• Tribology and Lubricants
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• 제37권4호
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• pp.136-143
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• 2021

This paper presents the loosening behavior that occurs after the application of an external load to internal and external connection types of dental implants using the finite element method. We use fastening force between an abutment and a fixture to clamp the dental implant system; however, loosening and breakage may occur owing to cyclic external loads. In this study, we considered the initial fastening condition in the pre-load analysis and then investigated the change in stress and contact surface status when applying external loads. After the application of the initial fastening load, we verified that the internal connection-type model exhibited a relatively lower stress distribution than that of the external connection-type one. Moreover, we found that the former model showed a lower stress concentration after the application of the external load. In addition, after the application of this load, we found that the higher the shear load acting on the implant system, the higher the possibility of loosening. The study results showed the change in stress distribution and contact surface according to the connection type of the dental implants and the phenomenon of loosening by cyclic loads. We expect that the results of this study will be useful for the study of reliability and design of dental implant systems.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3423-3428
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• 2014

본 연구는 폭설 및 강풍 시 조립식 비닐하우스의 구조안정성을 해석하였으며, 내재해 규격 중 가장 엄격한 기준인 적설량 40 cm, 풍속 40m/s를 재해 기준으로 고려하여 적설 하중 및 풍 하중이 비닐하우스 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 풍 하중의 경우, 공기역학적 특성에 의해 비닐하우스의 형상에 따른 국부적인 압력 분포 특성이 상이하기 때문에 유체-고체연성 해석 기법을 적용하였다. 적설하중 및 풍하중 해석 결과에서 비닐하우스 하단지지 파이프와 지붕서까래 체결 부분 근처에서 가장 큰 응력 및 변형이 발생하며, 적설 하중에 비해 풍 하중 시 구조 안정성이 다소 취약함을 확인하였다. 따라서 본 연구 결과를 기반으로 지지 파이프의 변형을 최소화 하면서 설치 및 유지보수가 용이한 조립식 연결 클립 설계를 위한 기초자료로 활용할 예정이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.257-265
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• 2012

저층 장스팬 철골프레임에는 강재절감을 위해 휨모멘트 저항을 극대화 한 판폭두께비가 큰 변단면 부재를 이용한 PEB시스템을 사용하고 있다. 또한, 밀착조임 볼트접합은 완전조임 볼트접합에 비하여 공사비 절감과 시공용이성의 장점을 지니고 있다. 이에 본 연구에서는 밀착조임 볼트접합으로 이루어진 엔드플레이트형 접합형식에 판폭두께비가 큰 변단면 철골프레임의 실대형 실험을 행하였다. 변수로는 볼트체결방법과 재하하중방법이다. 프레임위치별 구조적 거동에 대해서 실험결과를 분석하고, 하중-변위관계에 대해서 해석결과와 비교하였다. 또한, 현장에서 밀착조임 볼트체결에 대한 볼트축력 도입과 사용성을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.301-307
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• 1997

강부재의 현장조립시 부재간의 불일치 등으로 인하여 볼트 구멍의 확장을 통해 볼트 삽입을 용이하게 할 필요가 발생한다. 그러나, 국내 시방기준에는 과대공에 대한 규정이 없고, 이에 대한 연구도 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 볼트 구멍의 크기, 표면처리 조건 및 볼트의 체결력을 변수로 하여 정적 인장시험을 실시하여 이들 인자가 이음부의 미끄러짐 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과, 소정의 미끄러짐 하중을 확보하기 위해서는 표면을 숏블라스트 처리할 경우는 체결력이 충분히 확보되어야 하지만, 징크리치 프라이머의 경우는 체결력이 다소 떨어진다 하더라도 소정의 미끄러짐 하중을 확보하는데 있어 용이함을 알 수 있었다. 한편. 숏블라스트 및 징크리치 프라이머 시험편 모두 직경 26mm의 과대공에서의 미끄러짐 계수의 차이는 표준공과 비교하여 거의 없는 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.219-225
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• 2015

