• Composites Research
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• 제18권5호
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• pp.21-26
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• 2005

본 연구에서는 복합재의 등가 물성치를 예측하는 방법중 하나인 Mori-Tanaka의 평균장이론이 결합된 Eshelby 이론의 적용한계에 대해 유한요소해석을 통하여 강화재의 크기와 배치 측면에서 고찰하였다. 모델 복합재로 일정 체적비의 강화재를 포함하는 2차원 평판 복합재를 사용하였으며, 강화재의 크기를 변화시키고 또한 강화재를 규칙적 및 불규칙적으로 배치하였다. 이 복합재에 유한요소해석을 적용하여 수치적으로 복합재의 등가 물성치를 구하였으며, 수치해석결과를 Eshelby 이론으로 구한 등가 물성치와 비교하였다. Eshelby 이론으로 예측되는 복합재의 등가 물성치는 시편의 크기에 비해 강화재의 크기가 0.03이하가 되면 강화재의 배치와 관계없이 유한요소해석으로 구한 복합재의 평균 영계수와는 잘 일치하나, 평균 프와송비는 약 $20\%$의 차이를 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.145-154
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• 2020

NATM 공법에 있어서 강지보재는 숏크리트가 타설되어 라이닝을 완전히 구성할 때까지 터널의 안정화를 확보하는 구조체로서, 숏크리트의 타설 전 뿐만 아니라 타설 후 숏크리트와의 일체 거동을 통해 라이닝의 강도를 더해주는 역할을 수행한다. 본 연구에서는 새로운 형식의 사변형 격자지보재를 터널의 안정해석에 적용하기 위한 방안으로 체적비 기반의 숏크리트와 강지보재 합성부재의 등가 물성치 결정법을 제시하였다. 사변형 격자지보재는 수직 및 수평 보강재의 존재로 면적비 기반으로 등가 물성치를 산정할 경우 선택한 단면에 따라 물성치가 상이 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 체적비 기반의 등가 물성치 결정법을 제시하였으며, 격자지보재와 숏크리트로 구성된 합성부재 요소에 대한 상세모델과 등가물성치를 사용한 등가모델의 비교를 통하여 등가탄성계수를 보정할 수 있는 방법을 제시하였다. 상세모델과 등가모델을 비교한 결과등가모델은 상세모델에 비해 평균적으로 130% 작은 휨 강도를 나타내었다. 본 연구에서는 휨강도의 오차율을 고려하여 등가탄성계수를 보정할 수 있는 방법을 제시하였고, 보정된 등가탄성계수를 적용한 등가모델의 휨강도는 상세모델과 평균오차율 1% 이내로 나타났다.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.33-39
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• 2016

본 논문에서는 3차원 평직 복합재료의 3-방향 섬유다발의 굴곡각에 따른 다양한 모델링을 구축하고, 제시한 모델에 대하여 등가 물성치를 예측하였다. 3차원 평직복합재료의 단위셀을 정의하고 미시역학 계산결과인 섬유다발 물성치를 사용하여 섬유다발에 굴곡각에 따라 물성치가 변화하도록 요소 물성축을 설정 후 3차원 평직 복합재료의 중시해석을 수행하였다. 계산결과 등가물성치는 참고문헌에 제시된 해석 및 실험값을 비교하여 타당성을 확보하였으며 계산결과 3-방향 섬유다발 굴곡각이 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 또한 초기파손 강도와 파손순서에 대해서도 조사하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.691-697
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• 2007

보 구조물의 고유치 해석의 경우 보 이론에 근거한 기존의 다양한 방법들을 통해 효율적이고 수월하게 수행이 가능하다. 하지만 보의 단면이 두 가지 이상의 복합재질로 구성되어 있을 경우 전통적인 보 이론을 적용하기 위해서는 단일의 등가 물성을 산출해야할 필요가 있다. 본 논문에서는 복합단면 보 구조물의 효율적인 유한요소 고유치 해석을 위해 등가의 물성을 산출하였다. 이론 연구를 토대로 개발한 연구용 프로그램으로 대표적인 보 구조물에 대한 유한요소 고유치 해석을 수행하였으며, 해석결과에 대한 신뢰성 검증을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS의 3차원 솔리드 모델의 해석결과와 비교하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.190-194
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• 2016

자연에서 안정적이고 경제성이 높은 구조로 벌집 구조가 많이 언급이 된다. 이러한 벌집 구조의 특징으로 인해 많은 공학자들이 그 구조를 모방하여 적용하고 있다. 벌집 구조에도 다양한 종류가 존재하지만 그 중 음의 푸아송 비(Poisson's ratio)를 갖는 Chiral Honeycomb 구조가 많이 연구되고 있다. 푸아송 비는 물질이나 구조의 고유한 물성치로 종, 횡 방향의 변형율로 나타내며 이 값으로 외부 조건으로부터의 변형을 예측 할 수 있게 된다. 흔히 푸아송 비는 양의 값을 가지지만 Chiral Honeycomb 구조는 음의 푸아송 비를 가져 기존의 구조와는 다른 기계적 성질을 가지게 된다. 이 논문에서는 Chiral Honeycomb 구조 중에서도 4개의 관절(ligament)를 가지는 Tetra Chiral Honeycomb 구조에 대해 EDISON용 CASADsovler 프로그램을 통해 유한 요소 해석을 수행하여 등가 물성치를 구해 보았으며 기존 실험의 값들과 비교를 통해 해석을 위해 필요한 적절한 대표 체적에 대해 확인해 보았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권3호
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• pp.445-451
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• 2002

The refractory-lined pipe is used to protect the system from high-temperature of the internal flow. The property of the refractory has an effect upon the stress analysis for fluid catalytic cracking(FCC) unit piping design. The equivalent elastic modulus and density considering steel and refractory must be applied in the stress analysis of the system. In the research, the theoretical method to obtain the value of the equivalent property is introduced and then the parametric analysis is carried out to understand the characteristic of the material properties, and the stress analysis is performed with reactor, the part of FCC unit.

