• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.429-434
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• 2018

본 연구에서는 구조물에 부착된 분포형 광섬유 센서의 변형률을 정밀하게 분석하기 위해 위치에 따른 변형률의 변화를 고려하여 광섬유 센서의 변형률 전달률을 분석하였다. 표면에 부착된 코팅된 광섬유 센서의 모델로부터 해석적으로 광섬유 센서의 변형률 전달률을 유도하였으며, 유도된 변형률 전달률은 유한요소해석을 통해 수치적으로 해석한 결과와 비교 검증하였다. 주 구조물의 변형률이 동일한 파장을 가지며 변하는 경우 센서의 변형률 전달률은 위치에 따라 동일한 값을 보였으며, 따라서 변형률 분포의 형상은 왜곡되지 않는다. 하지만 위치에 따라 변형률 파장이 변하면 변형률의 전달률이 위치에 따라 달라져 변형률 분포의 형상이 왜곡될 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 얻어진 파장에 따른 변형률 전달률은 분포형 광섬유 센서로부터 주 구조물의 변형률 분포를 정밀하게 추정하는데 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.138-149
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• 2014

본 연구에서는 불특정 분포하중에 대한 다경간 연속 보 구조물의 변형률 분포를 추정하는 기법을 제시하였다. 본 추정 기법은 해석적 방법이 아닌 계측한 변형률 데이터로부터 최소제곱법을 이용한 커브 피팅을 통해 변형률 분포를 추정하였다. 제시한 다경간 보 연속 구조물의 변형률 추정 기법은 멀티플렉싱이 가능한 FBG센서를 이용하여 다경간 연속 강재 보 정적 가력 실험을 통해 검증하였다. 실험을 통해서 분포 하중과 집중하중에 의한 변형률 분포의 추정 정확성 및 변형률 추정에 사용되는 계측점 수에 따른 추정 오차에 대한 검토를 수행하였다. 5.89 (하중 step1), 6.26% (하중 step2) 오차로 최대 변형률 지점에서의 변형률을 추정할 수 있었다. 추정을 위한 변형률 계측 센서 수를 감소시킨 경우 오차가 증가 (0.26~0.37%)하는 것 또한, 확인할 수 있었다. 회귀분석적 기법을 통해 다경간 보의 변형률 분포를 추정함으로써 특정 형상의 분포 하중에 대해서만 적용이 가능한 해석적 변형률 추정 기법의 한계를 넘어 불특정 분포 하중에 대한 변형률 분포 추정이 가능해졌고 추정 변형률 분포를 통해 최대변형률 발생 위치까지 확인할 수 있게 되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.25-33
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• 2020

취성재료의 변형률 분포와 인장물성과의 상관관계를 분석하기 위해 변형률 분포를 가지도록 탭부분을 변형한 5개 타입-S0, SD1, SD2, SV1, SV2 - 의 탄소섬유보강폴리머(CFRP) 인장시편군을 시험하였다. 변형률 분포가 큰 SD2, SV2 의 극한응력 및 변형률이 SD1, SV1 보다 작게 나타났는데, 이는 비대칭 형상의 SD타입보다 대칭 형상의 SV의 시험결과에서 더 분명하게 나타냈다. 더불어 본 연구에서 사용한 변형률 분포를 가진 대부분의 시편의 극한 응력 및 변형률은 변형률 분포가 없는 대조군과 비교하였을 때 감소하였다. 이러한 결과는 1) 변형률계를 통해 직접 계측한 변형률의 평균값, 2) 전체변형량을 유효길이로 나눠 산정하는 환산변형률, 3) 탄성계수와 극한하중으로부터 유도하는 (극한)유효변형률을 통해 다각적으로 분석되었다. 변형률계에서 계측된 값은 국소구간 응답을 정확히 나타내지만, 전단면의 응답을 표현하는 것은 아니다. 반면, 환산변형률과 유효변형률은 전단면의 평균거동을 나타내므로, 게이지의 단점을 보완할 수 있다. 특히 유효변형률은 극한하중 부근에서 변형률계 측정값이 게이지 손상이나 비정상적 계측값 등의 원인으로 유효하지 않을 때도 실무적으로도 사용할 있는 보수적인 파단변형률을 산정할 수 있다. 이 값은 부분파단이 발생한 경우에도 사용할 수 있으며, 변형률 분포를 가지는 시편에서 합리적으로 유용하다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.704-707
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• 2010

