• 소성∙가공
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• 제28권2호
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• pp.98-104
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• 2019

The present study numerically simulates the deformation heterogeneity developed in AA1100 during multi-axial diagonal forging (MADF) using finite element analysis (FEA). Diagonal forging type consisting of diagonal forging (DF) and return-diagonal forging (R-DF) proved to be relatively beneficial compared to plane forging type which includes plane forging (PF) and return-plane forging (R-PF) for minimizing the non-uniformity of deformation developed in workpieces. Simulation of the effective strain generated in workpieces during the two types of forging was done using 3-D FEA. FEA shows the effect of friction coefficient on the deformation behavior on workpieces. The simulation of 2 types forging with different friction coefficients revealed that the magnitude of barreling effect and strain heterogeneity in workpieces increases with an increase in the friction coefficient.

• 소성∙가공
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• 제33권1호
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• pp.50-54
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• 2024

In this paper, the process of extruding Cu-10Fe alloy using a finite element analysis (FEA) was theoretically analyzed. To achieve this, the dependence of strain rate and temperature of the alloy required for the extrusion process was secured by utilizing databases for Cu and Fe and the KHL model. For microstructure analysis, FE-SEM with EDS was used to distinguish the phases present in Cu-10Fe alloy. The mechanical characteristics of Cu-10Fe alloy were secured using the results of fitting the mechanical properties of Copper and Steel from the Deform database to the KHL model. The deformation behavior within the alloy during hot extrusion was analyzed, providing insights into effective stress, effective strain, effective strain rate, and temperature. It was observed that the strain distribution was non-uniform. These research findings contribute to an improved understanding of the hot extrusion process of Cu-10Fe alloy and can aid in predicting the mechanical properties of the material.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권6호
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• pp.25-31
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• 2004

본 논문에서는 나노 스케일 확산 공정 모사를 위한 방법으로 동력학적 몬테칼로(kinetic Monte Carlo)를 소개하고자 한다. 먼저 동력학적 몬테칼로의 이론과 배경을 살펴보고 실제적인 이해를 돕기 위하여 실리콘 기판에 이온(전자) 주입 후 열처리과정에서 일어나는 점결함의 확산을 동력학적 몬테칼로를 이용하여 모사하는 간단한 예를 보여주고 있다. 동력학적 몬테칼로는 몬테칼로의 일종이지만 기존의 몬테칼로에서 구현하지 못하였던 물리적인 시간을 포아송 확률 과정을 통하여 구현하였다. 동력학적 몬테칼로 확산 공정 모사에서는 연속 확산 미분 방정식의 해를 구하는 기존의 유한 요소 수치 해석적 방법과 달리원자 상호간 혹은 원자와 결함 또는 결함들 간의 화학적 반응과 입자들의 확산 과정을 포아송 확률 과정에 따라 일어나는 화학적 반응, 입자들의 확산 사건의 연속으로 본다. 사건마다 고유의 사건 발생 확률을 갖고 이 사건 발생 확률에 따라 일어나는 확률적 사건의 연속적 발생으로 실제의 반도체 확산 공정을 시간에 따라 직접적으로 모사할 수 있다. 입자들 간의 화학적 반응 사건 확률과 입자들의 확산 공정에 필요한 확률적 인자들은 분자 동역학, 양자 역학적 계산, 흑은 실험으로 얻어진다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.771-776
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• 2020

본 연구에서는 천공된 웨브를 가진 FRP판을 거푸집 및 보강재로 활용한 퍼포본드 FRP-콘크리트 합성보의 휨/전단 거동 특성을 해석적인 방법으로 거동특성을 파악한다. 기존 실험결과와 비교하여 그 유용성을 입증하고 차후 실무에 활용하고자 한다. 본 사례와 같이 비선형성이 매우 큰 경우에는 외연적 방법에 의한 비선형 유한요소해석이 효과적일 것이다. 본 연구에서 채택한 콘크리트손상소성(concrete damage plasticity: CDP)모델은 콘크리트의 비선형적 거동을 적절히 모사할 수 있는 것으로 사료되며, 모델에서 필요한 여러 변수 인자의 결정은 실험결과와 비교하여 연구에서 사용한 값들을 추천하나, 보다 다양한 케이스에 대한 검토 및 조정이 필요할 것이다. 웨브가 천공된 합성보의 퍼포본드의 효과는 초기강성의 확보 측면에서 다소 효과가 있는 것으로 판단되나 정점에서의 경우 단면 손실과 결합력 증진 효과를 적절히 안배해야 할 것으로 사료된다. FRP 판과 콘크리트의 미끄러짐 등의 접촉문제는 초기 강성이 실험결과보다 다소 크게 나타난 이유 중에 하나라 판단되며 정점 이후 콘크리트와 FRP 의 분리문제 등이 실험결과와 다소 차이를 보인 원인으로 생각한다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.53-59
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• 2016

