• 한국융합학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.99-105
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• 2015

오늘날 환경오염을 방지하기 위하여 화석연료를 사용하지 않는 크루저 보드의 1인승 이동수단이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 안전한 크루저 보드의 설계를 위하여 구조 해석을 수행함으로서 형상에 따른 크루저 보드의 특성들을 분석하고자 한다. 기존의 크루저 보드 모델과 새로운 형상의 크루저 보드 모델 총 두 가지 형상의 모델들을 설계하고, 유한요소해석 프로그램을 이용하여 구조 해석을 수행하여 변형량, 응력 및 피로 수명에 의한 내구성을 연구하였다. 연구 결과, 새로운 형상의 크루저 보드 모델이 최대 변형량은 0.000971mm, 최대 응력은 0.936MPa, 피로 수명은 $1827.7Cycle{\sim}1.887{\times}105Cycle$로서 새로운 모델에서의 모든 연구 결과 값들이 기존의 모델보다 더 양호하게 되어 새로운 모델이 기존의 모델보다 사용하기에 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 더 안전하고 내구성이 있는 크루저 보드의 설계에 기여할 수 있으며, 디자인 면에서 융합 기술로의 접목도 가능하여 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.520-526
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• 2015

철근 콘크리트 구조에서 철근의 이음은 불가피하게 사용된다. 최근 들어 철근 콘크리트 구조물에 가장 많이 사용되고 있는 철근 이음에는 겹침 이음, 기계 이음, 그리고 용접 접합 등이 있다. 이중에서 저비용, 건설 현장에서의 실용성, 공사 기간 단축 및 고성능 등의 장점으로 인하여 가스 압접 이음의 효용성이 대두되고 있다. 그러나 가스 압접 이음 과정동안 철근이 열을 받게 되고 이는 접합부 주위에 잔류 응력으로 남아 철근의 피로수명에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 가스 압접 접합부의 명확한 잔류 응력 분석과 가스 압접 후 철근의 하중지지 능력을 확인하기 위한 인장 시험이 수행되어야 한다. 이 연구에서는 공용중인 철근(KS D3504 SD400)에 대하여 3차원 해석을 수행하여 연구 결과 잔류 응력은 상대적으로 작기 때문에 철근의 피로 수명에 영향을 미치지 않으며 인장 실험 결과에서도 가스 압접된 철근의 항복강도가 기준항복강도보다 높게 측정되어 하중 저항 능력도 가스 압접 이음부가 연속된 철근으로서의 거동에 충분히 그 성능을 발휘하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.29-35
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• 2012

척추관 협착증은 감압술과 융합술 그리고 인공추간판 치환술 등이 있으며, 2000년대 중반부터는 인공추간판 치환술이 널리 시술되고 있다. 인공추간판의 연구는 추간판의 자유도 및 추체의 굴곡-신전, 측굴전, 축회전에 대한 해석이 핵심기술이지만, 시술 후 수년이 경과하여 발생하는 피로파손이 새롭게 큰 문제점으로 대두되고 있다. 따라서 인공추간판 연구는 슬라이딩 코어의 피로특성 및 내구성 향상에 집중되어야 한다. 본 연구에서는 세계적으로 가장 많이 사용되는 인공추간판 제품(SB Charit$\acute{e}$ III)을 기초로 유한요소모델을 제작하고, 슬라이딩 코어의 곡률반경과 마찰계수의 변화가 von-Mises 응력과 접촉압력에 미치는 영향을 평가하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 새로운 인공추간판 모델들 (Model-I, -II, -III)을 제안하고 일정수명 후 발생할 수 있는 슬라이딩 코어의 피로파손 거동에 대해 SB Charit$\acute{e}$ III의 결과와 비교 평가하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.47-55
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• 2008

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.116-120
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• 1994