구조 건전성 모니터링에 사용되는 기존 센서들의 문제점을 극복하고 높은 분해능과 동특성 모니터링에 대한 이점을 지닌 FBG센서는 구조물 모니터링에 있어 큰 이점을 지니고 있다. FBG 센서는 점 센서라는 한계 때문에 구조물의 전체적인 변형률 및 응력 평가에 어려움이 있을 수 있다. 본 연구에서는 FBG 센서로부터 계측한 변형률 값들로부터 임의의 하중조건에서 철골 보의 변형률 분포를 추정하는 기법을 제시하였다. 임의의 개별 하중조건에 대해 FBG 센서로 계측된 값을 통해 센서의 부착 위치와 최소 필요 개수를 결정하고 변형률 추정식을 유도함으로써 FBG 센서의 계측 기법에 대한 기준을 세웠다. 나아가 임의의 조합 하중이 작용하는 실제의 경우를 고려하여 철골 보의 변형률 분포를 추정하는 보다 일반화된 수학적 모델을 제시하였다. 그리고 예제를 통하여 본 연구에서 제시한 변형률 분포 추정 모델을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.121-127
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• 2009

연화재료의 변형률 국부화 거동에 따른 파괴영역과 파괴영역 내에서의 변형률 추이는 구조물의 극한거동에 큰 영향을 미치지만 파괴영역의 예측과 영역 내에서의 변형률을 정량화하는 것은 실험적으로 명확히 구명되어 있다고 보기 어렵다. 이 연구에서는 국부화된 파괴영역 및 그 영역 내에서의 변형률 분포 추이를 추정하기 위해 화상처리기법을 이용하였다. 화상처리기법의 신뢰성 및 타당성을 검증하기 위해, 일축압축공시체를 대상으로 화상처리기법을 이용하여 변형률을 추정하고, 이를 콘크리트 게이지로부터 취득한 변형률과 비교분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 전단압축파괴형 보의 정적파괴실험에 화상처리기법을 적용하여 실험체의 거동에 따른 주인장변형률 및 주압축변형률의 분포도를 작성하였다. 마지막으로 작성된 분포도를 이용하여 국부화영역 및 국부변형률을 추정하였다. 실험 결과, 화상처리기법을 이용하여 취득한 파괴영역 내에서의 변형률 분포 추이는 비교적 정확히 실험체의 거동을 예측할 수 있었으며 손상 정도에 따라 비교적 합리적인 국부변형률값을 얻을 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.10-20
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• 2013

보 구조물의 안전성을 평가하기 위해서, 해당 부재의 구조적 상태를 보여주는 보여줄 수 있는 변형률을 기반으로 한 모니터링 시스템이 이용되고 있다. 하지만 최대 변형률과 같은 부재의 상태를 대표할 수 있는 변형률이 발생하는 정확한 위치에 센서를 설치하지 않은 한, 계측된 변형률을 토대로 합리적인 평가를 할 수 있게 하는 추가적인 프로세스가 필요하다. 이에 따라 본 연구는 변형률계에 의해 계측된 이산데이터를 이용하여 강재 보 구조물의 변형률 분포를 추정하는 기법을 제안한다. 본 기법에서는 보 구조물에 작용하는 하중을 미지의 하중으로 가정하였기 때문에, 실제 적용성을 향상 시켰다. 최종적인 변형률 분포는 회귀 분석을 통해서 함수 형태로 주어진다. 본 기법을 이용한 추정 성능을 검증하기 위해서 분포하중, 집중하중, 모멘트가 동시에 작용하는 강재 보 구조물의 휨 실험을 수행하였다. 실험을 통해 추정 변형률의 값을 직접 계측한 값과 비교해 본 결과, 임의의 위치에서도 절대 오차 $2.32{\mu}{\varepsilon}$ 이내로 변형률을 추정할 수 있었으며, 전체 변형률 분포는 3.32% 이내의 상대오차로 얻을 수 있었다. 따라서 강재 보 모니터링 시스템에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.1563-1571
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• 1991

