• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.481-488
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• 2015

이 연구에서는 고강도 철근이 사용된 철근콘크리트 패널 실험체의 파괴에 이르기까지의 전반적인 거동특성을 합리적으로 예측하기위한 해석적 방안을 마련하는 것을 목표로 한다. 다양한 하중 조건과 설계 변수하에서 실제 격납구조물 벽체 두께의 1/3 규모를 갖는 총 12개의 철근콘크리트 패널 실험체를 검증 대상으로 선정하여 저자 등에 의해 개발된 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 적용하여 해석을 수행하였다. 균열 발생 시점에서의 전단 강도와 최대 전단 강도에 대한 실험과 해석으로부터의 평균과 변동계수는 각각 1.03과 12% 및 0.97과 9%정도로 예측되었다. 최대 전단 강도에서의 전단 변형률에 대한 실험과 해석으로부터의 결과는 평균과 변동계수가 각각 0.96과 30% 정도로 예측되었다. 결과를 종합해 볼 때, 이 연구에서 새로운 수정한 구성방정식을 적용한 해석프로그램은 그 해석 결과에 비교적 높은 신뢰도를 확보하고 있는 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권5호
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• pp.418-428
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• 2003

섬유파단은 복합재료의 기계적물성을 규명하는 가장 중요한 현상 중 하나이며, 섬유파단 위치는 기지재료의 물성과 섬유표면 처리에 따라 광학현미경에 의한 방법뿐만 아니라 음향방출법을 이용하여 확인 및 상호비교 할 수 있다. 두 개의 음향방출 센서를 단일섬유강화 에폭시 복합재료 시편 표면에 부착 시켜 연속적인 섬유파단 신호를 변형률과 측정 시간에 따라 감지하였으며, 계면전단강도는 단일섬유강화 복합재료 시험에서 광학적 방법과 음향방출법을 이용하여 측정하였다. 탄소섬유의 파단 수는 섬유표면을 전기증착으로 처리한 경우가 많았으며, 광학적인 관찰 시에 좀 더 많게 나타났다. 하지만 음향방출법과 광학적 방법에 의한 섬유파단의 위치는 작은 오차범위 내에서 상호 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 음향방출법에 의한 섬유파단 위치표정과 파형분석은 투명, 반투명 및 불투명한 복합재료의 계면물성을 비파괴적으로 측정하기 위한 유용한 방법으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.568-574
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• 2001

콘크리트 시험편에 대한 삼점휨실험을 실시하여 여러 실험에 대해 측정된 반응의 평균값을 계산하곤 계산된 평균거동으로부터 삼점휨 시험편이 완전히 파손될 때까지 연속적으로 성장하는 균열에 대한 파괴거동이 분석되었다. 이 연구에서 사용된 실험변수는 25.4mm와 6.4mm의 초기균열길이 그리고 2000sec와 20sec의 실험기간이며, 초기균열길이는 파괴진행대(FPZ) 크기의 영향과 시험편의 기하학적 특성 및 경계조건에 대한 영향을 분석하기 위한 것이다. 실험기간은 초기 크리프(creep)의 영향을 위해 설정되었으나, 이 연구의 하중점-변위 속도에서는 심각한 영향이 관측되지 않았다. 여러 실험의 평균 외부일로부터 평균하중이 계산되었으며, 변형률 게이지를 사용하여 평균 균열길이를 측정하였다. 최대하중 이전의 저항곡선은 파괴진행대의 크기에 대해 유사한 값을 보였다. 그러나 최대하중 직후에는 초기균열의 크기에 관계없이 0.088~0.154mm의 하중점-변위에서 88mm의 불안정 균열성장이 발생되었으며, 평균 파괴에너지율 $G_{F}$$^{ave}$ = 115N/m은 이 불안정 균열성장 동안에 발생되었다. 균열길이 111mm에서 완전한 파괴진행대가 형성되었고, 25.4mm와 6.4mm의 초기균열길이에 대해 파괴진행대의 크기는 각각 86mm와 105mm이었다. 완전한 파괴진행대의 형성이후 저항곡선의 평균 파괴에너지율은 25.4mm와 6.4mm의 초기균열길이에 대해 각각 229N/m로 284N/m로 $G_{F}$$^{ave}$의 두 배 이상이었다.이었다.이었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.584-592
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• 2001

