• Composites Research
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• 제28권3호
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• pp.89-93
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• 2015

본 연구는 무릎 인공관절의 이식 조직으로서 사용되는 이식 부품을 분석한다. 저탄성 티타늄 합금은 응력 차폐 현상을 해소하기 위해 적용되어진다. 이식 부품들의 응력 분포를 연구하기 위하여 시뮬레이션 해석이 수행되어진다. 저탄성 티타늄 합금의 탄성계수에 따른 등가응력 분포를 통하여 골격과의 상관 관계가 도출되고 연구된다. 이식 부품의 응력은 탄성계수가 감소함에 따라 처음에는 감소하다가 약 46 GPa 부근에서 가장 크게 감소하고 다시 증가한다. 이식 부품에 걸리는 응력의 감소는 골격에 더 큰 응력이 가해지게 되므로 응력차폐현상으로 볼 수 있다. 본 연구 결과는 무릎 인공관절의 이식 부품과 같은 복합 재료의 안전한 설계를 개발하는데 필요한 자료로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.227-234
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• 2011

최근 들어 고강도 콘크리트의 사용이 꾸준히 증가하고 있지만 현행 국내 콘크리트구조설계기준은 보통강도 콘크리트에 기초한 등가직사각형 응력매개변수를 사용하고 있어 응력분포가 일반 강도 콘크리트와 상이한 고강도 콘크리트의 설계 시 문제점을 야기할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 고강도 콘크리트에 대한 새로운 등가응력 매개변수 값이 제시되어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 새로운 등가응력 매개변수를 제안하기 위해 기존 연구자들의 실험데이터를 토대로 선형 및 다중회귀분석을 수행하여 40~80 MPa 까지의 고강도 콘크리트에 대한 등가응력 매개변수를 이론적으로 추정하고 제안된 등가응력모델을 휨과 압축 부재설계에 적용시켜 기존의 국내 콘크리트구조설계기준과 비교검토 하였다. 제안된 등가응력모델로 구조설계를 수행한 결과, 콘크리트 강도 40~70 MPa 까지는 기존 모델에 비해 콘크리트 단면 감소 효과가 있었으며 또한 압축부재의 경우, 제안된 모델이 기존 모델 보다 콘크리트의 압축력을 더 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.293-308
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• 1999

이 논문에서는 패널, 깊은 보 그리고 전단벽과 같이 평면응력상태하에 있는 철근콘크리트 구조물의 비선형 유한요소해석에 있어서의 직교이방성 콘크리트 구성 모델의 적용성을 보여준다. 등가의 일축 변형을 개념을 토대로 콘크리트의 구성 관계가 주변형률 축과 일치하고 하중이력에 따라 회전하는 직교하는 축에 대해 제시된다. 제안된 모델은 이축 압축응력상태와 인장-압축 응력상태에서 각각 압축강도의 증가와 인장 저항력의 감소효과를 보여주는 이축 파괴영역의 정의를 포함한다. 인장균열이 발생한 후, 콘크리트의 압축강도의 감소효과가 제시되고, 인장강화효과로 알려진 철근에 의해 지지되는 콘크리트의 인장응력이 고려된다. 평균응력과 평균변형률 개념을 사용하여 힘의 평형, 적합조건 그리고 철근과 철근을 둘러싼 콘크리트 사이의 부착응력-슬림 관계를 토대로 인장강화효과를 모사하기 위한 모델이 제안된다. 유한요소 모델에 의한 예측은 유용한 실험자료와의 비교에 의해 입증된다. 이 논문에서는 해석결과와 이상화한 전단 패널실험으로부터 얻어진 실험값의 비교연구가 수행되고, 제안된 모델의 타당성을 보여주기 위해 서로 다른 응력상태하의 전단 패널 보와 벽체의 힘-변위 관계를 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.491-496
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• 2013

인장시험을 유한요소 시뮬레이션하여 등가응력-등가소성변형률 곡선, 임계 등가응력과 임계 등가소성변형률을 결정하였다. 그리고, 이 곡선을 입력하여 파괴시험을 유한요소 시뮬레이션하여 평면변형률 파괴인성치를 결정하여 보려고 하였다. 균열선단절점에서 등가소성변형률이 임계 등가소성변형률에 도달할 때 균열개구변위를 임계 균열개구변위로 취하여 균열성장조건으로 사용되었다. 임계 등가소성변형률이나 단면감소율과 파괴시험 임계 균열개구변위와 관련성을 찾아보고, 임계 등가응력과 임계 등가소성변형률을 동시에 적용하여 파괴시험 파괴인성치와의 관련성도 찾아보았다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권3호
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• pp.411-419
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• 2017

