• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.11-19
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• 2013

조립재료는 댐, 철도, 교량 구조물 건설시 제체, 성토재, 뒤채움재, 배수재 등으로 널리 사용되고 있으며, 이러한 구조물의 거동해석을 위한 수치해석을 위해 구성모델에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 본 논문에서는 조립재료의 거동을 예측하기 위해 개발된 구성모델에 대한 변수 연구를 수행하였다. 구성모델은 한계상태이론에 근간한 bounding surface 모델로서 한 세트의 모델 정수를 활용하여 배수 조건, 구속압, 간극비에 상관없이 조립재료의 거동을 구현할 수 있는 장점을 지니고 있다. 구성모델은 탄성 파라미터, 한계상태 파라미터, 모델 고유파라미터를 활용하여 재료의 거동을 분석하며, 본 연구에서는 모델 고유 파라미터에 대한 변수 연구를 수행하였다. 변수 연구를 통해 구성모델이 조립재료의 가장 큰 특징인 비관계유통법칙(non-associative flow rule)에 따른 체적팽창 및 응력경로 변화에 따른 이동경화 현상을 적절히 모사할 수 있음을 파악하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권4호
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• pp.187-196
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• 1997

시멘트를 기초로하는 복합재료의 파괴거동은 주균열이 진행하기 이전에 파괴진행영역이라고 하는 미세균열대가 콘크리트 내부에 형성고기 때문에 선형파괴역하게 입각하여 해석하게 되면 실험치와 상당한 차이를 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 가상균열모델이나 균열띠 모델, 두 파라메터 파괴모델 등 비선형해석에 따른 여러 파괴역학모델들이 제안되었으나 이들 모델들은 2차원 해석에 근거를 두고 있기 때문에 구조체의 두께 방향으로 동일한 균열이 형성되며, 특히 콘크리트 실험에서 관찰되는 비연속적 균열발생에 대해서 설며이 어려웠다. 이에 본 연구는 콘크리트를하나의 다종복합체로 가정하고 연립변형모드 및 진행파괴모드 방향으로 구성재료를 배열한 상태에서 가상균열 이론에 근거한 비선형해석방법으로 모델링하였다. 진행파괴모드로 구성재료를 배열하면 강성이 높은 구성재료를 통과하여 균열이 진행될 때 균열선단으로부터 분포된 응력이 상층의 허용인장강도를 초과하게 되어 균열이 발생되며 이러한 균열은점진적인 균열진행과는 달리 비연속 동시 발생 균열ㄹ로 나타났다. 본 연구는 진행파괴모드에서의 파괴 해석 방법과연립변형모드에서의 해석 방법을 제시하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교함으로써 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.51-58
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• 2008

본 연구에서는 입자강화 복합재료(particle-reinforced composites)의 거동을 예측하기 위하여 Lee and Pyo(2007)에 의해 제안된 계면손상을 고려한 복합재료의 미세역학 탄성모델과 Karihaloo and Fu(1989)의 미세균열 생성모델을 결합하여, 보강입자의 계면손상(imperfect interface)과 기지 내 미세균열을 고려하여 탄성구성모델(constitutive model)의 거동해석을 수행하였다. 제안된 탄성구성모델의 적용성 검증과 주요손상변수가 거동예측에 미치는 영향을 알아보기 위해 일축 하중 하에서의 응력-변형률 관계를 수치적으로 나타내었다. 또한, 기존의 관련 실험결과와 본 해석결과와의 비교를 통하여 제안된 모델의 정확도를 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.63-72
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• 2013