본 연구에서는 가상일 원리로 부터 유한 요소 수식화를 updated-Lagrangian 형태로 유도하였으며, 유도된 수식화를 연속체 유한 요소로 유한 근사화 하였다. 이 때 초소성 재료의 거동은 비압축성, 비선형 점성 유ㄷ옹으로 묘사하였다. 유한 요소 프로그램은 성형 기구 해석과 하중 압력을 제어하는 기법으로 구성되어 있으며 하중 압력의 제어는 성형 시간이 최소가 되게 하기 위하여 변형률 속도 민감 계수가 최대가 되고, 국부 변형에 의한 두께 감소를 방지하며 변형률 속도는 일정하게 유지되면서 성 형이 될 수 있도록 하였다. 즉 하중 압력 제어는 상당 변형률 속도가 최대가 되게하 여 성형 시간을 최소화하게 구성하였다.개발된 유한 요소 프로그램은 정수압 벌징 가공에 적용하였으며 최적 압력 시간 선도, 성형 형상, 두께 및 두께 변형률 분포, 상 당 변형률 분포 등을 구하였다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.7-12
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• 2007

본 논문에서는 골절치료의 효율을 높이기 위해 기존에 사용되는 고정판을 복합재료를 이용하여 설계하는 연구를 수행하였다. 복합재료 고정판의 크기와 모양은 기존 시술에 가장 많이 쓰이는 스테인리스 강 고정판의 한 제품과 동일하게 설계하여 연구를 수행하였다. 기존의 스테인리스 강 고정판과 복합재료의 고정판이 골절 부위에 시술되었을 경우 고정판의 재질에 따른 골절 계면부에 발생하는 변형률 분포의 변화를 계산하고 비교하였다. 각각의 계면부의 하중분포와 변형률은 유한요소해석을 통해 계산하였으며, 고정판이 사람의 하지에 시술된 후 환자가 보행하는 경우를 고려하여 하중조건을 부가하였다. 유한요소해석 결과 복합재료 고정판은 골절 부위의 변형률 분포를 보다 고르게 하며, 가골 형성을 촉진할 수 있는 환경을 제공하는 것을 밝혀내었다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.280-287
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• 2017

복합재 후퇴익은 비행 중 굽힘 하중 외에도 비틀림 하중을 받아 복잡한 변형이 발생할 수 있다. 따라서 복잡한 변형이 나타나는 복합재 후퇴익의 구조 건전성 평가를 위해 복합재 후퇴익 구조물의 변위 예측이 요구된다. 날개의 변위 예측은 변위와 변형률 관계를 통해 예측할 수 있지만 후퇴익의 복잡한 변형으로 고정단 부근의 변형률 분포는 복잡하게 나타나기 때문에 일부 위치의 변형률 센서만으로 변형률을 측정하면 변위 예측의 오차가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 복잡한 변형률 분포를 고려한 평판 형태의 복합재 후퇴익의 변위를 예측하는 연구를 수행하였다. 유한요소 해석을 통해 변형률 측정 지점을 선정하였다. 측정 지점의 변형률을 이용하여 예측한 변위는 해석에서 계산된 변위와 잘 일치하였으며, 실험을 통하여 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제8권1호
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• pp.14-18
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• 1997

홀로그래픽 간섭법을 이용하여 외팔보에 편심하중이 가해졌을 때 발생되는 변형을 해석하였다. 물체에 휨(bending)과 미소한 비틀림(torsion)의 복합변형이 발생될 때 사선의 홀로그래픽 간섭무늬를 얻었으며, 간섭무늬 개수와 경사도를 이용하여 변위분포함수를 근사적으로 구하여 간편하게 변형률분포를 해석할 수 있는 방법을 제시하였다. 자유단 근처에서의 최대 휨량이 9.7.+-.0.6.mu.m일 때, 고정단 부근에서 수직변형률의 최대값 e$_{x}$는 약 1.0 * $10^{-6}$, e$_{y}$ 는 약 -0.3 * $10^{-6}$이고, 전단변형률은 약 1.3 * $10^{-6}$으로 측정되었다. 본 방법의 신뢰성을 확인하기 위하여 FEM으로 변위 및 변형률을 이론적으로 해석하여 실험결과와 비교해 보았다.다.