화강토와 관련된 지반문제의 거동예측을 위한 수치해석의 적용이 양적인 면에서는 많이 확대되어왔지만 해석결과에 지대한 영향을 미치는 구성방정식 등 수치해석 모델링을 개선하고자 하는 노력은 부족하였다. 화강토 거동의 특징은 내재적 결합력으로 인한 구조화의 거동을 나타내는 것이며, 항복면이 평균유효응력 축에 대칭이고 Non-associated 소성거동을 보인다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 화강토 거동을 표현하기 위하여 일반화된 한계상태모델을 도입하고, 이를 화강토의 경화거동 모델링이 가능하도록 확장하였다. 제안된 모델을 이용한 삼축시험의 유한요소 시뮬레이션 결과는 측정결과와 좋은 일치를 보였다. 화강토 지반내 터널에 대한 유한요소해석을 수행한 결과, 비선형 탄성모델과 조합된 확장된 한계상태모델이 현장계측결과와 잘 일치하는 결과를 주었다.
밤전분 희석호화액$(1.2{\sim}1.8)$의 유동특성을 Brook-field(LVT) nallow gap 회전점도계를 사용하여 측정하였다. 밤전분 호화액은 전단속도 $0.349{\sim}13.576s^{-1}$의 범위에서 의가소성 유체의 거동을 보였으며, 1.65및 1.8%에서는 틱소트로픽 유체의 거동을 나타내었다. 1.65% 이상에서 전단응력의 시간의존성은 초기 5분 이내에 급격하였으며, 평형에 도달하는 시간은 약 40분이었다. 유동거동지수값은 1.5% 이하에서 평균 약0.91. 1.65% 에서는 약 0.71로 농도의 증가에 따라 의가소성의 정도가 커졌다. 점조도지수값은 농도의 증가에 따라 증가하였으며, 지수함수식으로 표시될 수 있었다. 1.5% 이하에서와 1.65%이상에서 직선의 기울기가 서로 다른 경향을 보였다. 항복응력값은 1.5%이하에서 측정 전단응력 범위에서 거의 무시할 수 있는 낮은 값으로서 농도증가에 따라 차이를 보이지 않았으나, 1.65%이상에서는 무시할 수 없는 값을 나타내었으며, 농도 증가에 따라 급격히 증가하였다. 점조도 지수와 온도변화의 관계는 아레니우스식의 형태로 표현할 수 있었으며, 밤전분 호화액(1.65%)의 활성화에너지는 5.15kcal/g.mol이었다.
본 연구에서는 속도 의존성을 나타내는 콘크리트의 인장거동을 모사하기 위하여 유변학적(rheological) 모델을 개발하였고 이를 평가하였다. 일반적으로 외부에서 가해지는 하중 속도가 증가할수록 콘크리트의 물성(강도, 탄성계수, 파괴에너지 등)은 그 크기가 증가한다. 콘크리트의 강도는 다른 물성에 비하여 큰 속도의존성을 나타내고, 압축 하중인 경우보다 인장 하중을 받는 경우 그 속도의존성이 크게 나타난다. 이러한 콘크리트의 속도 의존성을 모사하기 위하여, 기존 RBSN(Rigid-Body-Spring-Network) 모델의 거동을 나타내는 스프링 세트에 대쉬포트(Dashpot)와 같은 점성 요소와 Coulomb 마찰 요소를 조합하였다. 요소의 조합에 따라 세 가지 모델( 1)점탄성, 2)점소성, 3)점탄소성 손상(Damage 모델)을 고려하였고, 이에 대한 구성관계식을 유도하였다. 개발된 해석모델은 직접인장 실험의 응력-변형률 관계곡선과 비교 검증되었고, 이중 점탄소성 손상 모델은 실험결과를 잘 모사할 수 있음을 확인하였다.
PDP, FED 등의 디스플레이와 각종 IC 칩부품에 적용 가능한 저융점 유리 프릿 중에서 환경규제가 이루어지고 있는 납성분이 포함되어 있지 않은, Bi계 유리 프릿의 열적 거동 연구를 행하였다. 열처리 온도에 따른 열거동에 따라 프릿의 소성온도 및 미세구조가 결정되므로, 열처리 온도에 따른 유리 프릿의 젖음각을 측정하였고, DTA와 TMA를 통해 유리전이온도, 연화점, 열팽창계수 변화 경향성을 관찰하였다. 본 연구에서 제조된 유리는 조성에 따라 전이온도가 390-50$0^{\circ}C$, 연화점이 400-55$0^{\circ}C$, 열팽창계수가 65-120$\times$10-7/$^{\circ}C$ 범위를 나타내었으며, 고온현미경 측정 결과 Pb-계 유리와 비교시 유사한 열거동을 나타내었다.
연천 합수리 유적의 7호 주거지와 2호 주거지 및 6호 주거지에서 출토된 신석기 시대 토기 2점 (YCP-1, YCP-2), 청동기 시대 토기 2점 (YCP-3, YCP-4), 원삼국 시대 토기 4점 (YCP-5~8)과 토양 1점(YCRM)을 분석하여 토기와 토양의 동질성을 확인하고 토기의 소성온도를 규명하였다. 화학적 성분분석 결과, 토양(YCRM)은 YCP-1, YCP-3, YCP-5, YCP-6, YCP-7, YCP-8의 토기와 동일한 거동 특성을 보였다. 반면, YCP-2와 YCP-4는 활석과 녹니석의 영향으로 MgO의 부화가 나타나 다른 토기나 토양과는 다른 거동특성을 보였다. 또한 흡수율과 비중, 조직특성과 XRD 분석결과를 바탕으로 소성온도를 추정해 보면, YCP-7와 YCP-8은 $870^{\circ}C$이상, YCP-2와 YCP-4의 경우 $800^{\circ}C$이하, YCP-1과 YCP-3, YCP-5, YCP-6은 $800{\sim}870^{\circ}C$의 소성온도를 갖는 것으로 판단된다. 광물 분석결과, 토양은 연천 합수리 유적지 일대의 지질을 반영하며, 토기와의 유사성이 있으므로 유적주변에서 채취되어 토기의 원료물질로 사용된 것으로 추정된다.
