• 제목/요약/키워드: 유효응력계

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반복하중에 따른 수종 임플란트의 피로파절에 관한 연구 (Fatigue fracture of different dental implant system under cyclic loading)

  • 박원주;조인호
    • 대한치과보철학회지
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    • 제47권4호
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    • pp.424-434
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    • 2009
  • 연구목적: 임플란트는 수직교합 하중에는 비교적 잘 견디나 측방하중에 대해서는 약한 역학적 성질을 갖고 있으므로 임플란트의 재료 특성과 기하학적 형태에 따른 응력 분석 연구의 필요성이 제기되고 있다. 연구재료 및 방법: 외부육각구조를 갖는 28개의 임플란트를 7개씩 4군으로 나누어 그 제품에 적합한 UCLA gold abutment를 이용해, 제3형 금합금으로 보철 물을 제작하였고, A군 (3i, FULL $OSSEOTITE^{(R)}$-Implant), B군 (Nobelbiocare, Branemark $System^{(R)}$Mk III Groovy RP), C군 (Neobiotec, $SinusQuick^{(TM)}$ EB), D군 (Osstem, US-II)으로 분류하였다. 고정체와 지대주나사, 지대주를 연결한 후 수직적으로 절단하여 연마한 후 미세경도계를 이용하여 10군데에서 경도측정을 실시하였고, 동적하중 피로시험기를 이용하여 60-600 N범위로 파절시까지 동적 하중을 가하였다. 주사전자현미경을 이용하여 지대주나사 및 고정체의 파절 양상과 파절 위치 등을 관찰하였고, 유한요소분석을 통해 고정체와 지대주 나사에 나타나는 응력 분포와 파절면을 비교 분석하였다. 결과: 1.고정체 경도는 A, B, C, D군에서 각각 245.3, 289.7, 281.3, 300.4 Hv로 D군이 가장 높았고, A군이 가장 낮았다. 지대주 나사의 경도는 A, B, C, D군에서 각각 340.00, 317.62, 306.5, 306.2 Hv로 A군이 가장 높고, D군이 가장 낮았다. 2. 모든 실험군에서 임플란트 고정체의 파절은 응력이 집중되는 고정체 3-4번째 나사산 홈 (valley) 부위 또는 내면의 사공간부와 일치하는 부위에서 발생되었고, 피로수명은 A, B, C, D군에서 각각 31585, 47311, 30141, 105371로 D군이 가장 높았으며, A, B, C군과는 유의한 차이가 있었다(P<.05). 3. 파절양상은 B군과D군에서는 고정체와 나사 모두에서 수직 (longitudinal)파절과 수평 (transverse)파절이 동시에 일어나는 복합 (complex mode) 파절이 관찰 되었고, A와 C군에서는 고정체에서 수평 (transverse mode) 파절만이 관찰되었다. 4. 유한요소분석 결과 인장응력이 가장 높은 고정체 표면부에서 피로 균열이 시발되어 압축응력이 가장 높은 반대편 부위로 피로균열이 전파되었으며, 최대 유효 응력값은 C군이 가장 높았고, B군에서 가장 낮았다. 결론: 피질골 높이와 일치하는 임플란트 고정체 부위에서 최대 인장 주응력이 발생되며, 고정체 사공간부 (dead space)가 최대 인장 주응력이 작용하는 지그 표면과 일치할 때 피로파절이 발생되었다. 따라서 악골에 식립된 임플란트의 신뢰성을 향상시키고 수명을 증대시키기 위해서는 가능한 임플란트 주위의 골소실이 일어나지 않도록 해야 할 것이나 골흡수가 일어나 사공간부 수준까지 진행된다면 임플란트의 파절 빈도가 증가될 수 있으므로 이에 대한 대처가 필요할 것으로 사료된다.

유체 구조 상호작용 문제를 가진 다공성 촉매 담체에서 실동경계조건의 역문제 해석을 위한 최적화 기법 (Optimization Techniques for the Inverse Analysis of Service Boundary Conditions in a Porous Catalyst Substrate with Fluid-Structure Interaction Problems)

  • 백석흠;조석수;김현수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권10호
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    • pp.1161-1170
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    • 2011
  • 이 논문은 촉매 담체에서 열유동 및 구조해석의 실동경계조건에 대한 역문제 해법을 나타낸다. 촉매 담체의 배기가스 정화효율은 열유동 매개변수와 촉매 성분 등에 영향을 받고 열유동 균일도에 의해 평가된다. 역문제의 정식화-열유동 매개변수(입구 온도, 속도, 반응열, 대류열전달계수)를 얻고-와 직접 문제-주어진 출구 온도 분포로부터 평가-를 설명하였다. 실험계획법과 반응표면 최적화 기법은 제안된 역문제 해결을 위해 이용하였다. 촉매 담체의 온도 분포는 예측된 열유동 매개변수에 대한 열유동해석에 의해 얻었다. 열응력과 내구성 평가는 이 온도 분포에 기반해서 수행하였다. 역문제 접근 방법의 유효성과 정확성은 반응표면모델과 측정된 실차 시험과 좋은 일치를 달성함으로써 설명하였다.