철근콘크리트보(reinforced concrete beam)는 콘크리트의 압축강도에 비해 낮은 인장강도로 인해 사용하중 단계에서 균열이 발생하게 된다. 발생된 균열에 의해 감소된 콘크리트의 휨강성은 전체적인 구조물의 강도와 강성을 감소시킨다. 인장강도 및 휨강도를 증가시킨 섬유보강 콘크리트(fiber reinforced concrete)를 인장영역에 이용함으로서 구조물의 강도와 강성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 균열 및 처짐이 감소되는 효과가 있으므로 구조물의 전체적인 안전성과 사용성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 보통강도 콘크리트(normal strength concrete)와 고인장강도 콘크리트(high tensile strength concrete)의 합성으로 이루어진 이중 콘크리트보(dual concrete beam)의 힘의 평형조건과 변형률 적합조건을 이용하여 탄성해석과 극한해석 모델을 제안한다. 세 가지 종류의 철근비에 대해 각각 하나의 철근콘크리트보와 두 개의 이중 콘크리트보를 시험하여 이중 콘크리트보의 구조적 강성을 검토하였다. 이중 콘크리트보는 철근콘크리트보에 비해 약 30%이상의 극한하중의 증가를 나타내었고, 휨강성의 증가와 더불어 처짐이 감소되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권6호
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• pp.635-642
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• 2011

일반적인 용접법은 용접 그루브(groove) 각도가 크기 때문에 용접 결함 발생의 원인이 된다. 따라서 원자력 발전소 배관 용접 시, 용접 그루브 각도가 작고 용접부 비드 폭이 좁은 협개선 용접법을 다수 수행하고 있다. 이러한 협개선 용접법은 용접시간 단축, 용접부 변형과 잔류응력의 감소, 용접 결함의 감소 등과 같은 장점을 갖고 있다. 본 논문에서는 협개선 용접부의 실제 용접 공정을 모사함으로써, ER308L 용접재의 변형 거동과 용접잔류응력을 비선형 2차원 유한요소해석을 통하여 예측하였다. 특히 용접방법 및 순서가 다른 두 형상에 대한 결과를 비교하고, 용접부 폭 넓이 변화에 따른 잔류응력 분포를 분석하였다. 본 논문의 결과는 향후 협개선 용접부의 용접 개선과 용접부 결함의 건전성 평가 등을 위해 적용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.463-474
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• 2009

기존에 설치되어 있는 구조물의 양면대칭 패치보강은 항상 면내거동만을 유발하나 시공상 어려움이 있다. 반면에 일면 패치보강의 경우 인장력의 증가에 따라 중립축의 위치가 대칭이 아니므로 휨에 대한 강성도가 증가하게 되며, 결과적으로 적층판의 휨을 심화시키게 된다. 이 연구에서는 일면 패치보강된 적층판의 두께방향은 물론이고 원공주위의 응력집중계수를 산정하기 위해 p-수렴 완전층별모델을 제안하였다. 가정된 변위장의 정의를 위해, 임의의 층에서 변위-변형률 관계와 3차원 구성방정식은 2차원 및 3차원 계층적 형상함수의 조합이 사용된다. 원형경계의 기하형상을 나타내기 위해 초유한사상기법이 사용되며, 다른 외삽법을 사용하지 않고 각 층마다 절점에서의 응력값을 직접적으로 얻기위해 가우스-로바토 수치 적분이 수행되었다. 제안된 모델의 정확도와 단순성은 기존의 3차원 유한요소해석과 실험에 의해 구해진 결과들과의 비교를 통해 검증되었다. 또한 정사각형, 원형, 고리형 형상의 다양한 패치보강에 따른 휨효과를 조사하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권8호
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• pp.889-897
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• 2011