시공후 터널의 거동에 영향을 주는 대표적인 인자들로 시간에 따른 투수상태와 지반의 장기거동을 들 수 있다. 본 연구에서는 이러한 인자들과 관련된 터널거동을 분석하기 위한 수치해석모델을 개발하고 터널이 겪을 수 있는 다양한 시공 후 하중 조건에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 변상에 대한 영향인자와 터널거동의 메카니즘을 파악하기 위해 가능한 모든 변상 발생 시나리오를 구성하였으며, 부직포의 투수계수, 수위상승, 장기적인 이완하중과 과발파로 인한 손상 등 터널의 시공 후 장기 변상에 관련된 인자들이 조사되었다. 시공 후 터널 변상 발생 시나리오는 터널형식과 그에 따른 하중 메카니즘에 따라 크게 두 가지로 구분할 수 있음을 알 수 있었다. 토사터널에 대해서는 투수상태와 관련된 거동이 주요 변상의 원인으로 분석되었으며 배수재의 투수계수 저하와 수위상승에 의한 영향에 대해 분석하였다. 암반 터널에서는 암반의 점소성 거동을 분석하였고 암반의 이완과 크립에 의한 장기적인 이완하중의 영향에 대해 연구하였다.
304L 스테인리스강판은 멤브레인타입 LNG선 단열시스템의 1차 방벽으로 이용된다. 304L 스테인리스강은 변태유기소성(TRIP)강으로 복잡한 재료거동을 보이는데, 이는 소성변형이 발생하는 동안 상변태를 경험하기 때문이다. 본 연구에서는 304L 스테인리스 강의 비선형 기계적 거동분석을 위한 온도의존 일축인장시험을 수행하였으며 재료의 파단이나 비선형 거동을 예측하기 위한 점소성모델을 제안하였다. 수치해석의 결과와 시험 결과를 비교 분석하여 유효성을 검증하였으며 LNG 멤브레인에 대한 적용성을 검토하기 멤브레인 구조시편을 제작하여 구조해석 및 유한요소해석을 수행하였다. 재료모델은 개발 서브루틴을 이용하였으며 ABAQUS 사용자지정 재료 서브루틴을 탑재한 유한요소해석 결과와 극저온 구조인장시험을 수행한 결과를 비교하여 구조적용성을 검증하였다.
In decades, a substantial body of work on a unified viscoplastic model which considers the mechanism of plastic deformation and creep deformation has developed. The systematic scheme for numerical analysis of unified model is necessary because the dominant failure mechanism is the defect growth and coalescence in materials. In the present study, the unified viscoplastic model for materials with defects suggested by Suquet and Michel was employed for numerical analysis. The constitutive equations are integrated based on the generalized mid-point rule and implemented into a finite element program (ABAQUS) by means of user-defined subroutine (UMAT). To evaluate the validity of the developed UMAT code and the assessment of the adopted viscoplastic model, the results obtained from the UMAT code was compared with the numerical reference solution and experimental data. The unit cell analysis also has been investigated to study the effect of strain rate, temperature, stress triaxiality and initial defect volume fraction on the growth and coalescence of the defect.
전 세계적으로 테러의 위협이 가중되고 일반 상업건축에 대한 방폭설계의 요구가 증가하고 있는 현실을 직시하여, 본 연구에서는 기본적인 방폭설계의 개념을 정립하고 실제 설계사례를 통하여 방폭성능을 평가하는데 목표를 두고 있다. 비록 지진하중과 폭파하중에는 많은 차이점이 있지만, 그 설계법은 구조물의 소성거동을 허용하고 연성을 갖도록 설계한다는 점에서 유사하다. 본 연구에서 제시된 대상 건물에 대한 방폭성능 평가를 통하여, 일반하중에 대하여 잘 설계된 건물은 어느 정도 수준의 방폭성능을 확보하는 것으로 나타났다. 그러나 구조물에 작용하는 폭파하중은 무기의 종류, 등가의 TNT량, 폭발점에서 목표물까지의 최단거리인 촛점거리 등에 따라 달라지기 때문에 일반화하기에는 무리가 있다. 희생구조물을 배치하거나 예상되는 폭발점에서 주요 구조부재까지의 촛점거리를 일정수준 이상으로 유지하는 건축 계획적인 노력은 건물의 방폭성능을 향상시킬 수 있는 쉽고 효과적인 방법이다.
지금까지의 탄성설계 개념에서 진전하여 소성을 고려한 탄소성 설계 개념의 설계적용이 필요하다 본 연구에서는 선체의 대표적인 구조물인 판을 대상으로 일반적인 하중형증분법 및 변위형증분법과 같은 비선형해석 기법과 호장증분법과 Newton-Raphson법을 병용한 증분형해법을 비교하였다. 특히. 초기처짐의 형태에 따른 해석을 통하여 초지처짐의 형상에 따른 판의 탄소성거동을 규명하였다 압축하중을 받는 박판구조물은 초기좌굴후 거동과 2차좌굴후 거동이 구조물 전체에 미치는 영향이 매우 크며 이러한 복잡한 거동을 구하기 위해서 해석방법으로는 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하였고 특히 호장증분법은 좌굴점에서의 복잡한 비선형 거동을 추정하기 위하여 적용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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