항공기 날개 구조물은 유체를 포함한 연료탱크로 사용되며, 연료탱크와 날개구조물을 연결하는 체결부는 복합재 구조물을 사용한다. 항공기 날개 구조물에 고속의 물체가 관통 또는 폭발하게 되면 수압램 현상이 발생하며, 수압램 현상에 의해 연료탱크에 높은 압력이 생성된다. 이러한 높은 앞력은 날개구조물 뿐만 아니라 연료탱크와 체결부의 파손을 야기하기 때문에 전투용 항공기의 기체 생존성 확보를 위해서는 수압램 효과에 대한 체결부의 거동을 확인해야 한다. 본 연구에서는 수압램 검증 시험에 앞서 항공기의 복합재 날개 외피와 스파 체결부를 모사한 4종류의 복합재 T-Joint에 정적 인장 시험을 수행하여 시편의 파손 거동을 스트레인 게이지와 초고속 카메라를 통해 확인하였다. 스트레인 게이지를 통해 얻은 변형률을 기준으로 동일한 형상과 하중 조건을 갖는 유한요소해석 모델링의 해석 결과를 비교하여 모델링의 타당성을 확인하였으며, 정적 하중에서 복합재 T-Joint의 파손응력을 확인하였다. 유한요소해석을 통해 향후 진행될 수압램 시험에서 각 시편이 파손되는 압력을 예측하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권1호
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• pp.71-76
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• 2004

척추 측만증 교정 시 유합 범위에 따른 수술 후 의 효과를 분석하기 위하여 King-Moe type II 형태의 척추 측만증 환자를 대상으로 이에 대한 수학적 유한 요소 모델을 개발하였다. 유한 요소 모델을 이용하여 척추경 나사못을 이용한 고정 및 강봉 감염술 형태의 수술모사를 수행하였으며, 유합 범위를 각기 달리하여 수술 시뮬레이션 후의 척추계의 변화 즉 Cobb 각도, 첨추체 축회전, 흉추 후만각 그리고 늑골고의 변화를 정량적으로 계산하였다. 해석 결과 강봉 감염술의 경우에서 보다 강봉을 척추경 나사못에 연결시키는 과정에서 훨씬 더 많은 Cobb각도의 변화를 얻을 수 있었다. 강봉 감염술 과정에서는 약간의 Cobb각도 감소를 유발시킬 수 있었으나 오히려 척추체 축회전과 늑골 돌출고의 증가를 나타내었다 아울러 강봉과 척추경 나사못의 체결 과정이 척추 후만각 유지에도 큰 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 유합 범위를 변곡 발생 추체의 위치 보다 한 단계씩 길게(T4-12) 하여 60o의 강봉 감염술을 시행하였을 경우 Cobb 각도를 두 배 감소시킬 수 있었으나 급격한 늑골고와 첨추체 축회전량의 증가가 유발되었다. 해석 결과 유합 범위는 만곡 흠추체에서 변곡이 발생되는 위치 보다 한 레벨씩 작게 선정하는 것이 최적의 유합 범위임을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.24-32
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• 2016

