• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.613-616
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• 2010

본 논문에서는 라인파이프 강관의 압축-휨 좌굴 성능 평가 기법을 개발하기 위해 비선형 유한요소해석을 사용하였다. 고강도 강재의 연성거동을 모사하기 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS의 사용자 재료모델을 사용하여 GTN(Gurson-Tvergaad-Needleman) 모델을 작성하였다. 실험결과와의 비교를 통해 재료모델상수를 결정하였으며 압축-휨 좌굴 실험의 모사에 사용하였다. 압축-휨 좌굴 성능 평가는 비선형 유한요소해석의 결과로부터 얻어진 한계압축변형률과 최대휨모멘트를 기준으로 수행될 수 있다. 개발된 성능 평가 기법은 고강도 강재를 이용한 라인파이프의 설계 시 대변형 거동 분석에 유용하게 사용될 수 있다.

• 전산구조공학
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• 제10권2호
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• pp.225-232
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• 1997

서로 다른 기지의 성질을 갖는 재료들을 혼합하여 만든 합성재료의 새로운 물성치는 일반적으로 실험으로 규명하고 있다. 혼합하는 재료들의 체적비에 따라 실험으로 측정한 합성재료의 탄성계수와 포와송비는 그 합성재료로 만들어지는 구조물의 역학적 거동을 예측하는 해석적 모델의 기본자료로 사용된다. 합성재료 탄성물성치의 수치적 예측은 합성재료에 대한 유한요소 모델로 해석한 정적변위와 균질.등방성으로 가정한 모델을 해석한 정적변위와의 차이를 최소화하는 구속적 비선형 최적화기법을 사용하여 수행하였다. 유한요소 모델은 체적비에 따라 혼합물질을 분배하기 용이하도록 제안하였으며 구속조건 및 하중조건은 일축인장에 의한 거동을 예측하도록 설정하였다. 본 논문에서는 고체입자를 섞어 만든 합성재료의 탄성물성치를 예제를 통하여 수치적으로 예측하고 그 결과를 실험결과 및 이론식들과 비교.검토하였다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.101-107
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• 2021

복합재료를 활용하여 설계되는 구조물은 각 부품들의 조립, 체결부를 갖게 된다. 이러한 연결 또는 조인트는 구조에서 잠재적으로 취약 부분이 될 수 있다. 복합재료 볼트 조인트의 파손모드는 구조 안전성을 위해 베어링 파손모드로 설계된다. 베어링 파손모드로 파괴되는 복합재료 볼트 조인트의 하중-변위 관계는 초기 파손 발생 후 비선형 거동을 보이며, 점진적인 파손을 보인다. 이러한 비선형적이고 점진적인 복합재료 볼트 조인트의 파손거동을 정확히 예측하기 위해 본 연구에서는 기존의 파손해석 모델에서 전단 손상변수 계산 과정에 수정을 수행하였다. 수정된 파손해석 모델을 이용하여 복합재료 볼트 조인트의 베어링 응력-베어링 변형률 결과를 예측하였으며, 기존 수정되지 않은 해석모델과 비교를 통해 수정된 모델의 유효성을 입증하였다.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.395-401
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• 2023

본 연구에서는 지도학습 기반 분할기법을 이용하여 단층 촬영된 단방향 복합재료의 유한요소모델링을 실시하였다. 우선, 단방향 복합재료의 형상 정보를 얻기 위해 Micro-CT 스캔을 수행하여 단방향 복합재료의 순수 체적(raw volume)을 획득하였고 여기에 몇 개의 단면을 선택하여 재료의 마이크로 구조인 섬유의 형상을 라벨링하였다. 이후 재료의 단면 이미지와 라벨링한 이미지를 각각 입출력으로 U-net 모델을 훈련시켰다. 이를 사용하여 선택되지 않은 단층촬영 이미지를 섬유형상을 구분하는 분할을 수행하였고 이렇게 생성된 3차원 정보를 이용해서 유한요소모델을 생성하였다. 최종적으로 단방향 복합재료 시편과 유한요소모델의 섬유체적비를 비교하여 제안된 방법의 적절성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.44-51
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• 2005

