• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권3호
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• pp.285-293
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• 2000

나이에 의한 외부의 환경조건의 변화는 이에 적응하려는 척추의 구조적인 변화를 가져온다. 이러한 구조적인 변화는 척추의 biomechanical 거동에 영향을 미칠 것이다. 이러한 구조적인 변화의 효과를 연구하기 위하여, 나이에 의한 척추의 재료 및 기계적인 물성의 변화는 제외되었다. 유한요소법 (finite element method)에 의한 lumbar spine model (L3-L4)에 있어서, Annulus 의 유한요소 모델은 laminate composite elements로서 16개의 layer와 6개의 물성으로 구성되어있다. Spinal stiffness 와 facet reaction은 나이가 들수록 증가했다. 나이가 들수록 inner annulus의 fiber/layer tensile strains, cancellous bone stress 및 end-Plate stress는 감소했다. Fiber/layer compressive strains, facet reaction, ligament reaction and end-plate rigidity는 나이에 의한 척추의 구조적인 변화에 의하여 증가했다. 따라서 나이에 의한 척추의 정상적인 쇠퇴과정에 있어서 척추의 구조적인 변화는 spinal stiffness를 증가 시켜서 척추 및 disc의 지나친 변형을 감소시킬 것이다.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.15-23
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• 2008

본 논문은 항우연에서 운용 중에 있는 축소 로터 시험장치(General Small-scaled Rotor Test System, GSRTS)에 대한 구조 안전성 확보를 위한 구조해석 수행 결과를 제시하고 있다. 프루드(froude) 축소 및 마하(mach) 축소 시험을 수행하고, 관절형 및 무힌지 로터 등 다양한 로터 시스템 적용을 위해서는 시험장치의 안전성 확보와 운용상의 능력 범위를 확인하기 위해 로터 운용 조건에서 나오는 기준하중을 이용하여 구조 안전계수를 산출하였다. 특히, 구동계통(drive system)은 베어링 및 기어, 축 등으로 구성되어 있어 운용상의 안전성 확보가 우선적으로 요구되는 필수 항목이다. 구조해석은 구동계통의 기본 부품의 형상 및 재료 물성치를 이용하여 해석적 방법으로 구하였다. 본 로터 시험장치는 설계된 안전계수 안에서 운용을 해야 하며, 향후 KUH 축소 품동모델 시험을 적용할 때도 하중계산을 통해서 시험시 운용조건의 범위를 정해야한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.331-340
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• 2021

본 논문은 비예측 극한하중인 폭발하중에 노출된 RC building 구조물의 폭발손상평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 효율성 및 정확성을 높이기 위해, 폭발하중에 대한 정의, 유체-구조 연성을 위한 Euler-Lagrange 커플링 기법 적용, 그리고 고변형률 속도가 고려된 콘크리트 및 강재 재료구성모델이 제안된다. 특히 효율적인 폭발하중 정의를 위해, Euler-FCT 기법을 통하여 TNT 질량에 따른 시간별 압력하중 데이터가 확보되고, 이는 RC building 구조물 총 7 지점의 폭발위치에 적용되며, ANSYS-AUTODYN 솔버에 연결되어 수치 시뮬레이션이 수행된다. 해석결과, TNT 질량 및 폭발 위치에 따라 손상 차이가 발생하였으며, 먼저 TNT 질량 20 kg 일 경우 3 곳의 폭발손상 지점에서 주부재 중 슬래브에서만 중간 및 가벼운 손상이 발생되었고, TNT 질량 100 kg 일 경우 5 곳의 폭발손상 지점 중 3 곳은 슬래브 및 보 부재에서 중간 손상이 발생되었으며, 2 곳은 슬래브에서 심각한 손상이 발생되었다.

• Composites Research
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• 제32권3호
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• pp.163-169
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• 2019

본 연구에서 우리는 자유 라디칼 중합에 기반한 열가소성 고분자의 동적 분자동역학 중합 알고리즘을 이용하여 95%의 변환률을 갖는 PMMA의 고분자 모델을 구성하였다. 본 알고리즘에서는 계산 수행에 필요한 시간을 줄이기 위해 PCFF 포텐셜 함수의 결합 항들 TraPPE-UA 포텐셜 함수의 비결합 항을 조합한 united-atom level의 coarse-grained 포텐셜 함수를 도입하였다. 자유 라디칼 중합 시뮬레이션을 통해 생성된 각 사슬을 분석하여 고분자의 분자량 분포와 평균 분자량을 계산하였고, 고분자의 분자량은 초기 상태에 존재하는 개시제 라디칼의 수를 이용하여 조절하였으며, 유리전이온도, 기계적 물성에 미치는 분자량의 효과에 대해 연구되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.85-92
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• 2008

