• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.297-302
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• 2017

본 연구에서는 적층복합재료에 발생하는 주요 손상인 박리를 방지하기 위하여, 굽힘-비틀림 하중이 작용하는 T-빔의 유한요소해석을 수행하였다. 복합재료 T-빔의 제작에 사용할 수 있는 3차원 직조 프리폼을 설계하고자 하였으며, 이는 2차원 구조의 직조섬유가 두께방향으로도 직조가 되어 있는 형태로서, 층간 분리에 의한 박리를 방지할 수 있는 구조이다. 적층복합재료의 해석 및 평가를 위하여 개발된 유한요소해석 소프트웨어인 ANSYS Composites PrePost를 이용하여 구조해석을 수행함으로써 적층복합재료의 섬유비율을 최적화하고, 이를 토대로 3차원 프리폼 T-빔의 제작을 위한 가이드라인을 제시하였다. 해석결과, T-빔의 길이방향 섬유의 비율이 수직방향 섬유의 2배일 때 가장 높은 강도를 보였으며, 하중조건의 변화에도 최적화된 빔 구조의 강도가 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 도출된 섬유비율을 이용하여 3차원 프리폼을 개발할 경우, 박리가 일어나지 않는 고강도의 T-빔 구조물을 제작할 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.949-960
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• 2002

횡하중을 받는 플랫 플레이트 구조는 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단파괴에 대해 취약하며, 이러한 접합부의 취성적 파괴를 방지하기 위해 접합부의 강도 및 연성능력이 반드시 확보되어야 한다. 그러나 플랫 플레이트 시스템의 거동은 대단히 복잡하고 실제 하중재하방식과 경계조건을 정확히 실현하기는 매우 어려우므로, 이전의 실험연구로부터 강도 및 연성능력에 대한 신뢰할 만한 실험결과를 얻기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 이러한 실험연구의 어려움을 보완하기 위하여 연속 플랫 플레이트의 내부 접합부에 대해 수치해석 연구를 수행하였다. 이를 위해 비선형 유한요소해석을 위한 컴퓨터 프로그램을 개발하였고, 기존의 실험결과와의 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 변수연구를 통하여 접합부 주위의 휨모멘트, 전단력, 비틀림모멘트의 변화를 분석하였고, 분석결과에 근거해서 기존 설계방법에서 개선되어야 할 사항을 검토하였다. 본 연구결과는 후속논문에서 불균등 휨모멘트를 받는 접합부에 대한 설계방법을 개발하는데 사용될 것이다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.331-337
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• 2017

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.518-525
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• 2009

논문은 샌드위치 복합재가 적용된 바이모달 트램의 설계검증을 위한 구조 성능 시험과 유한요소 해석에 대해 기술하였다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/애폭시 면재로 구성되었다. 이때, 차체 구조물의 구조 시험은 JIS E 7105 규정에 따라 수직하중, 압축하중, 비틀림 및 고유진동수 시험이 각각 수행되었다. 그리고 다이얼게이지, 스트레인게이지, 가속도 센서를 통해 얻어진 처짐, 응력, 고유전동수 결과에 따른 구조 안전성을 평가하였다. 그리고 Ansys v11.0을 이용하여 유한요소해석을 수행하였고, 구조 시험 결과와 비교하였다. 구조 시험 결과는 제안된 유한요소 모델을 사용한 구조 해석 결과와 처침, 응력, 고유진동수가 비교적 잘 일치함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.47-50
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• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.683-692
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• 2011

필로티형 저층 RC 집합주택에서는 지진 발생 시 필로티층에 손상이 집중된다. 따라서, 이 연구에서는 필로티층의 비틀림과 X, Y방향의 강도와 강성을 증가시키기 위해 좌굴방지가새를 설치함과 동시에, 과도한 변형과 축력의 변동이 발생하는 외부기둥의 연성과 축성능, 전단 성능을 증가시키기 위해 외부기둥을 FRP로 보강하였다. 이와 같은 보강 효과를 실험적으로 검증하기 위해 순수 골조와 FRP와 좌굴방지가새로 보강된 골조에 대한 반복 횡하중 실험을 수행하였다. 실험 결과 항복강도(43.2 kN)는 설계항복강도(30 kN)와 압축부의 강도 증가 때문에 차이가 나타났고, 강성(11.6 kN/mm)은 설계강성(24.2 kN/mm)에 비하여 절반의 값을 가졌다. 이러한 강성의 차이는 골조와 가새의 접합부 사이의 미끄러짐과 기초의 회전 및 횡변위가 원인으로 나타났다. 보강된 골조의 에너지 흡수 능력은 순수 골조에 비해 7.5배 향상되었다. 기초당 설치된 로드셀의 개수를 2개에서 1개로 변화시키면, 횡강성이 11.6 kN/mm에서 6 kN/mm로 줄어 들었고, 이것은 단지 순수 골조의 강성에 3배에 지나지 않는다(2.1 kN/mm).

