• 제목/요약/키워드: 변형률 에너지

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탄성매질에서의 분포형 음향 센싱 자료를 활용한 평면파 전파형역산 (Plane-wave Full Waveform Inversion Using Distributed Acoustic Sensing Data in an Elastic Medium)

  • 정서제;정우근;신성렬;김수민
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제25권4호
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    • pp.214-216
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    • 2022
  • 분포형 음향 센싱(distributed acoustic sensing, DAS)은 광섬유 케이블을 수신기로 활용하는 탐사기술로서, 석유탐사 및 지진분야에서 모니터링 목적으로 활발히 적용되고 있다. 최근에는 지하매질의 물성정보를 도출하기 위해 분포형 음향 센싱 자료를 활용한 전파형역산 연구가 수행되고 있다. 분포형 음향 센싱은 광섬유 케이블 상의 두 점 간의 위상 차이에 의한 변형률을 측정하기 때문에, 기존 전파형역산 알고리즘에 직접 활용하기 어렵다. 분포형 음향 센싱 자료를 전파형역산에 활용하기 위해, 본 연구에서는 평면파 가정에서의 변형률과 수평입자속도의 관계식을 이용한 평면파 전파형역산 알고리즘을 개발하였다. 수치실험을 통해 평면파 가정에서의 변형률과 입자속도 간의 관계식이 성립함을 확인하였다. 다양한 탐사환경에서 분포형 음향 센싱 자료에 대한 전파형역산의 적용 가능성을 확인하기 위해, 육상 및 해저면 탄성파 탐사 환경을 모사한 4층 및 수정된 Marmousi-2 속도모델을 이용하였다. 제안된 전파형역산을 통해 육상 및 해저면 탄성파 탐사 환경하에서 P파 및 S파 속도구조를 정확히 도출할 수 있었다.

변형연화현상을 고려한 철근콘크리트 골조의 비선형 해석 (Nonlinar Analysis of Reinforced Concrete Frames Considering The Strain-Softening of Concrete)

  • 김진근;이태규
    • 콘크리트학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.105-114
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    • 1989
  • 휨을 받는 철근콘크리트 부재 단면의 연화현상은 구조물의 파괴하중 해석시 중요한 인자로 작용한다. 일반적인 탄-소성 이론에 근거한 소성한계해석법을 사용할 경우 철골 구조물에는 적합하지만 철근콘크리트 구조물에는 최대하중 이후의 연화현상으로 인하여 이 이론은 부적합하게 된다. 따라서 본 논문의 주목적은 변위제어방법을 사용하여 철근콘크리트 구조물이 파괴될 때까지의 완전한 거동을 이끌어 내는 것이다. 프로그램을 사용한 계산결과를 보다 빠르고 경제적으로 이끌어 내기 위하여 단면의 성질인 모멘트-곡률, 축력-축\ulcorner향 변형률, 그리고 전단력 변형률 곡선 등을 여러개의 직선적으로 단순화한 모델식을 사용하여 해석한다. 또한 연화현상을 고려한 유한요소의 해석결과는 사용된 요소의 크기에 따라 결과가 매우 다르게 나타나기 때문에 이를 방지하기 위하여 파괴에너지 개념을 도입하여 모멘트-곡률 곡선을 보정하여 구조계산에 적용시킨다. 이와 같이 단면을 층으로 나누어 해석하지 않고 직접 단면의 성질을 나타내는 곡선들을 적용한 본 프로그램으로 보와 골조를 해석한 결과는 실제적인 실험결과와 비교하였을 경우 거의 일치하게 나타난다.