최근 항공우주 및 생산자동화 분야의 급격한 발달에 따라 정밀도와 효율성을 향상시키기 위해 저중량, 고강도 구조물이 요구된다. 그러나 경량화 추세로 인해 수반되는 구조물의 유연성 증가로 외력에 대한 구조응답의 진폭이 커지고 구조물의 피로 수명이 단축되어 매우 위험한 상황에 이를 수 있다. 이런 바람직하지 않은 진동현상을 제어하기 위해 여러 제어이론을 응용한 진동억제시스템의 연구가 활발하며, 신소재인 압전재료의 개발로 새로운 방향이 제시되고 있다. 압전재료는 유연한 구조물에 부착되어 압전재료의 수축, 팽창 운동에 의해 발생된 에너지를 부착된 구조물에서의 제어력으로 사용되어, 진동 혹은 자세 및 형상 제어에 활용되고 있다. 압전재료에 대한 연구로는 Crawley, de Luis3가 보의 표면 혹은 내부에 압전세라믹을 부착하여 액튜에이터로 사용하는 경우 집중모멘트를 가하는 역할을 함을 밝혔고, Hanagud, obal은 압전재료를 센서와 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 대한 최적 진동제어 알고리즘을 개발, 그 성능에 대한 효과를 조사하였고 임의의 위치에 부착된 센서 및 액튜에이터를 고려한 복합재료 보의 운동방정식을 유한요소법을 이용 유도하였으며 변위율 피드백(rate feedback)과 모달피드백(modal feedback) 제어기를 적용하여 진동제어 효과를 고찰하였다. 그리고 Tomas, James, Hubbard는 압전필름을 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 Liapunov 제어기와 변위율 피드백 제어기를 사용하여 능동감쇠기를 설계하였고, Lee, Chaing, Sullivan은 압전필름을 센서와 액튜에이터로 사용해 평판에 변위율 피드백 제어기를 적용한 능동감쇠기를 설계하고 실험적으로 수행하였다. Base가 백색잡음가진을 지속적으로 받을 때 보끝의 움직임이 최소가 되도록 제어하고자 연구를 수행 중인 바 그 결과로소 본 논문에서는 적용시켰고 F-P-K 방정식을 이용해 확률영역으로 변환하여 LQR 제어기와 pole allocation 제어기를 시스템에 적용시켜 우수한 특성을 갖음을 제어 시뮬레이션의 결과를 통해 입증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.149-156
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• 2007

본 연구에서는 한국의 차세대 해양 운송 시스템 구축의 일환으로 개발 중인 소형 위그선의 주익 및 수평 미익의 구조 설계 및 해석을 수행하였다. 구조안정성과 경량화를 위해 스킨-스파-폼 샌드위치 구조를 채택하였으며 탄소/에폭시 복합재료를 주로 적용하였다. 구조 안전성 및 안정성 평가를 위해 상용 유한 요소 코드인 NASTRAN을 활용하였으며 단계별 구조 설계 변경을 통해 최종 설계 요구 조건을 만족시켰다. 또한 동체와 연결 부위는 용이한 장탈착과 20년 이상의 피로 수명을 보장할 수 있도록 8개의 고강도 볼트를 이용한 삽입 볼트 형태의 구조를 채택하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제44권4호
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• pp.414-420
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• 2006

Purpose : The purpose of this study is to use finite element analysis to predict the fatigue life of an implant system subjected to fatigue load by mastication (chewing force). The reliability and the stability of implant system can be defined in terms of the fatigue strength. Not only an implant is expensive but also it is almost impossible to correct after it is inserted. From a bio-engineering standpoint, the fatigue strength of the dental implant system must be evaluated by simulation (FEA). Material and Methods Finite element analysis and fatigue test are performed to estimate the fatigue strength of the implant system. Mesh of implant is generated with the actual shape and size. In this paper, the fatigue strength of implant system is estimated. U-fit (T. Strong, Korea, internal type). The stress field in implant is calculated by elastic-plastic finite element analysis. The equivalent fatigue stress, considering the contact and preload stretching of a screw by torque for tightening an abutment, is obtained by means of Sine's method. To evaluate the reliability of the calculated fatigue strength, fatigue test is performed. Results: A comparison of the calculated fatigue strength with experimental data showed the validity and accuracy of the proposed method. The initiation points of the fatigue failure in the implant system exist in the region of high equivalent fatigue stress values. Conclusion: The above proposed method for fatigue life estimation tan be applied to other configurations of the differently designed and improved implant. In order to prove reliability of prototype implant, fatigue test should be executed. The proposed method is economical for the prediction of fatigue life because fatigue testing, which is time consuming and precision-dependent, is not required.