FBG 광섬유센서가 내장된 7연 강연선을 이용한 포스트텐션 UHPC 교량의 긴장력 장기모니터링 (Long Term Monitoring of Prestressing Tension Force in Post-Tension UHPC Bridge using Fiber Optical FBG Sensor)

  • 김현우;김재민;최송이;박성용;이환우
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제28권6호
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    • pp.699-706
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    • 2015
  • 이 연구에서는 FBG센서가 내장된 강연선을 포스트텐션 UHPC 교량(길이 11.0m, 폭 5.0m, 높이 0.6m)에 적용하고 약 1년간의 긴장력 장기모니터링 결과를 정리하였다. 그리고 초기 도입 긴장력과 차량재하시험을 통하여 콘크리트 내부 강연선의 긴장력 변화를 계측하고 계측결과에 대한 분석을 수행하였다. 연구결과, 이 연구에서 제안하는 콘크리트 내부 긴장력 측정방법이 공영 중인 교량에서 외력으로 인한 콘크리트 내부의 작은 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 아울러 장기 계측결과를 이용하여 응력변화에 의한 유효변형률을 정확하게 얻기 위해서는 온도보정에 사용되는 열팽창계수의 선택이 매우 중요함을 알 수 있었다.

성능수준 만족을 위한 가새헝 소성 감쇠기의 설계 (Design of Unbend Braces to Satisfy Given Performance Acceptance Criteria)

  • 김진구;김유경;최현훈
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제5권6호
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    • pp.47-54
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    • 2001
  • 가새형 소성 감쇠기는 에너지 소산 이력거동을 통해 강한 지진하중을 받는 구조물의 구조적 손상을 방지하거나 감소시킨다. 본 연구에서는 성능수준 만족을 위한 가새형 소성 금비기의 직접적인 설계 방법을 개발하였다. 많은 해석 시간이 요구되는 비선형 동적 시간이력해석 대신 비선형 정적해석법인 능력스펙트럼법을 이용하여 주어진 성능을 만족하기 위하여 필요한 유효 감쇠비를 구한 후 이를 이용하여 가새형 소성 감쇠기의 크기를 구하였다. 각 설계변수의 영향을 파악하기 위하여 단자유도계에서 구조물의 주기, 요구되는 탄성강도에 대한 항복강도의 비, 항목 후 강성비, 가새형 소성 감쇠기의 항복응력 등을 변수로 하여 해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 방법을 5층과 10층 건물에 적용하여 검증하였다. 시간이력해석 결과, 제안된 방법에 따라 설계된 가새형 소성 감쇠기를 설치한 예제 구조물의 최대응답은 주어진 목표변위와 잘 일치하였다.

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Swash대역에서의 해빈표사 부유거동에 관한 연구 (Suspension of Sediment over Swash Zone)

  • 조용준;김권수;유하상
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권1B호
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    • pp.95-109
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    • 2008
  • 본 연구에서는 LDS 난류응력 모형, Van Rijn의 pick up 함수를 활용하여 일정 경사부에서의 파랑의 이행과 천수, 연이은 쇄파현상, plunging breaker에 후행하는 해저질의 역동적인 부유와 down rush와 후행 파랑에 의한 표사의 재분배를 수치모의 하였다. 이 과정에서 해저질과 소통하는 저면 유체력에 대한 quadratic law를 중심으로 한 기존의 연구 성과들은 정상상태에 기초하여 급속히 가속되고 감속되는 swash 대역의 수리특성을 반영할 수 없다는 결론에 도달하고 이러한 인식에 기초하여 새로운 산출방법이 제시되었다. 새로운 산출방법을 토대로 수치모의하여 비선형 천수과정의 일반적인 특징, 동조 비동조 고차 조화성분으로 전이된 파랑에너지로 인해 상당히 예리하고 왜도된 파형, 파형의 마루로부터 시작되는 물입자 자유낙하, 착수로 인한 커다란 물보라의 형성, 물보라 형성층의 해변으로의 이행, wave finger (Narayanaswamy와 Dalrymple, 2002), swash 대역에서 진행되는 부유사 순환과정, swash 대역에서 처오름으로 인해 부유된 부유사 무리의 off shore 방향으로의 순 이동 등이 비교적 정확히 재현되는 등 상당히 고무적인 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 기존의 Euler 좌표계에서 정의되는 파랑모형과 이동경계 기법의 한계를 뛰어 넘는 것으로 향후 보다 정확한 침식해석이 가능 할 것으로 판단된다.