• 전산구조공학
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• 제8권2호
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• pp.103-113
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• 1995

고무 재질로 이루어진 차량 구조물의 연결요소에 대한 등가 강성계수는 차량 시스템 동역학 특성에 매우 민감하게 영향을 주므로 이에 대한 신뢰성있는 해석이 요구된다. 본 논문에서는, 고무의 역학 모델을 정하중 하에서는 유한 변형 및 Hook 모델로 그리고 동하중 하에서는 Voigt 모델로 가정하여, 연결요소의 등가 정-동강성계수를 유한요소법으로 해석하고자 한다. 실제 차량에 사용되고 있는 동일 모양의 방진고무들을 실험 평가한 결과 강성계수값들의 분산 정도가 심함을 알 수 있었다. 유한요소 해석에 필요한 고무 재질의 물성치의 신뢰성을 높이기 위하여 제품의 특정 방향 정특성 실험 데이타로부터 역으로 재질의 물성치를 규명하였다. 그 물성치로부터 원하는 방향에서의 강성계수를 산출하여 실험치와 비교하여 효용성을 보였다.

• Composites Research
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• 제16권5호
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• pp.7-14
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• 2003

두꺼운 복합재료 구조물의 유한 요소 모델링은 상당히 복잡하다. 일반적인 2차원 유한요소로 모델링 하면 3차원 응력의 영향을 받는 두꺼운 복합재료 구조물의 정확한 해석이 곤란하다. 그러므로 3차원 모델링을 할 수밖에 없으나 이 또한 구조물의 모든 층이 다른 재료 물성치와 다른 적층방향으로 적층되는 경우에는 모델링이 어렵다. 이 논문에서는 등가 물성 모델링 기법을 제안하고, 두꺼운 복합재료 구조물 해석에 수치적 실험을 하였다. 재료와 적증 방향이 같은 층을 그룹화하여 두께 방향의 요소 수를 현저히 감소시켰지만 결과는 상세한 유한요소 모델로 계산한 결과와 충분히 근접했다. 해석과 모델링에는 MSC/NASTRAN과 PATRAN을 사용하였다. 제안된 모델링 기법은 한국항공우주연구원(KARI)에서 설계된 복합재료 로터 허브 시스템 해석에 적용되었다. 제안된 등가 모델링 기술을 이용하여, 쉬운 모델링과 계산시간을 감소시키면서 허브 시스템의 응력 해석과 각 부분의 안전 계수 점검을 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.151-163
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• 2006

대단면 터널에서 시공되는 사전보강공법에 의한 보강영역의 보강효과를 수치해석적으로 모델링하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있지만 실무자들은 공학적인 방법보다는 경험적인 방법과 문헌을 참고하여 설계를 수행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 상용 프로그램에서 직접적으로 적용할 수 있는 사전보강 영역의 물성치 결정에 있어서 거시적 접근법의 개념을 기반으로 미시적 접근법을 적용한 등가 물성치를 결정하는 기법을 제시하고 3차원 수치해석을 통한 실제모델 해석결과와 다른 여러 미시적 접근법들과의 비교 분석을 수행하여 타당한 보강영역 물성치 결정기법을 제시하였다. 해석 결과 구근과 강관의 병렬연결 강성이 원지반과 직렬로 연결되는 사전보강영역의 직병렬 강성 시스템과, 구근과 강관의 직렬 강성 시스템이 실해와 가장 근사한 변위를 예측하였으나 후자의 경우 그 모델링 과정이 복잡하므로 본 연구에서는 간편법으로써 직병렬 강성 시스템을 제안한다. 직병렬 강성 시스템은 천단변위에 대해 풍화암 지반에서는 약간 안전측으로, 내공변위와 지표면 변위에 대해서는 정밀모델의 결과와 거의 동일하게 거동하는 것으로 분석되었으며 풍화토와 풍화암 지반에서 동일한 변위 경향성을 나타낸다. 본 연구에서 제시된 사전보강영역의 직병렬 강성 시스템은 실제모델로 대표되는 보강지반의 거동 메카니즘을 효과적으로 나타내는 것으로 분석된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.13-20
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• 2008

기능경사 소재(FGM)에는 서로 다른 두 가지 구성입자들이 혼합되어 있는 경사층(graded layer)이 삽입되어, 소재 전 영역에 걸쳐 구성입자의 체적분율이 연속적이고 기능적으로 변화하도록 되어있다. 이러한 이상(dual-phase) 입자복합재의 열 기계적 거동을 해석함에 있어 필수적인 경사층의 물성치는 전통적으로 균질화 기법을 이용하여 예측되었다. 하지만, 이러한 균질화 기법은 구성입자의 형태, 분산구조 등과 같은 상세 형상을 반영하지 못하지 때문에 복합재의 총체적인 등가 물성치 예측에만 국한 되어왔다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 경사층을 미시역학적으로 이산화 모델링하고, 다양한 체적분율과 외부 하중조건에 대해 유한요소해석을 실시하여 이러한 균질화 기법들의 특성을 분석하였다.