현재 국내외에는 준설매립지반과 같은 초연약지 반에 적용하고 있는 표층처리공법에 대한 명확한 설계법이 미흡하며 따라서 경험적인 설계가 주를 이루고 있는 실정이다. 본 논문에서는 표층처리공법의 합리적 설계법 확립의 일환으로 표층 보강된 초연약지반의 거동을 수치해석적 방법을 통해 살펴보았다. 이를 위해 수치해석에서는 초연약지반 및 보강재, 복토재 등의 거동을 모사할 수 있는 적절한 구성모델을 설정하고 기존의 실내모형실험에 의한 결과와의 비교, 분석을 통하여 이 재료들의 적정한 물성치를 설정하였으며 그에 대한 타당성을 검토하였다. 또한 일련의 수치해석 결과들로부터 초연약지반의 강도 및 표층보강재의 강성, 복토의 두께에 따른 초연약지반의 침하거동 특성을 분석하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.1-8
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• 2023

회전익 항공기의 동력전달축은 경량화를 위하여 중공축을 적용하였으며 선형탄성 파괴역학을 이용해 균열 전파 거동을 예측할 수 있다. 본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 원주방향 관통형 균열을 가지는 중공축의 균열성장수명을 예측하였다. 비틀림을 부여하고 균열을 고려한 요소를 형성하여 2차원 유한요소모델을 생성하였다. 초기 균열 길이를 정의하고 균열 길이를 증가시켜 유한요소해석을 수행해 균열 선단의 응력확대계수를 도출하였다. 응력확대계수가 중공축을 구성하는 재료의 파괴인성을 초과하기 직전의 길이를 한계 균열 길이로 정의한다. 응력확대계수 핸드북을 통해 응력확대계수를 계산하여 한계 균열 길이를 도출하고 균열성장속도식을 수치적분하여 각각의 균열성장수명을 비교해 제안한 유한요소해석 기법을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.132-138
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• 2024

본 연구에서는 분자동역학 전산모사를 통해 육방정계 단일벽 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 반경 변화에 따른 압전탄성 변화를 규명하였다. 질화붕소의 거동을 비교적 잘 모사하는 Tersoff 포텐셜과 기계적 하중인가에 따른 질소 및 붕소원자의 상대변위로 인한 분극의 정량화를 위해 강체 이온 근사를 채택하였다. 선형 압전탄성 구성방정식을 기반으로 각각의 질화붕소에 변형률을 인가하고 이에 따른 전기적 변위와 응력을 산출하여 압전상수와 영률을 각각 예측하였다. 그 결과, BNNT의 압전상수는 반경이 증가함에 따라 점진적으로 감소하는 양상을 보였다. 반면 탄성계수의 경우 불연속적 구조를 가지는 질화붕소를 등가의 연속체 구조로 등가시키는 방법에 따라 증가 또는 감소하는 경향을 보였다. BNNT의 곡률변화에 따른 물성변화를 가상실험에 기반한 경험적 모델로 근사하기 위해 BNNT의 튜브반경-압전탄성물성 간 상관관계식을 제안하였다. 또한 BNNT의 반경변화에 따른 물성을 곡률의 관점에서 설명하기 위해, BNNT와 질화붕소 나노시트(BNNS)의 결합에너지와 탄성변형에 따른 원자간 결합길이 변화가 각각의 구조의 변형에너지 증가에 기여하는 정도를 상호 비교하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제50권1호
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• pp.1-9
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• 2012