• Elastomers and Composites
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• 제49권4호
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• pp.293-304
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• 2014

고무 공기 스프링(rubber air spring)은 자동차, 철도차량 등 수송기기의 서스펜션 장치로 사용되고 있다. 고무 공기 스프링은 고무 에어백의 압축과 팽창을 통한 탄성효과로 스프링의 역할을 한다. 고무 공기 스프링의 주요 구성요소 중 하나가 고무 슬리브(rubber sleeve)이다. 고무 슬리브는 주요 구성성분인 클로로프렌 고무와 나일론 6 코드 간의 접착이 매우 중요하다. 본 연구에서는 첨가제의 영향을 고려한 고무 슬리브의 최적 배합조성과 조건을 찾기 위해 다양한 물성시험을 하였다. 또한, 보강섬유의 최적 배향을 선정하기 위해 유한요소해석법을 이용한 수치해석을 수행하였다. 고무 공기 스프링을 제조하여 실제 차량에 장착하여 기초물성과 피로수명 및 기밀성을 시험하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권3호
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• pp.29-37
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• 2000

풍력 터빈회전날개의 설계시 구조적 형상을 결정하는 예비설계 단계에서 종전에는 여러 가지 다양한 경우의 설계를 수행하여 이중 적합한 경우를 채택하는 시행착오 방법은 많은 설계시간을 요하였으나, 본 연구에서는 이 같은 설계시의 비효율적 요소를 배제하고자 적층판 이론을 기초로 한 설계 프로그램을 이용하는 설계기법을 계발함으로서 설계절차를 개선하였다. 개선된 설계절차에 따라 국제표준 설계규격 IEC1400-1에서 규정한 각 경우의 하중해석과 응력, 변형율 및 변형한계를 설정한 후, 단순화한 복합재 회전날개 구조에 혼합법칙과 주 응력 설계기법을 이용하여 복합재 구조의 형상을 정하였다. 설계된 구조는 본 연구를 통해 개발된 적층판 이론을 기초로 한 프로그램을 이용하여 강도 및 좌굴에 대한 구조의 안정성을 확인하여 상세설계 과정시 소요되는 시간을 최소화하였다. 설계된 구조는 표피 등을 고려하여 수정 설계한 후 유한요소법을 이용하여 응력, 변형율, 변위, 고유 진동수, 좌굴안정성, 피로수명 등을 해석하여 국제 표준규격의 만족 여부를 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.1-6
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• 2013

3차원 균열은 항공기나 압력용기 계통에서 흔히 발견되는 결함중의 하나이다. 균열을 갖는 구조물에 대한 정확한 응력확대계수 해석과 균열성장속도는 파괴강도와 피로수명을 평가하는데 필요로 한다. 3차원 유한요소법은 구조물에 존재하는 표면균열의 응력확대계수를 구하는데 이용되어 진다. 기하모델, 즉 균열을 포함하는 솔리드모델을 정의한 후, 절점이 버켓법에 의해 생성되어 진다. 요소생성은 사변형 솔리드요소를 데라우니 삼각화 기술에 의해 생성하도록 하였다. 시스템의 정확도와 효용성을 체크하기 위해 내압을 받는 원통형용기에 균열이 존재하는 경우의 응력확대계수 해석을 수행하였다. 개발된 시스템을 이용한 해석결과는 ASME 식과 Raju-Newnam식과 비교하여 5%이내의 차이를 보였다.