 보았으며, 금형 제작 및 성형 과정을 통하여 금형 소재로서의 가능성과 특징을 고찰해 보았다.
ACSR전력선의 송전용량 증가를 위해 개발된 증용량저이도 송전선인 STACBUAW(Super Thermal-resistant Aluminum alloy Conductors, aluminum-clad Invar-Reinforced)전선은 초내열 Al도체 및 인바강선의 사용으로 비교적 고온에서의 안정적 운전이 가능하다. 그러나 고온 환경에서 장시간 노출된 STACIR/AW전선의 안정적 관리를 위해서는, 열화 된 STACIR/AW 전선의 인장강도, 각 구성소재의 탄성 계수, 비틀림 계수 둥과 같은 기계적 물성이 장기 운전 모의를 위해 설정된 열화온도, 열화시간 등에 대해 종합적으로 평가될 필요가 있다. 또한 크립 등과 같이 고온응력 부하상태에서의 변형거동과 탄성계수 및 선 팽창계수의 온도의존성 등은 전선의 이도관리와 예측을 위해서도 명확히 규명되어야할 중요한 관리 인자이다. 그러나 현재까지는 이들에 대해 수행한 어떠한 연구결과들도 보고 되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 STACIR/AW $410mm^2$ 송전선을 장시간 운전의 모의를 위해 가속열화 시키고 가속열화에 따른 STACIR/AW전선 및 그 구성소재의 강도, 비틀림 특성의 변화를 조사하여 장시간 운전에 따른 STACIR/AW전선의 안정성을 평가하여 보고하고자 하였다.
송전용량 증가를 위해 개발되어 최근 본격적으로 사용되고 있는 STACIR/AW 송전선은 송전용량의 증가에 따라 그 운전환경도 변화하여 연속사용온도의 경우, 기존 ACSR 전선의 90t에 비해 높은 $210^{\circ}C$로 규정 되어 있을 만큼 고온에서 운전되고 있다. 따라서 STACIR/AW 송전선은 이도설계와 그 운용에 있어서 운전 온도 상승에 따른 각별한 주의관리가 필요하다 실제 STACIR/AW송전선은 그 설계단계에서도 이와 같은 고온운전 환경을 고려하여 고온에서도 소정강도를 유지하는 내열 Al도체와 이도제어를 위한 낮은 열팽창 특성의 INVAR합금(Fe-35Ni계 합금)을 강선으로 하는 특화된 재료로 구성되어 있다. 그러나 이와 같은 재료 설계적 보완책에도 불구하고 실제 송전선은 전선의 자중, 철탑 간에 형성된 가설장력과 같은 다양한 응력이 고온환경에서 부하되는 복합 열화 상태에 노출되어 있고, 이것은 재료학적인 관점에서 크릴 변형 발생의 가능성을 높이고 있으나 이것에 대한 연구 또는 실험결과는 크게 미미한 실정이다. 본 연구에서는 STACIR/AW $410mm^2$ 송전선과 그 구성소재를 대상으로 $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$에서 장시간 열화한 후, 구성소재의 탄성계수, 열팽창계수 및 STACIR/AW전선의 크림변형 거동을 조사하여 열화에 노출된 STACIR/AW 송전선의 이도변화 거동을 규명하고자 하였다.
$Y_2O_3$가 $thickapprox$1mol.% 고용된 정방정 지르코니아를 알루미나에 20vol.% 섞어 체조립에 의해 과립으로 만든 다음 여기에 알루미나에 단사정 지르코니아를 10 ~30 vol.%섞어 만든 과립을 15~30vol.%가 되도록 과립형태로 분산시켜 성형 및 소결함으로써 단사정 및 정방정 지르코니아의 분산영역이 서로 다른 불균질 조직의 $Al_2O_3-ZrO_2$복합체를 제조하여 강도 및 열충격 거동을 관찰하였다. 이러한 불균질 조직의 $Al_2O_3-ZrO_2$ 복합체는 분산 agglomerate 내의 낮은 소결밀도에 의한 기공의 존재, 단사정상에 의한 미세균열, 또 이에 따른 주위에의 압축응력 등이 복합적으로 작용하여 향상된 열충격 거동을 보여 주었다.
장대레일을 적용한 교량상 콘크리트 궤도는 온도하중 및 시제동 하중에 의하여 종방향 상호작용력이 크게 발생하며, 이를 해소하기 위하여 활동체결장치 또는 저체결력 체결장치와 같은 특수체결장치를 적용하거나 레일신축이음장치를 설치하여야 한다. 슬라이딩 슬래브 궤도는 교량과 궤도 슬래브 사이에 슬라이드층을 두어 상호작용을 저감시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 슬라이딩 궤도와 일반 콘크리트 궤도를 적용한 교량에 대하여 상호작용 해석 결과를 제공한다. 해석 결과 슬라이딩 궤도를 적용함으로써 장대레일에 발생하는 부가 축력을 현저히 저감시킬 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 그 차이는 장경간 및 연속교에서 더욱 큰 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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