연구 목적: 이 연구의 목적은 하악골 충격 시 안면 두개골의 응력분산양상에 미치는 구강보호장치의 효과에 대해 조사하는 것이다. 연구 재료 및 방법: 구강보호장치를 제작하고 사람의 머리부위와 치열의 3차원적 유한요소 모델을 컴퓨터 토모그래피를 사용하여 제작하였다. 머리부위의 finite element model은 356,092요소와, 87,099절점으로 이루어져 있다. 그리고 skull과 maxillae, mandible, articular disc, teeth, 그리고 구강보호장치로 구성되었다. 경부의 움직임을 묘사하기 위하여 스프링이 사용되었다. 하악골의 충격점은 gnathion, center of inferior border 와 anterior edge of gonial angle이었다. 충격방향은 수직, 경사방향($45^{\circ}$), 그리고 수평이다. 충격량은 0.1초당 800 N이었다. 결과: 수직충격을 가한 경우에는 구강보호장치의 장착여부와 무관하게 비슷한 응력과 분산양상이 나타났다(P>.05). 경사충격($45^{\circ}$)을 가한 경우 구강보호장치를 장착한 모델에서는 응력이 치아와 안면골 및 두개골로 넓게 분산되었으나 이에 비하여 장착하지 않은 모델에서는 치아에 응력이 집중되었다(P<.05). 수평충격을 가한 경우 구강보호장치를 장착한 모델에서는 응력이 치아와 안면골 및 두개골로 넓게 분산되었으나 이에 비하여 장착하지 않은 모델에서는 치아에 응력이 집중되었다(P<.05). 구강보호장치를 장착하지 않은 모델에서는 상악 치아에 응력이 집중되는 반면, 장착한 모델에서는 모든 충격실험에서 계측된 응력이 매우 낮았으며, 전달된 응력이 상악 치아와 안면골 및 두개골로 넓게 분산되었다. 결론: 구강보호장치는 외부충격 시에 하악에 수직으로 가해지는 충격에는 완충효과가 적었고, $45^{\circ}$경사 충격과 수평 충격에는 발생하는 응력을 안면골과 두개골의 넓은 범위로 분산시키고 응력을 감소시켜 응력의 완충 효과가 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.727-736
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• 2010

본 논문은 인장에서의 연성능력을 유지하면서도 구조물 적용시에 지속가능성을 확보할 수 있는, 지속가능한 SHCCs를 제조하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 본 연구의 목적은 자원순환형 재료가 압축, 휨, 직접인장거동 등 SHCCs의 역학적 특성에 미치는 영향을 평가함과 동시에, 구조물의 개발 및 해석시 구성모델에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 규사, 시멘트, PVA 섬유의 치환재로써 순환잔골재, 플라이애시, PET 섬유가 각각 SHCCs 배합에 일부 치환되었다. 실험결과, 플라이애시는 PVA 섬유와 시멘트 매트릭스 간 화학적 부착력을 증가시켜 SHCCs의 휨 및 직접인 장성능을 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 PET 섬유가 치환된 SHCCs는 압축에서는 기준시험체인 PVA2.0과 유사하였으나, 섬유 자체의 낮은 기계적 특성으로 인해 휨 및 직접인장성능에서는 매우 낮게 나타났다. 순환골재의 경우 기존 규사보다 큰 골재치수로 인해 SHCCs의 탄성계수를 증가시키는 것으로 나타났다. SHCCs의 성능을 유지하기 위해 설정된 목표치를 근거로 할 때, 플라이애시는 20% 이하, 순환잔골재는 50% 이하로 치환하는 것이 지속가능한 SHCCs 제조에 바람직할 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.443-453
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• 2013

하이브리드 실험은 수치해석 모형과 물리적 부분구조 모형사이의 상호작용을 통하여 구조물의 거동을 예측하는 실험법이다. 본 연구에서는 지진하중 재하 시 1경간 2층 강 뼈대 구조물에 대한 다자유도 하이브리드 실험을 수행하고 유효성을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 전용 하이브리드 수치해석 프로그램인 FEAPH을 개발하였으며, 최적화된 시스템을 구축하였다. FEAPH은 고정 반복법(Fixed iteration)과 병렬화(Parallelization) 기법을 적용하여 순차적 해석에서 발생되는 비효율적 연산을 개선하였다. 또한, 종전에 데이터 통신과 부분구조물과 해석프로그램간의 인터페이스를 간략화하여 하이브리드 시스템 구성을 최적화 하였다. 그 결과, 입력 가진시간(30초) 대비 약 10%의 실험시간이 소요되었다. 시스템의 신뢰성을 검증하고 선형실험과 강 뼈대 구조물의 동적거동을 예측하기 위해 비선형 실험을 수행하였으며 수치해석과의 변위응답이력은 거의 일치 하였다. 그러나 최대변위에 대한 응답은 다소 차이를 보였으며, 이는 재료 비선형성에 대한 해석상의 오차와 영구변형에 의해 발생한 것으로 판단된다. 따라서 적절한 재료 비선형 모델과 알고리즘의 개선이 이루어지면, 실시간 하이브리드 시스템은 구조물의 동적거동을 예측하는데 유용하게 활용될 것이며, 추후 진동대 실험을 대체할 수 있는 효과적인 실험 방법이 될 것으로 판단된다.