필댐의 안정성은 댐 축조시 주재료로 활용되는 조립재료인 암석존(rock zone)의 공학적 거동에 의존하므로 조립재료인 rockfill 재료의 전단강도 뿐만 아니라 하중-변형 특성(stress-strain characteristics)을 보다 정확히 이해하여야 한다. 또한, 댐 제체의 거동을 예측하고 수치해석적으로 분석하기 위해서는 조립재료의 거동을 모사하기에 적합한 구성모델을 활용하기 위한 물성값 분석 및 모델 파라미터의 캘리브레이션 연구가 필요하다. 본 논문에서는 부항댐 제체 재료에 대한 대형삼축압축 실험결과를 분석하고 이를 기반으로 조립재료에 대한 구성모델 파라미터들을 분석하였다. 부항댐 제체 재료를 고밀도와 저밀도로 구분하여 시료를 제작하고 다양한 구속압으로 수행된 실험결과와 캘리브레이션 된 구성모델 시물레이션 결과를 상호 비교한 결과 MD 모델이 조립재료의 응력-변형률 거동을 효과적으로 모사할 수 있음을 파악하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.504-507
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• 2010

본 논문에서는 저온용 오스테나이트계 스테인리스강(ASS)의 온도 및 변형률 속도의 영향을 고려한 통합 구성 방정식 및 손상 모델을 제안하였다. 저온 영역에서, 304L ASS의 온도 및 변형률 속도별 인장 실험을 시행하였다. 그 결과, 변형 유기 마르텐사이트 상변태에 의해 상변태 유기 소성(TRIP)이 저온에서 현저히 나타났으며 온도 및 변형률 속도의 영향이 지대하였다. 실험 결과를 바탕으로 ASS의 저온 거동 및 특성을 규명하여 수치 모델에 반영하였다. 저온에서 일어나는 2차 경화 현상을 표현하기 위해, Bodner/Partom 점소성 구성 방정식을 수정하고 Tomita/Iwamoto 변형 유기 상변태 모델을 구성 방정식에 적용시켰다. 저온 연성 파단 현상을 표현하기 위해, Bodner/Chan 손상모델을 수정하여 접목시켰다. 제안된 모델을 유한요소 프로그램에 탑재시키고, 온도 및 변형률 속도 의존 재료 정수를 결정하였다. 저온 영역에서, 온도 및 변형률 속도별 재료 거동을 시뮬레이션하고 이를 실험 결과와 비교 및 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

결합 기반 페리다이나믹 모델은 간단한 재료 모델을 통해 취성 재료의 다양한 동적 파괴 특성을 확인할 수 있었지만, 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 많은 한계점이 나타났다. 특히, 절점 간 결합이 서로 독립적으로 작용하여 포아송 비가 고정되고 전단 변형이 표현되는 않는 문제점이 있다. 상태 기반 페리다이나믹 모델은 보다 일반화되고 엄밀한 재료 모델링이 가능하며, 모든 결합의 변형 정보를 통해 각 절점의 거동이 계산되기 때문에 결합 기반 모델에서 표현하지 못한 전단 변형까지도 표현 가능하다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통해 재료 모델을 구성하고, 소성 흐름 법칙으로부터 재료의 완전 소성 거동을 표현할 수 있도록 간단한 재료 모델을 구성한다. 평판 수치 예제를 통해 구성된 완전 소성 재료 모델을 검증하고 응력 변형 곡선을 확인한다. 또한 비국부 접촉 모델링을 통해 서로 다른 두 물체가 충돌하는 현상을 모사하여, 화강암반 모델의 고속 충돌 파괴 해석을 수행하고 결과분석 및 실험현상과 비교한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.827-838
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• 1994

많은 포장구조 거동 모델은 입상재료의 거동을 묘사하는 구성방정식에 의존하고 있다. 본 연구에서는 비행장 포장의 입상재료 기층의 거동 예측을 위하여, 체적응력(bulk stress)과 팔면체 전단응력(octahedral shear stress)의 함수로 표시된 구성모델이 제안되었다. 이 모델의 특징은 비선형거동을 정확히 예측할 수 있고, 모델상수를 간단히 구할 수 있으며 전단효과에 의한 회복탄성계수의 감소현상을 나타낼 수 있다. 실내시험을 통하여 입상재료의 비선행 회복탄성거동을 관찰하였으며, 제안된 모델을 입증하기 위해 회복탄성계수를 측정하였다. 체적응력과 축차응력이 회복탄성계수의 변화에 가장 주요한 변수임이 관찰되었으며, 실내시험 결과 제안된 모델식에 의한 회복탄성계수의 예측치가 실측치와 잘 일치함을 알 수 있었다. 따라서 제안된 모델식은 비행장 포장에서 일어날 수 있는 광범위한 응력조건하의 입상재료의 회복탄성거동을 잘 묘사할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.123-126
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• 2011