기하학적으로 급격히 변화되는 부분의 응력집중은 봉에 작용하는 평균응력 보다 큰 응력이 작용하여, 봉의 파손을 발생시키는 원인 중 하나이다. 구멍과 단이 있는 봉이 비틀림 하중을 받았을 경우, 응력집중 변화에 대해 구멍의 위치에 따른 관계를 규명하였다. 본 논문에서는 범용 유한요소 소프트웨어인 ANSYS Workbench를 통해 구멍의 위치가 다른 봉의 응력을 해석하였다. 해석된 결과, 필렛과 구멍이 서로 가까울수록 응력이 증가되는 것으로 나타났다. 또한, 본 해석에 사용된 모델에서는 구멍이 필렛으로부터 특정거리(L : -100 mm ~ 300 mm) 이상에서는 구멍과 필렛에서 발생한 최대 등가응력이 거의 일정하였다. 반면에, 구멍이 필렛으로부터 특정거리(L : -100 mm ~ 300 mm) 이하에서는 구멍과 필렛에서 발생한 최대 등가응력이 급격하게 증가 및 감소하는 변화를 보였다. 그리고 특정거리(L : -100 mm ~ 300 mm) 이하에서 구멍과 필렛에서 발생한 등가응력의 차이가 발생하는 지점을 확인할 수 있었다. 본 논문의 해석 결과는 비틀림을 받는 단이 있는 봉에서 구멍 위치를 선정할 때, 사용 될 수 있다.

• 구강회복응용과학지
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• 제29권2호
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• pp.111-118
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• 2013

본 연구는 삼차원적 유한요소분석을 통하여 연결부 형태가 다른 두 가지 scallop 임플란트의 경부 나사선 피치가 응력 분포에 미치는 영향을 간접적으로 확인하고자 하였다. 4가지 경부 나사선 피치 (0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm)를 갖는 scallop 임플란트를 두 가지 다른 연결부 형태 (platform matching connection, platform mismatching connection)로 지대주와 연결되는 유한요소모형을 설계하였다. 8개의 모든 모델에 100N의 하중을 수직 및 30도 경사 방향으로 인가하여, 임플란트, 지대주, 그리고 치조골에 가해지는 최대등가응력을 분석하였다. 유한요소분석결과 응력은 치밀골에 집중되었다. 작은 나사 피치가 설계된 platform mismatching connection 모델에서 수직 방향과 경사하중 시 최대등가응력이 가장 낮게 나타났다. 측정되었다. Platform matching connection 모델에서는 경사하중의 경우 0.6mm, 수직하중의 경우 0.4mm 나사 피치에서 가장 낮은 최대등가응력을 보였다. 따라서 scallop 임플란트에서 platform mismatching connection은 최대등가응력을 감소시키는 데 중요한 역할을 하며, 경부 나사 피치가 작을수록 최대등가응력이 감소되는 경향을 보임을 알 수 있었다.

• 기계저널
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• 제34권11호
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• pp.830-835
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• 1994

화재에 의해 손상을 입은 압력용기에 대해 유한요소법을 이용하여 응력해석을 수행하여 아래와 같은 결론을 얻었다. (1) 응력해석 결과, 압력용기의 자중, 열응력 및 바람의 영향은 내부압력에 비해 무시할 수 있을 정도로 미미하였다. (2) 기하학적 형상변화가 발생한 손상용기의 손상 부위에서의 부식 전\ulcorner후에서의 안전계수는 각각 3.5와 2.1로 손상이 없는 단순용기의 6.3과 4.6보다 상당히 작음을 알 수 있었다. 따라서, 손상 부위에서의 적절한 보강이 이루어져야 할 것이다. (3) 원형 링과 수직 보조대로 보강된 보강용기 모형의 등가 응력값은 상당히 감소되어 화재로 발생한 기하학적 형상 변화에 따른 응력 집중을 줄일 수 있었다. 앞서 정의된 안전계수를 이용 하면 부식 전의 안전계수는 5.3, 부식 후는 3.8 이상으로 증가하였다. (4) 안전계수는 운전 중의 부식 진행과 더불어 두께에 반비례하여 감소하므로, 운전중 부식의 진행을 억제 또는 최소화할 수 있는 방법이 강구되어야 하겠다. (5) 복구방안으로 본 연구에서 해석된 보강책을 채택하는 경우, 작업시 보조대 주위에서의 잔류 응력이 발생되지 않도록 특히 유의해야 하며, 복구 작업 후 철저한 시험검사(비파괴 검사, 스트 레인 측정)가 수반되어야 할 것으로 사료된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제51권1호
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• pp.1-10
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• 2013