본 논문에서는 3차원 직교 직물 복합재료의 구성성분인 얀(Yarn)의 기하학적인 형상을 고려하여 직접수치모사(DNS) 모델을 개발하고 이를 이용하여 직교 직물 복합재료 평판의 저속충격 현상을 모사하였다. 미시구조를 보다 상세하고 정확하게 고려하기 위하여 토우 간격과 굴곡 등을 고려한 단위 구조를 제시하고 이를 이용하여 DNS 기반의 평판모델을 구현하였다. 정적 가상 실험을 통하여 얻은 DNS 모델의 거시적 등가 물성치를 바탕으로 한 거시기계학적 해석과의 비교하였고, DNS 모델을 이용하여 기존의 거시기계학적 모델에서 구현이 어려운 기하학적인 형상 차이에 따른 저속충격 현상의 영향을 고찰하였다. 그리고 보다 실제 실험에 가까운 가상 시편의 크기를 고려하고 해석의 효율성을 높이기 위하여 DNS개념에 기반한 멀티스케일 모델을 개발하여 거시/미시 해석 결과 특성을 함께 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제25권4호
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• pp.117-125
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• 2012

필름 삽입 사출 시편의 휨은 비대칭적인 잔류응력 분포에 기인한다. 비대칭적 잔류응력과 온도 분포는 삽입된 필름 표면의 수직방향으로 지연되는 열 전달에 의해 발생한다. 사출 공정조건 최적화를 통해 필름 삽입 사출 시편의 휨을 억제할 수 없었기 때문에, 필름 삽입 사출 시편의 휨을 최소화하기 위해서 유리 섬유가 강화된 복합재료를 기판으로 사용하였다. 유리 단섬유의 분포를 마이크로 CT 장비를 이용하여 평가하였다. 복합재료로 구성된 기판을 이용한 필름 삽입 사출 시편의 배향 텐서와 휨을 계산하기 위해서는 적절한 마이크로 역학, 이방적 열팽창계수 및 닫힌 어림법 모델이 선택되어야만 한다. 여섯 종류의 마이크로 역학모델, 세 종류의 열 팽창 계수 모델 및 다섯 종류의 닫힌 어림법 모델을 고려한 후, Mori-Tanaka 모델, Rosen and Hashin 모델 및 third orthotropic 닫힌 어림법 모델을 선택하였다. 수치적으로 계산된 섬유 배향 텐서와 휨에 관한 결과들은 실험결과와 잘 일치하였고, 유리 섬유의 보강효과가 필름 삽입 사출 복합 재료 시편의 휨에 미치는 영향을 파악하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제45권1호
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• pp.31-40
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• 2008

본 논문에서는 자기변형재료를 이용한 미세 구동기의 개발과 실시간 제어 알고리즘에 관한 내용을 다룬다. 자기변형재료는 빠른 응답속도, 미세변위동작, 높은 에너지 효율 등의 장점을 가지고 있어 미세 구동기의 재료로 적합하지만 히스테리시스 특성도 함께 갖고 있어 제어에 많은 어려움이 따른다. 본 논문에서는 자기변형재료의 히스테리시스를 제어하기위해 Preisach model을 바탕으로 구동기를 모델링 하였다. 기존의 Preisach 모델은 실험적 데이터를 바탕으로 하기 때문에 정밀한 제어를 하기 위해서는 많은 양의 데이터가 필요하고 결과적으로는 처리해야할 데이터의 양이 많아져 연산하는데 많은 시간이 걸리는 문제가 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존의 Preisach 모델의 데이터를 선행 처리하여 일정구간 구동기의 움직임을 저장해 놓은 확장된 Preisach 모델을 제안하였다. 본 논문에서는 Tefenol-D라는 자기변형재료를 사용하여 미세구동기를 제작하고 제어 실험을 통하여 제안된 모델의 우수성을 증명하였다.