히스테리시스 거동을 하는 탄성체의 비선형 점탄성 구성방정식 (Non Linear Viscoelastic Constitutive Relation of Elastomers for Hysteresis Behavior)

  • 유새롬;주재형;최석주;김두만
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제40권4호
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    • pp.353-362
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    • 2016
  • 정확한 점탄성 재료의 히스테리시스 모델은 에너지 손실을 정량화 하는데 매우 중요하다. 우리는 본 논문에서 대변형 상태의 탄성체에 대한 비선형 초-점탄성 지배방정식 모델을 제시하고자 한다. 본 연구는 Hoofatt의 모델에서 Neo-Hookean 초탄성 모델 대신 Yeoh 초탄성 모델로 지배 방정식을 유도하여 탄성체의 점탄성 거동을 모델링하였다. 또한 폴리우레탄 시편을 사용하여, 평균 변형률 ${\varepsilon}_m=1.5$, 진폭 변형률 ${\varepsilon}_a=0.2{\sim}0.8$, 주파수 f=0.02~0.2의 조건에서 단축 사인형 반복 하중 실험과 제시한 점탄성 모델을 Matlab으로 비교하였다. 본 연구의 점탄성 모델은 변형률이 230% 이상의 대변형 상태의 에너지 손실도 계산할 수 있다.

터널막장 선행보강 효과에 관한 이론적.수치해석적 연구 (A Theoretical and Numerical Study on the Effects of Prereinforcement of Tunnel Face)

  • 김광진;문현구
    • 터널과지하공간
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    • 제11권4호
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    • pp.328-338
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    • 2001
  • Fiber Glass Tube(FGT) 또는 steel pipe를 이용한 터널막장의 수평보강공법 그리고 강관다단공법 등은 터널 굴착시 터널막장의 안정성이 확보되지 못할 경우에 흔히 사용된다. 그러나 이러한 공법이 사용된 터널의 역학적 거동은 아직 충분히 알려진 바가 없으며, 따라서 설계와 전산해석 과정에서 경험에 의존하는 경우가 많고 공법의 합리적인 적용이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 복합체 역학을 이용한 보강공법의 전산해석 단순화 방법의 적용성을 검증하였고, 강화지반의 등가탄성계수는 평균장 이론과 변형률 에너지 이론을 사용하여 도출하였다. 다양한 보강패턴에 따른 터널막장의 거동에 관한 매개변수 연구를 수행하였다.

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도어 안전장치의 구조해석 (Structural Analysis of Door Safety Device)

  • 이종선
    • 한국융합학회논문지
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    • 제10권9호
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    • pp.173-177
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    • 2019
  • 모든 건축물에 사용되고 있는 도어는 안전장치를 부착하지 않아 사고가 빈번하게 발생하고 있으며 어린이에게는 치명적인 손 끼임 사고로 이어진다. 이러한 사고를 방지하기 위한 도어 안전장치를 개발하기 위하여 기존의 도어 안전장치에 대하여 구조해석을 실시하였다. 기존 도어 안전장치의 안전성을 검증하기 위하여 CATIA를 활용하여 모델링하고 도어의 개폐각도는 $95^{\circ}$, $100^{\circ}$, $105^{\circ}$, $110^{\circ}$, $115^{\circ}$, $120^{\circ}$를 고려하였으며 구조해석의 결과로서 변형량, 응력, 변형률 에너지를 구하였다. 이러한 해석결과는 새로운 도어 안전장치를 개발하기 위한 초기자료로 활용되었으며 어린이가 손이 끼이지 않도록 경첩부에 설치하고 반대면은 플라스틱 커버 형태로 개발하여 손 끼임을 방지한다

로켓엔진용 구리크롬 합금의 저주기 피로수명 예측방법 비교 및 평가 (Comparison and Evaluation of Low-Cycle Fatigue Life Prediction Methods Using Cu-Cr Alloy Developed for Rocket Engines)

  • 박종찬;김재훈;이금오
    • 한국추진공학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.1-10
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    • 2022
  • 로켓엔진용으로 개발된 구리크롬 합금에 대해 저주기 피로시험을 수행하고 여러가지 피로수명 예측방법을 이용해 예측수명을 구하여 이를 시험수명과 비교하여 보았다. 피로수명 예측방법으로는 Coffin-Manson 관계식, 소성 및 전 변형률 에너지 밀도 관계식, Smith-Watson-Topper 관계식, Tomkins 관계식, Jahed-Varvani 관계식 등 총 6가지 방법을 이용하였다. 피로 예측수명을 계산한 결과 모든 방법에서 시험수명 대비 분산범위 2 이내를 만족하였다. 예측수명 편차의 정량적 확인을 통해 전 변형률 에너지 밀도 관계식이 가장 우수한 결과를 나타냈다.