연구 목적: 임플란트 나사선 경사각이 치조골의 응력분포에 미치는 영향을 검토하여 어떤 임플란트가 응력분산에 유리한 지 알아보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 피치는 0.8 mm로 일정하게 하고 나사선의 줄(thread) 수를 다르게 하여 나사선 경사각의 변화를 준 1줄 나사선 임플란트(single thread type: 경사각 $3.8^{\circ}$)와 2줄 나사선 임플란트(double thread type: 경사각 $7.7^{\circ}$) 그리고 3줄 나사선 임플란트(triple thread type: 경사각 $11.5^{\circ}$)의 세 가지 모델을 통해 3차원 유한요소 응력분석을 시행하였다. 임플란트가 치조골의 치아 장축에 대하여 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$ 경사지게 식립된 것으로 가정하여 9 가지 모델을 만들었다. 200 N의 수직 방향의 하중과, 200 N의 임의의 $15^{\circ}$ 경사 하중을 가한 경우에 임플란트와 치조골에서 발생된 응력분포를 3차원 유한요소법으로 분석하였다. 결과:1. 임플란트의 경사 식립 각도가 클수록 치조골과 임플란트의 등가응력(von-Mises stress)과 최대주응력이 높게 나타났다. 2. 수직하중보다 경사하중을 가할 경우 치조골과 임플란트의 등가응력과 최대주응력이 높게 나타났다. 3. 임플란트의 나사선 줄 수가 증가할수록 응력분산 효과가 커서 등가응력과 최대주응력의 크기가 감소되었다. 4. 치조골에 작용하는 최대주응력의 크기는 수직하중 시에나 경사하중 시에 3줄 나사선을 가진 임플란트가 가장 작고 다음으로 2줄 또는 1줄 나사선의 순으로 나타나 3줄 나사선의 경우가 가장 우수한 결과를 보였다. 결론: 이상의 결과는 3줄 나사선 임플란트가 1줄 및 2줄 나사선 임틀란트보다 응력분산 효과 면에서 우수하며, $10^{\circ}$ 이상 경사지게 식립된 경우에라도 나사선 경사각이 커지면서 줄 수가 증가할수록 치조골에서 발생하는 최대 주응력 값이 감소하므로 임플란트 나사선 줄 수와 경사각을 최적화함으로써 임플란트 응력분산에 도움이 될 수 있음을 시사하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제6권4호
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• pp.23-33
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• 1999

유한요소법을 이용한 IGBT 3상 풀브릿지 모듈의 열.응력 해석을 수행하였다. 패키지 재료에 의한 영향을 살피고자 AIN과 $A1_2O_3$절연기판을 사용한 경우를 비교하였으며, 적층구조의 규격을 변화시켜 열해석 및 열응력 해석결과를 비교하였다. 열해석 경계조건 설정에 따른 차이를 비교하기 위하여 등가열전달계수 경계조건(FHTCC)과 일정온도 경계조건(CTC)으로 나누어 해석하였다. 절연기판 면적의 증가는 열저항 감소에 거의 기여하지 못하였으나 열응력 감소에는 상당한 효과를 보였는데, 기판면적이 3배 넓어지면 열저항 감소분은 $A1_2O_3$ 절연기판 모듈에서 8.9%정도, AIN 절연기판 모듈에선 1.5% 정도 감소하는데 그쳤으나 열응력은 최고 60%의 감소를 보였다. 또한 솔더의 두께가 증가할수록 열저항은 증가하였으나, 열응력은 감소 또는 일정하게 유지함을 확인하였다. 각 모듈에서 최대응력값은 모두 절연기판과 접촉된 상, 하부 Cu pad에서 발생하였으며 모듈 패키지 가장자리 부분보다는 중앙부의 응력값이 높았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.577-585
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• 2009

이 논문은 원전 격납건물의 극한내압능력 평가와 비선형해석을 수행하기 위하여 개발된 해석프로그램인 9절점 퇴화 쉘 유한요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 구조물에서 발생하는 횡전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였다. 콘크리트의 재료모델은 등가응력-등가변형률의 관계를 이용하여 콘크리트의 응력과 변형률의 수준을 결정하고, 콘크리트에 균열이 발생하면 부착응력을 고려하는 인장강성모델과 균열면에서의 전단전달 메카니즘 그리고 균열면에서 압축강도 감소모델 등으로 재료적 거동을 나타내었다. 또한 균열발생기준으로 압축-인장영역에는 Niwa가 제안한 응력포락선을 도입하였고, 인장-인장영역에는 Aoyagi-Yamada가 제안한 응력포락선을 사용하였다. 개발된 프로그램의 성능은 다양한 수치예제를 통하여 검증하였다. 검증예제 결과로부터 개발된 쉘 유한요소를 이용한 해석결과는 실험결과 또는 다른 해석결과와 유사한 결과를 도출하였다.