• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.53-62
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• 2008

본 논문에서는 직접단순전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전에 의한 소성변형을 고려할 수 있는 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 응력면에서 발생하는 응력상태의 변화를 이용하여 각 응력면의 소성변형률을 계산하였다. 두 개의 응력면에서 계산된 소성변형률을 합산하여 전체 소성변형률을 구하였다. 첫번째 응력면은 최대전단응력면을 나타내며 이 응력면은 응력변화에 따라 수평방향을 기준으로 회전한다. 두번째 응력면은 수평방향으로 고정된 수평면을 나타낸다. 초기 수직응력과 수평응력이 서로 다른 상태에 있는 직접단순전단시험의 공시체에서 전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전현상을 두번째 응력면에 작용하는 응력상태를 이용하여 모델링하였다. 본 모델의 구성관계식은 전단변형으로 인한 흙의 골격변화 즉 체적변화를 수식화하였으며 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 모델링하였다. 느슨한 Fraser River 모래의 배수 직접단순전단시험에서 발생하는 전단응력과 체적변화는 주응력 방향의 회전에 따른 소성변형을 포함하고 있으므로 이를 계산하여 구성모델을 검증하였다. 느슨한 모래 지반에 놓인 강성기초의 하중 증가에 따라 발생하는 지반침하를 주응력 방향의 회전을 고려하여 예측하였을 때 실제 계측된 침하량과 유사한 결과를 얻었다. 주응력 방향의 회전을 고려하지 않고 Mohr-Coulomb모델을 이용하여 계산된 침하량은 실제 침하량 또는 제안된 모델이 예측한 침하량의 약 20%정도에 해당하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.159-164
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• 1988

연직하중(鉛直荷重), 구속압(拘束壓) 및 torque를 각각 독립적으로 작용시킬 수 있는 비틀림전단시험(剪斷試驗)을 실시하여 주응력축(主應力軸)을 회전(回轉)시켰을 경우, 변형율증분방향(變形率增分方向)과 응력방향(應力方向) 혹은 응력증분방향(應力增分方向) 사이의 관계가 조사되었다. 이 비틀림전단시험(剪斷試驗)은 $K_0$-압밀점토시료(壓密粘土試料)에 대하여 비배수(非排水) 및 배수(排水) 상태하에서 주응력축회전(主應力軸回轉)이 가능한 전 응력경로(應力徑路)로 실시되었다. 본(本) 연구(硏究)결과 파괴시의 변형율증분(變形率增分)벡터의 방향은 응력(應力)벡터방향과 일치함을 알 수 있었다. 즉 변형율증분(變形率增分)벡터방향은 초기의 낮은 응력단계(應力段階)에서는 응력증분(應力增分)벡터 방향과 일치하지만 높은 응력단계(應力段階)에서는 응력(應力)벡터방향과 일치하게 된다. 이는 점토(粘土)의 거동(擧動)이 응력의 증가에 따라 탄성(彈性)에서 소성(塑性)으로 변천되어 감을 의미한다. 따라서 주응력축회전(主應力軸回轉)시의 점토거동(粘土擧動)의 구성식화(構成式化)에는 탄소성이론(彈塑性理論)의 적용이 가능함이 입증되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.49-56
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• 2011

이 논문에서는 모형토조 실험으로 하중을 재하하는 방법에 따라 응력과 침하특성을 비교하였으며, 하중재하 방법의 차이를 정량적으로 평가하기 위하여 응력경로와 주응력 방향의 회전영향을 평가하였다. 실험결과 동일 시험조건에서 하중재하 방법에 따라 침하량과 토압이 달라지며, 이동하중의 경우 고정된 지점에서의 정적하중보다 침하량이 약 6배, 반복하중보다 약 2배 이상 크게 발생하였다. 응력경로에서도 고정된 지점에서의 반복하중보다 응력경로의 길이(L)는 2배 이상이 길고 전단변형에 영향을 주는 축차응력도 약 2배 이상 크게 나타났다. 또한, 도상자갈이 있는 궤도에서의 이동하중의 경우 주응력 방향의 회전각이 약 ${\Delta}{\theta}=40^{\circ}$ 최대 응력의 약 60%정도 발생하고 있으며, 주응력 방향의 회전에 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권4호
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• pp.65-82
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• 1993