본 연구에서는 3D 아이소파라메트릭 쉘요소 모델을 사용하여 전단농화유체(STF: shear thickening fluid)가 함침된 케블라 페브릭(Kevlar fabric) 복합재의 방탄성능에 대하여 해석을 수행하였다. 다양한 적층복합재(12, 18, 20, 24-layer)를 대상으로 탄두 초기속도에 따른 충돌 후 속도(Residual velocity)를 측정하여 실험치와 비교하였다. SFT가 함침된 복합재의 방탄 성능의 효과를 검증하기 위하여 다양한 속도영역에서 STF가 함침된 것과 함침 되지 않은 것의 방탄성능을 비교하였다. STF가 함침된 케블라 페브릭은 450 m/s 이하의 저속에서는 비교적 큰 마찰효과를 일으키며 고속에서는 STF가 함침된 Kevlar fabric의 마찰효과는 기대할 수 없는 수준으로 오히려 역효과를 일으키는 것을 확인할 수 있었다. 연구를 통해 STF가 함침된 케블라 페브릭의 특성을 퇴화 3D 쉘 요소를 사용하여 효과적으로 모사할 수 있었으며, 실험 치와의 결과 비교를 통하여 그 유효성을 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권9호
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• pp.5-12
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• 2016

본 연구에서는 점성토와 사질토 지반에 관입된 해상풍력 석션파일의 수직도 제어를 모사하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 석션파일은 연직방향으로부터 $1^{\circ}$ 기울어져 지반에 관입된 상태로 3차원으로 모델링 했다. 수직도 제어를 위해 석션파일 내부를 3개의 격실로 분리하고 그 중 한 격실의 상부슬래브 무게중심에 하중을 재하시켜 석션파일을 원위치 시키도록 모사했다. 수치해석 결과로부터 석션파일을 원위치 시키는데 필요한 소요 석션압을 경사도에 따라 구했으며, 원위치 시켰을 때 발생하는 석션파일 콘크리트 스커트의 최대/최소 주응력과 강재 내부격벽의 Mises 응력을 검토했다. 경사진 석션파일을 원위치 시키기 위해 필요한 소요 석션압은 점성토에서 약 410kPa, 사질토에서 약 1,800kPa로 나타났으며, 석션파일 스커트와 내부격벽에 발생하는 응력도 사질토에서 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.403-421
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• 2023

도심지 내 지하구조물 개발의 필요성이 증가함에 따라, TBM 터널 시공 중 터널 굴진면 전방예측에 대한 연구가 꾸준하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 TBM 터널 굴착 중 복합지반을 조우하는 상황을 모사한 유한요소(finite element) 수치해석 모델을 개발하였다. 개발된 수치해석 모델은 이론해와 실내실험으로부터 측정된 전기 비저항 결과값과의 비교를 통해 그 성능을 검증하였다. 이후 실제 터널의 형상과 지반조건, 측정전극의 배열 조건 등 전기 비저항 탐사에 대한 영향 변수를 설정하고 이에 따른 매개변수 해석을 수행하였다. 그 결과, 복합지반 내 경계면의 경사가 가파를수록, 복합지반을 구성하는 두 지반 사이의 전기 비저항 차이가 클수록, TBM 굴착 중 전기 비저항 측정값이 더 급격하게 변화함을 확인하였다. 또한, 보다 효율적이고 정확한 복합지반 예측을 위해 적절한 전극 간격 및 전극 배열 위치 선정의 중요성을 제고하였다. 결론적으로, 본 연구에서 개발된 수치해석 모델을 통한 터널 막장면 전방 복합지반 예측은 TBM 터널 시공 과제의 구조적 안정성과 경제적 효율성 증대에 이바지할 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.153-158
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• 2020

본 논문에서는 부분 CFST (concrete-filled steel tube) 기둥에 대한 수치해석적 저항력 평가 방법에 대해 소개하고 있다. 기존 RC(reinforced concrete) 기둥에서 소성힌지가 발생할 것으로 예상되는 부분을 강관으로 보강함으로써 완전 CFST 기둥보다는 적은 재료를 사용하여 비슷한 휨 모멘트 저항력을 가지는 부분 CFST 기둥의 디자인 컨셉을 제시하였다. 부분 CFST 기둥에서 외부 강관과 내부 콘크리트 사이의 계면에서 거동을 수치해석적으로 모사하기 위해 개선된 부착슬립모델을 적용한 유한요소모델을 구축하고, 이중곡률 휨-압축시험결과와 비교를 통해 타당성을 검증하였다. 검증된 수치모델을 바탕으로 매개변수 연구를 통해서 P-M 상관도를 그려 단면 조건에 따른 최대 저항력을 평가하였다. 또한, 강관 두께별로 필요 보강길이를 산출하고, 보강 조건에 따른 부분 CFST 기둥에서의 파괴메커니즘을 분석하였다.