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.614-621
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• 2019

이축 및 일축대칭 단면의 적층복합 보의 휨 해석과 좌굴해석을 위해 일반화된 보 요소를 제안하였다. 전단변형보 이론을 사용하여 유도된 보 요소는 휨 전단변형 및 휨 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려하였다. 서로 다른 단면에 대해 해석적 기법으로 구한 단면 강성계수와 함께 평면응력과 평면변형률 가정을 사용하였다. 대칭 및 역대칭 적층복합 보의 휨 거동을 조사하기 위해 뒴 변형을 포함하여 절점 당 7개의 자유도를 가진 두 가지 유형의 3절점, 4절점 보 요소를 제안하였다. 전단잠금 현상을 완화하기 위해 본 연구에서는 감차적분 기법을 사용하였다. 또한, 유도된 기하학적 블록강성을 사용하여 축방향 압축력을 받는 적층복합 보의 좌굴하중을 산정하였다. 제시한 보 요소의 정확성과 효율성을 검증하기 위해 3절점 보 요소에 근거한 결과를 다른 연구자와 ABAQUS 유한요소 해석결과와 비교하였다. 적층복합 보의 휨 거동과 좌굴하중에 대한 연계강성과 전단변형, 경계조건, 하중형태, 길이-높이 비, 적층형태의 영향을 조사하였다. 두 개의 다른 보 요소의 수렴성도 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.719-730
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• 2007

Timoshenko의 전통적인 보 이론에 근거한 유한 요소의 전단 잠김 현상을 해결하기 위하여 가정 변형도법을 적용한 7자유도 공간 박벽 뼈대요소를 개발하였다. 2개의 노드를 갖는 직선 보요소에서 한 요소내의 변형도가 일정하다고 가정하여 형상함수를 유도하고 이를 바탕으로 가상일의 원리에 따라 강성행렬을 구성하였다. Corotational 기하 비선형 해석법을 이용하여 불평형 하중을 산정하였으며 부재 길이의 비선형 효과를 반영하기 위하여 bowing effect를 정밀하게 고려하였다. 일축 비대칭 단면을 갖는 곡선 외팔보와 이축 비대칭 단면을 갖는 직선 외팔보에 대하여 횡-비틀림 좌굴에 의한 안정 해석과 후좌굴 해석을 수행한 결과 ABAQUS 쉘요소와 좋은 일치를 보여 주었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권1호
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• pp.35-46
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• 1997

실제지반에 하중이 가하여 질 경우 발생되는 주응력회전시의 지반거동을 해석하기 위하여 등 방단일경화구성모델이 적용되었다. 이 모델에 의한 해석결과는 Ko압밀점토의 중공 원통형 공시체에 여러가지 응력경로를 대상으로 실시된 일련의 비틀림전단시험에 의한 시험치와 좋은 일치를 보이고 있다. 결국 주응력회전시의 지반거동은 등방압축 및 통상적인 압밀비배수 삼축압축시험으로 얻을 수 있는 간단한 정보만을 활용한 이 모델로 예측될 수 있음을 알았다. 비틀림전단시험결과와 해석결과 모두에서 등방탄소성 지반거동을 최초재하 (primary loading)단계 동안에 관찰할 수 있었다. 그러나, Ko압밀응력의 등방항복면내에서 감하나 수재하와 같은 응력 반전을 실시할 경우 최대주변형률증분 방향의 해석치는 시험치와 일치하지 않았다. 이는 응력반전시의 지반거동을 해석하기 위하여는 등방경화모델 (isotropic hardening model)보다 는 이동경화모델(kinematic hardening model)이 개발되어야함을 의미한다. 또한 본 연구에서는 일공간에서 변형률증분벡터의 시험치가 관련흐름법칙 및 비관련흐름법칙에 의한 해석법과 비교되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.623-630
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• 2012

궤도하부층의 지지강성을 확보하기 위하여 설치하는 강화노반은 통상 일정 입도분포의 쇄석재료로 구성된다. 이러한 강화노반은 통과톤수의 누증 즉, 과도한 열차하중이 반복적으로 가해질 경우 영구변형이 발생할 수 있으며 이러한 영구변형은 궤도틀림의 한 원인이 될 수 있다. 또한 강화노반 재료의 적정두께를 확정하기 위해서는 이러한 영구변형 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 국내 강화노반 재료로 사용될 가능성이 높은 M-40 쇄석재료를 선정하여 대형반복삼축시험을 실시하여 재료의 회복탄성 특성과 영구변형 특성을 분석하였다. 시험으로부터 임의 전단응력비 및 반복재하횟수에 따른 회복탄성계수 특성과 영구변형 발생특성을 분석하였으며 M-40 쇄석강화노반 재료의 영구변형에 영향을 미치는 인자(반복재하횟수, 구속압, 전단응력비, 탄성계수 등)를 함께 고려할 수 있는 영구변형 예측모델을 제시하였다.