주응력회전시 모래의 응력-변형률 거동을 조사하기 위하여 Santa Monies해변의 모래에 대 한 비틀림전단시험이 여러가지 응력경로에 대해 실시되었다. 모래에 대한 비틀림전단시험에서는 점토에서와 달리 Torque의 작용방향을 시계방향과 반시계방향 모두에 대해 작용하였으며, 공시체의 측방변형량 측정도 내부압축실의 체적변형량으로부터 평균 변형량을 측정함으로 점토시 사용하였던 Clip gage를 제거하여 시험을 보다 편리하게 할 수 있었으며 어느 일부분에서 측정했던 측방변형을 대표값으로 사용하였던 단점을 보완하였다. 그리고 공시체의 제작은 모래를 공중낙하법에 의해 실시하여 밀도를 균등하게 만들었으며 공시체의 체적변형량은 COI 가스를 이용하여 체적변형량 측정을 보다 정확하게 할 수 있었다. 시험결과로부터 비틀림전단시험에 의한 모래의 응력 -변형률 거동이 조사되었으며 또한 주응력축 회전효과가 검토되었다. 그리고 연직응력이나 전단응력중 하나가 고정인 상태에서 다른 하중을 작용하였을시 선행하중에 의한 결합효과(coupling effect)에 의해 선행하중에 대한 전단변형률과 연직변형률이 계속 관찰되었다. 한편 축변형률에 대한 주응력비 o1/o3의 관계에서 파괴가 발생하는 축변형률의 위치는 축차주응력비 b(=(o2-o3)/(o1-o3))가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• 전산구조공학
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• 제7권2호
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• pp.11-15
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• 1994

본 고에서는 축대칭회전 Shell을 해석모델로 선정하여 주로 Shell의 휨 강성이 구조체의 거동에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 어떠한 구조형식이든 외력의 작용하에서 발생되는 응력이 축방향력 뿐이라는 것은 상당히 합리적이고 역학적으로도 명쾌한 동시에, 실제 설계상 이상적인 판단기준을 부여하지만, 실제로는 필히 휨상태를 수반하게 된다. 이러한 휨상태는 구성요소의 휨강성에 크게 의존하고 있고, 구조체에 어느정도의 휨강성을 부여하므로써 작용하중에 대한 저항능력의 증가, 변형 및 응력의 저감에 효과적이라는 것을 알 수 있다. 본 고에서는 등방성 Shell에 대한 선형 해석결과만을 게재하였으나, 이러한 성상은 여러가지 영향인자(지지조건, 하중상태 등)에 따라 아주 상이하게 나타나기 때문에 세심한 고찰이 필요하다고 할 수 있다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제4권1호
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• pp.17-28
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• 1988

흙의 역학적거동을 파악하기 위한 요소시험중 공시체의 주응력방향을 회전시킬 수 있는 비틀림 전단시험기의 기능에 대하여 검토하였다. 본 연구에서는 이 비틀림전단시험기가 점토시료에 사용 될 수 있게 개량제작되었다. 이 시험기를 사용하여 반죽성형된 Ko-견밀점토시료에 대한 약간의 비배수 비틀림전단시험을 실시하여 혼의 거동에 미치는 주수력축의 회전영향이 조사되었다. 우선, torque없이 비틀림전단시험기를 사용하여 얻은 흙의 역학적 거동이 통상의 축대칭삼축압 축시험에 의한 결과와 비교검토됐다. 흙의 응력일변형거동, 문극수압및 주응력비는연직하중과 torque에 의한 응력경로에 크게 영향을 받았으며 전단변형률의 증가에 따라 주응력회전각과 주응력의 상대적 크기, b(=o2-o3)/(o1-o3)) 값토 점진적으로 커져 파괴시의 값에 수렴하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권2호
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• pp.148-154
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• 2014