본 연구에서는 핵연료 지지격자체의 재료인 Zircaloy-4 와 Zirlo 판재의 이론적 성형한계 예측모델을 제시했다. 먼저 인장시험 및 이방성시험으로 응력-변형률곡선과 이방성계수를 획득했으며, NUMISHEET 96을 따르는 돔장출시험으로 두 재료의 실험적 성형한계도들을 얻었다. 이론적 성형한계도는 성형한계모델과 항복조건의 영향을 받는다. Swift 확산네킹이론, Marciniak-Kuczynski 의 재료결함 모델, Storen-Rice 의 정점이론을 이용해 부변형률이 양인 구간에서의 성형한계 곡선을 구했으며, 부변형률이 음인 구간에는 Hill 의 국부네킹 이론을 적용했다. 또한 재료이방성을 고려하기 위해 Hill 48, Hosford 79 항복조건을 사용 했다. Swift 확산네킹모델 (Hill 48 항복조건 적용)과 Hill 모델은 각각 변형률비가 양과 음인 영역에 대해 Zircaloy-4의 성형한계도를 비교적 정확히 예측하며, Zirlo의 성형한계도는 Hosford 79 항복조건 (a = 8)을 적용한 Storen-Rice 모델로 나타낼 수 있다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제37권2호
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• pp.90-103
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• 2016

본 연구는 유한 요소 법을 이용한 노화되어 강성/강도가 저하되는 요추 체의 얇은 피질과 해면 골의 하중 분담 비율 분석과 사용된 탄성계수들의 평가가 목적이다. 해면 골의 나은 해석을 위하여, 20년마다 압축 시험에서 얻은 탄성계수를 체적 공극 비율로 나눈 유효 탄성계수를 사용하였다. 이와 상응하는 피질 쉘도 공극 비율을 포함한 빔 이론의 수식들로부터 유효 탄성계수를 구한 후에 적용하였다. 또한 p-요소를 사용하여 수치 오차를 최소화하였다. 보고된 논문들을 참고하여 후관절 부분이 제거된 매개 변수적인 퇴행된 L3 척추 형상을 만들어 유한 요소 모델링 하였다. 일정 변위의 압축 조건을 가한 후에 여덟 조각의 부피 별로 각 뼈에서 탄성 변형률 에너지와 수직 하중의 비율을 사용하여 하중 분담 비율을 계산하였다. 결과로는 1) 20대에서 80대까지 해면 골의 하중 비율은 55%에서 49%로 감소하였다; 2) 피질 쉘은 중간 면에서 최고 비율을, 해면 골은 종판에서 최고 비율을 나타냈다; 3) 다공성 얇은 피질과 해면 골을 위한 유효 탄성계수의 사용은 적절하였다; 4) 두 방법을 이용하여 얻은 하중 분담 비율의 차이는, 전체 비율은 1% 미만 내에서 같지만 각 위치에서의 비율 값들은 약간 달랐다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3A호
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• pp.161-169
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• 2012

본 연구에서는 중 소규모 교량에 적용이 가능한 초간편 H형강 강합성 교량의 안전성 및 성능평가를 위하여 유한요소해석 및 종국강도실험을 수행하였다. 범용유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2007)를 사용하여 강합성 단위주형 모델과 4주형 모델이 검토되었으며, 해석결과를 토대로 모델별 거동특성을 분석하고, 실험체에 설치될 변위계(LVDT)와 변형률 게이지 위치를 결정하였다. 두 개의 실험체 정적하중실험을 통하여 신형식 초간편 H형강 강합성 교량의 하중 횡분배율을 분석 및 제안하였다. 강합성 단위주형 실험체의 H형강 하부플랜지가 항복응력에 도달하는 시기의 재하하중은 500 kN으로 나타났으며, 실험체 종국하중은 840 kN이다. 강합성 4주형 실험체 재하하중에 의한 항복모멘트와 소성모멘트는 도로교설계기준(2005)을 토대로 산정된 활하중 설계모멘트에 각각 2.4배, 4.1배의 강도를 나타내었다. 초간편 H형강 강합성 교량 실험을 통하여 본 신형식 교량은 시공 중 및 시공 후 안전성과 강도가 충분히 발휘됨을 확인할 수 있었다.