본 논문에서는 점탄성 매트릭스와 탄성 강화입자로 구성된 복합재료의 크리프 거동예측을 미세역학 기반의 시뮬레이션을 통하여 수행하였다. 에폭시 고분자로 이루어진 복합재료의 경우 재료 특성상 탄성적 거동뿐 아니라 점성적 거동도 함께 발생하게 된다. 이렇듯 점탄성 거동을 보이는 재료의 경우 탄성만을 고려한 해석방법으로는 한계가 있으며 점성적인 특성 또한 고려되어야 한다. 점탄성 복합재료의 해석을 위해서 손상을 고려한 미세역학 기반의 해석 (Ju and Chen, 1994) 과 Mesquita and Coda (2002)의 근사식을 사용하였다. 이를 통해 구한 재료 물성은 복합재료의 크리프 거동예측을 위한 Kelvin-Voight (KV) 모델과 Standard Linear Solid (SLS) 모델에 적용되었다. 최종적으로 본 연구에서 제안한 손상을 고려한 점탄성 모델의 예측과 시험결과를 비교 수행하여 결과의 타당성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제22권4호
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• pp.20-26
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• 2009

본 연구에서는 직조섬유복합재료를 이용한 계란판 모양의 시편에 대한 드래이핑 공정과 압축 해석을 비직교성 재료 모델을 이용하여 수행하였다. 비 직교 재료 구성 모델은 Xue 등이 2003년에 발표한 것을 상용 프로그램인 LS-DYNA에서 제공하는 사용자 부프로그램 (user subroutine)을 이용하여 본 연구에 적용하였다. 비 직교 재료 구성 모델에서 빙향성은 변형 기울기 텐서를 이용하여 계산하였고, 각 단계마다 재료 물성 행렬을 갱신하였다. 비 직교 물성 모델은 바이어스 인장 실험 결과와 비교 검증을 한 후에 계란 판 성형에 적용하였다. 계란 판 해석을 위해 본 연구에서는 열 성형 공정 (드래이핑)과 압축 해석을 수행하였다. 압축 해석을 위한 유한요소 모델은 드래이핑 해석으로부터 얻은 유한요소결과를 이용하여 구축하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.259-264
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• 2023

본 논문에서는 3차원 엮임 재료의 재료 물성치들을 효율적으로 분석하고 추후 최적설계 연구에 활용하기 위해서 파라메트릭 배치 해석 워크플로우를 제시하였다. 3차원 엮임 재료를 구성하는 와이어들 사이의 간격을 설계 매개변수로 하는 파라메트릭 모델에 대해서 임의의 변수 조합을 가지는 2,500개의 수치 모델을 생성하였으며, 상용 프로그램인 매트랩과 앤시스의 여러 모듈을 사용하여 체적탄성계수, 열전도도, 유체투과율과 같은 다양한 재료 물성치들을 배치 해석을 통해서 자동으로 얻어질 수 있도록 구성하였다. 이와 같이 얻어진 대용량의 재료 물성치 데이터베이스를 활용해서 회귀 분석을 수행하였으며, 그 결과 설계 변수들과 재료 물성치 사이의 경향성과 수치 해석 결과의 정확도를 검증하였다. 또한 확보된 데이터베이스를 통해서 3차원 엮임 재료의 물성치를 예측할 수 있는 인공 신경망을 구성하고 학습시켰으며, 그 결과 임의의 설계 매개변수 값들을 가지는 엮임 재료 모델에 대해서 구조 및 유체해석 과정 없이도 높은 정확도로 재료 물성치들을 추정할 수 있음을 확인하였다.