강합성 교량에 설치된 압전소자의 전력발생효과 분석 (Analysis of Electric Power Effect of Piezoelectric Element on Steel-concrete Composite Bridge)

  • 김상효;정치영;정하민;안진희
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제22권5호
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    • pp.411-420
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    • 2010
  • 교량은 주행차량에 의하여 지속적이며 반복적인 변형에너지가 발생하며, 이러한 교량의 변형에너지를 압전소자를 이용하여 전기에너지로 변환 할 수 있다. 하지만 압전소자를 구조물에 부착하여 구조물의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 사용하기 위해서는 구조물에 작용하는 하중 및 하중에 따라 압전소자에서 발생하는 변형률 관계 등이 제시되어야 압전소자를 합리적으로 적용할 수 있는 가능성을 평가할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 압전소자를 교량 구조물에 적용하였을 때 발생하는 전압을 평가하기 위하여 강교량을 모사한 강합성 거더 교량 실험체를 제작하고 교량의 하중효과 등을 고려한 하중을 재하하고 이에 따라 압전소자에서 발생되는 전압을 평가하고 압전전압의 제안식과 실험결과를 비교하였다.

균열선단의 소성스트레치를 이용한 피로균열성장모델 (A model of fatigue crack growth based on plastic stretch at the crack tip)

  • 주영식;김재훈
    • 한국항공우주학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.15-22
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    • 2003
  • 피로균열성장모델을 유도하고 지연모델을 제안하였다. 피로균열성장모델은 피로균열선단의 소성변형으로 인하여 균열표면에 발생하는 잔류소성스트레치를 고려하고 있다. 균열 성장률은 균열선단 재료요소의 소성변형에너지와 누적피로손상으로부터 계산된다. 유도한 균열성장모델로부터 계산한 균열성장률은 AL6061-T651과 17-4PH 주강의 시험결과와 잘 일치하고 있다. 피로균열성장지연모델은 인장과대하중으로부터 생성된 잔류소성스트레치를 근거로 하고 있으며, 인장과대하중은 다음 하중 사이클의 소성변형률을 감소시킨다. Strip-yield모델을 이용하여 균열선단의 소성역을 계산하였다. 새로 제안된 지연모델은 인장과대하중하의 피로균열선장특성 및 지체지연 현상을 잘 기술하고 있다.

CFRP Plate로 보강된 철근콘크리트 보의 정적 및 피로 거동 특성 (Static and Fatigue Behavior Characteristics of Reinforced Concrete Beams Strengthened with CFRP Plate)

  • 김광수;김진율;김성후;박선규
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제12권4호
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    • pp.141-148
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    • 2008
  • 최근 건설 산업에서 CFRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강재로서 많이 사용되어 지고 있다. 본 논문에서 CFRP Plate가 보강된 철근콘크리트 보의 보강 효율과 설계 기초자료를 제공하려 한다. 정적 실험은 실험체의 파괴양상, 보강성능을 평가하였으며, 피로 실험은 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률을 분석하고, 에너지 소산과 보강성능을 평가하였다. 실험한 결과, 보강량이 증가할수록 단부 박리 파괴를 일으켰다. 그리고, 단부를 보강한 경우는 휨균열로 인한 박리파괴를 나타내는 파괴양상을 보였다. 피로 실험을 통하여 일정한 반복하중 횟수가 되면 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률 값이 일정한 값으로 수렴하였다. CFRP Plate가 보강된 보는 피로하중에 대해 사용성 확보가 가능했다.