• Composites Research
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• 제15권6호
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• pp.30-37
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• 2002

꼰 섬유(twisted yarn)로 이루어진 복합재료의 탄성계수를 예측하기 위한 강성모델을 제시하였다. 이 모델은 단위 셀 구조를 바탕으로 하여 좌표변환과 구성 재료의 연성 상수를 체적 평균함으로써 복합재료의 탄성계수를 예측하는 방법이다. 해석적인 결과와 실험치와의 비교를 위하여 두 종류의 꼬임 각을 가지는 섬유로 구성된 복합재료에 대한 시험을 하였으며 인장, 압축, 전단 강도와 탄성계수를 구하였다. 이 시험편은 유리섬유 및 에폭시 수지를 사용한 RTM 성형법으로 제조하였다. 탄성계수에 대한 비교 곁과 예측치와 실험치는 비교적 잘 일치하였다. 이 모델에 의해 구해진 3차원적인 탄성계수 값은, 꼬인 섬유로 이루어진 직조형 복합재료 구조물의 구조해석을 위한 기본 물성치 입력값으로 사용될 수 있다.

• Composites Research
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• 제13권4호
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• pp.67-74
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• 2000

계면크랙으로부터 먼 거리에 일정한 반평면(anti-plane) 전단력이 가해지는 경우에 대해서 복소변수 변위함수(complex variable displacement function)를 이용하여 곡면형상의 접합면을 가지는 폼과 복합재료의 접합재료에 대한 일반해를 고찰하였다. 점탄성 모델을 표현하기 위하여 Kelvin-Maxwell 모델을 제시하였으며, 폼의 점탄성을 나타내는 수학적 모델을 라플라스 변환을 이용하여 처리하였다. 폼의 점탄성 및 복합재료의 이방성을 고려하여 계면크랙에서의 응력세기계수를 예측하였다. 응력세기계수는 접합면의 곡률이 증가할수록 증가하는 경향을 보이며 시간이 지남에 따라 증가하다 일정값에 수렴하였다. 또한 폼과 복합재료 사이의 전단 강성계수비가 증가할수록 응력세기계수가 증가하였으며, 복합재료의 섬유방향이 응력세기계수의 변화에 미치는 영향은 점차 감소하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.259-262
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• 2009

지진이나 충돌 등과 같은 동적 하중은 하중 속도에 따라 재료의 파괴 거동이 변하기 때문에 하중 속도는 하중의 위치나 크기와 더불어 재료의 파괴 거동을 결정짓는 중요한 요소 중 하나이다. 특히 콘크리트와 같은 취성재료의 경우 재료의 속도 의존적 거동에 의해 가해진 하중으로부터 발생된 균열의 형상이나 진행 형태가 변하므로 전체 구조물의 거동에도 큰 영향을 끼친다. 따라서 취성재료를 이용한 속도 의존적 파괴 거동에 관한 연구는 그 중요성에 의해 다양한 방법으로 진행되어져 왔으나, 해석을 통한 빠른 하중에서의 파괴 거동 해석은 대부분 무시되어왔다. 하지만 최근 폭발과 같은 매우 빠른 하중에서의 재료의 파괴 거동 대한 관심이 증대되고 있고, 그에 관한 연구의 필요성도 점차 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 irregular lattice model의 하나인 rigid-body-spring networks(RBSN)를 이용하여 취성 재료의 파괴 거동해석에 적합한 수치 해석 모델을 개발하였다. 동적 해석을 위해 각 요소에 질량을 부여하고, 각 요소의 거동은 시간 적분에 의하여 계산된다. 이를 이용하여 빠른 하중에서의 취성 재료의 파괴 거동 특성을 분석하고 기존 실험과의 비교를 통해 수치 해석 모델의 타당성을 입증하였다.