광탄성기법은 주응력 차이와 주응력 방향을 측정할 수 있는 편리한 기법이다. 일반적인 재래식 광탄성기법에서는 광탄성 파라미터를 측정하기 위해서는 수작업으로 한 지점씩 측정해야 하므로 많은 시간이 소요되며 광탄성 데이터 측정과 식별에 숙련이 필요하다. 프린지 위상이동법은 최근에 개발되어 광역학분야에서 프린지 데이터를 측정하고 해석하기 위해 편리하게 사용되고 있다. 이 논문은 photoflex (우레탄고무일종) 재질의 마름모 평판 중심점을 지나는 수평선상의 응력분포를 측정하기 위한 실험적 연구이다. 마름모 평판시편의 수평선상에서는 등경프린지 또는 주응력 방향이 일정하므로 4-버켓 위상이동법의 적용이 가능하다. 이 방법은 원형편광기에서 검광판을 $0^{\circ}C$, $45^{\circ}C$, $90^{\circ}C$, 그리고 $135^{\circ}C$ 회전시켜 얻은 4개의 광탄성 프린지를 필요로 한다. 이 방법으로 측정된 실험 결과는 유한요소해석 결과와 정량적으로 비교하였으며, 두 결과가 근접하게 일치되었다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2011년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.267-268
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• 2011

본 연구에서는 유한요소 해석 방법을 이용하여 경추 유한요소 모델을 개발하고, 척추 인공디스크 수술 후 경추 분절의 생체역학적 특성을 평가하였다. 반구속 및 비구속 개념의 인공디스크가 삽입된 경추 유한요소 모델의 제 7 경추체를 완전히 고정시키고 추적 경로 방향의 50 N의 압축력을 가한 상태에서 1 Nm의 굴곡과 신전, 측면 굴곡, 비틀림 모멘트를 가하였다. 모든 방향의 하중 조건에서 인공디스크가 삽입된 경추 모델들의 회전량이 정상 경추 모델의 회전량에 비하여 크게 나타났다. 또한 인공디스크를 삽입한 운동 분절에서 정상에 비하여 후관절의 접촉력과 여섯 가지 주요 인대에 걸리는 응력이 높게 나타났다. 본 연구의 결과는 척추 인공디스크 수술 시 수술 방법의 선택뿐만 아니라 새로운 경추 수술용 임플란트 개발을 위한 인체정보 콘텐츠를 구축하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.598-610
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• 2022

안전을 위해 단층대를 피해 지하구조물을 건설하는 것이 가장 바람직하겠지만 현실적인 제약과 현장의 조건 때문에 이것이 언제나 가능한 것은 아니다. 예를 들어, 지속해서 논의가 진행 중인 한일 해저터널의 경우 어쩔 수 없이 대한해협의 단층대를 통과해야 한다. 따라서 단층 슬립 시 지하구조물의 잠재적인 거동을 파악하는 효율적인 방법이 필요하다. 본 고에서는 비교적 간단한 수치해석을 이용해 경사가 45도인 정단층에 발생한 응력에 관한 연구 결과를 수록하였다. 균열면에서 변위가 불연속적이라는 가정을 바탕으로 경계 요소 수치해석 프로그램을 이용해 단층의 상반과 하반에서 각기 다르게 발생한 변위를 산정 할 수 있었다. 우리는 해석 결과를 통해 단층 슬립 시 단층면에서 주응력의 방향이 45도 회전했으며 이것이 선행 연구와도 일치함을 확인했다. 본 연구에서 사용한 수치해석적 접근 방법을 지하구조물 건설과 관련된 다른 단층대 문제에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.