Kraft Pulp 폐액(廢液)을 이용(利用)한 합판용(合板用) 요소(尿素) Ligning 접착제(接着劑) 연구(硏究) (The Study on Urea-Lignin Copolymer Adhesive from Kraft Black Liquor for Plywood Manufacturing)

  • 류재윤;이화형
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제16권2호
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    • pp.50-61
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    • 1988
  • 접착제(接着劑) 제조(製造)를 위하여 펄프폐액(廢液)중의 리그닌을 이용(利用)하는 연구(硏究)가 1930년경(年傾)부터 진행(進行)되여 아황산펄프폐액(廢液)중의 Lignosulfonate의 경우는 페놀수지(樹脂)나 요소수지(要素樹脂)에 증량(增量)시키거난 반응(反應)시키는 연구(硏究)인데 비하여 kraft 리그닌을 이용(利用)하는 경우는 페놀수지(樹脂)의 보문(報文)이 주류(主流)를 이루고 있으나 요소계(要素系) 공축합수지(共縮合樹脂)는 아직 발표(發表)된 바 없으며 또한 아직까지 리그닌을 이용(利用)한 상업적(商業的)인 접착제(接着劑)가 제조(製造)되어 활용(活用)되지 못하고 있는 실정(實情)이다. 따라서 본(本) 연구(硏究)는 합판제조(合板製造)의 원가절감(原價節減), 폐액이용(廢液利用)의 환경보존관점(環境保存觀點)에서 Krfat Pulp 폐액(廢液)중의 리그닌접착제(接着劑)의 제조(製造)하고져 실시(實施)하였으며, Urea-Lignin 접착제(接着劑)의 도포량(塗布量)은 일반적(一般的)으로 합판(合板)에 도포(塗布)되는 요소수지(要素樹脂)의 량(量)(320g/$m^2$)과 동일(同一)하고 압축응력(壓縮應力)은 균일(均一)하게 12kg/$cm^2$으로 하여 열압조건(熱壓條件)(온도(溫度), 시간(時間))의 영향(影響))을 아울러 규명(糾明)하였다. Urea-Formaldehyde와 Kraft lignin의 혼합비(混合比)는 중량비(重量比)(N.V.C)로 7:3으로 합성수지(合成樹脂)를 만들어 합판제조(合板製造)를 통(通)하여 구명(究明)를 결과(結果) 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 본(本) 실험(實驗)의 결과(結果) 요소수지(要素樹脂)의 약(約) 30%가 krfat lignin으로 대체(代替)할 수 있음을 보여준 바, Pulping 공정(工程)의 부산물(副産物)로 얻어진 폐액(廢液)은 합판제조시(合板製造時) 접착제(接着劑)의 대체원(代替源)으로 유효(有效)하다. 2. 경제적관점(經濟的觀點)에서 합판제조(合板製造)를 위한 최적열압조건(最適熱壓條件)은 $160^{\circ}C$에서 3분(分)으로 압착(壓搾)하는 것이 적절(適切)하였다.(상태(常態)): 16.49kg/$cm^2$, 내수(耐水) : 18.56kg/$cm^2$, 내온수(內溫水) : 12.53kg/$cm^2$). 3. 요소-리그닌 접착제(接着劑)로 제조(製造)된 합판(合板)의 전단인장강도(剪斷引長强度)는 양호(良好)한 접착력(接着力)을 나타냈으며, 내수접착력(耐水接着力)($30^{\circ}C$에서 3시간(時間) 심적후(沈積後) 시험(試驗)은 상태접착력(狀態接着力)과 별차이가 없거나 더 높은 인장강도력(引長强度力)을 보여준 바, 내수합판용(耐水合板用) 접착제(接着劑)로 상당한 전망(展望)을 나타냈다.

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해안 대수층에서 지하수 장기 모니터링을 통한 수리 특성 조사 (Hydrologic Characterization through Ground Water Monitoring in a Coastal Aquifer)

  • 심병완;이철우
    • 자원환경지질
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    • 제44권3호
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    • pp.239-246
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    • 2011
  • 도서지역의 지하수는 중요한 수자원으로 이용되고 있으나 지하수의 과잉 개발은 해수침투를 유발하거나 온천공에서는 온도 저하 등의 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구는 석모도 매음리 일대의 온천공 및 지하수공에서 장기 모니터링을 실시하여 연구지역의 수리지질 특성을 추정하였다. 온천공 모니터링 결과 계절적인 수위 변화나 지속적인 수위 하강 또는 상승은 나타나지 않았으며, 공내 약 10 m 내외 심도에서 측정된 지하수온은 몇 개의 공에서 대기 최고온도와 2~5개월 정도의 시간차를 보이며 일년 주기로 나타났다. 그리고 조석 변동에 따른 유효응력 변화를 분석하여 저류계수를 계산하였다. 조석 영향을 분석한 결과 조석효율 요소를 이용하여 계산된 저류계수가 시간지연 요소를 이용한 값들보다 다소 크게 나타났다. 여러 가지 대수층 조건을 가정한 조석 분석법은 넓은 범위의 저류계수 값을 산정할 수 있으나, 본 연구에서 적용한 조석 분석법으로 계산된 값은 합리적이라 판단된다. 측정된 수위 및 조석 변동 형태가 동남향 방향으로 유사한 이유는 지반내 수리지질적인 연결성 또는 단열계의 분포특성에 의한 것으로 추정된다. 본 연구의 결과는 적정 지하수 사용량 또는 지하수 부존 평가나 온천공들의 개발 및 허가량 등에 대한 평가 자료로 이용될 수 있다.