선박 분야에서 이산화탄소($CO_2$) 배출을 줄이고 연료 효율을 높이기 위한 방법의 하나로 항해하는 선박의 공기 저항을 줄이기 위한 에어 스포일러를 장착하는 방안이 검토될 수 있다. 본 연구에서는 대형 선박에 적용될 수 있는 복합재 에어 스포일러의 체결부를 설계하고, 이에 대한 정적, 피로강도를 평가하였다. 하중은 선박의 운항 중 발생하는 청파(Green Water Pressure) 0.1 MPa이 에어 스포일러에 수직하게 가해지는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러는 유리섬유 면재에 발사 코어를 갖는 샌드위치 형태로 제작하였고, 여러 개의 샌드위치 패널이 셀(Cell) 형태로 강(Steel) 프레임에 볼트로 체결되는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러와 프레임의 체결부는 베어링 파손을 가지도록 설계하고, 정적(베어링) 시험과 피로(4점 굽힘) 시험을 수행하였다. 시험 결과 개발된 에어 스포일러는 정해진 외부하중을 견딜 수 있는 충분한 안전여유를 갖는 것을 확인하였다. 개발된 에어 스포일러는 조만간 대형 상업용 선박에 적용될 예정이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권1호통권38호
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• pp.23-31
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• 1999

결합부위의 해석을 위하여, 계산 효율과 정확성이 모두 뛰어난 단순모델의 사용이 필요한 경우가 많다. 이 단순모델은 결합부위의 특성을 잘 묘사하는 파라미터들로 구성된다. 이들 파라미터의 값은 실험을 통하여 얻어지게 된다. 따라서 단순모델은 실험에서 사용된 하중하에서는 결합부위의 거동을 잘 묘사하지만, 그외 다른 하중하에서는 결합부위의 거동을 어느 정도 구현할지 알 수 없다. 따라서 단순모델의 정확성을 객관적으로 얻을 수 있는 방법이 필요하게 된다. 본 연구에서는 역최적화 (antioptimization) 개념으로 최악의 하중조건을 정의하여, 이 하중하에서 단순모델의 정확성을 평가하는 방법을 제시하였다. 최악의 하중조건 하에서, 용접으로 체결된 3차원 결합부위의 단순모델과 2차원 구조물에서의 결합부위 단순모델의 정확성을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제29권3호
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• pp.117-124
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• 2016

본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1239-1243
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• 2014

탄소섬유 강화플라스틱은 비강도, 비강성이 크고, 높은 감쇠 특성과 중량감소 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 탄소섬유 강화플라스틱은 재료의 적층각 또는 적층 순서에 따라 기계적 특성 차이가 크다. 또한 인장과 굽힘과 같은 하중을 받을 때 금속과 달리 파괴 예측이 어렵다. 본 연구에서는 최근 실생활에 밀접한 휴대용 스마트기기에 CFRP 적용을 위한 외부 충격에 정형화, 최적화 설계방식을 제시하고자 한다. CFRP 를 적층각도별 기계적 특성을 얻고자 인장실험을 하였고, 각 적층각도별 체결 특성을 얻고자 판에 탭 가공 후 토크 측정기를 이용하여 풀림 토크와 체결토크를 측정하였다. 위 두 실험에 비교 분석하여 최적의 조건을 찾고자 한다. 인장실험에서 적층각이 Woven 시편에서 강도와 강성 값이 가장 우수하였다. 또한 복합재료에서는 기지와 적층배열 때문에 풀림방지 코팅나사의 효과를 보기 힘들다. [$0_8/+45_2/-45_2/90_8$]s 에서 체결력이 가장 우수했으나, 인장응력이 상대적으로 낮았다. 핸드폰에 적용을 위해 인장 특성과 체결력을 모두 충족하는 최적의 시편은 Woven 이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권4호
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• pp.1-9
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• 2002

항공기 동체에 널리 사용되고 있는 기계적 체결은 응력집중 및 접촉압력 등으로 인해 체결부로부터의 균열발생 가능성이 상대적으로 높다. 본 연구에서는 가중함수법을 적용하여 기계적 체결부에 존재하는 경사진 타원형 모서리균열의 표면점과 최심점에서의 혼합모드 응력확대계수 해석을 수행하였다. 가중함수에 포함된 미정계수들은 기준하중에 대한 유한 요소해석으로부터 구하였다. 경사각에 따른 응력확대계수의 변화를 해석하여 모드 I 응력 확대계수가 최대가 되는 임계 경사각을 결정하였고, 간극의 크기와 균열깊이가 임계 경사각에 미치는 영향을 조사하였다.

• Composites Research
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• 제25권3호
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• pp.65-69
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• 2012

본 논문에서는 금속 핀으로 보강된 일체성형 복합재 단일겹침 체결부에 대해, 보강 핀이 체결부의 파손거동에 미치는 영향을 시험으로 연구하였다. 핀의 지름(0.3, 0.5, 0.7 mm)과 밀도(0.5, 2.0, 4.0%)를 달리하여 총 6종류의 시편을 제작하였다. 복합재료와 보강핀은 각각 Toray사의 일방향 탄소-에폭시 프리프레그 T700-12K-31E#2510와 스테인리스 강이다. 핀 밀도가 매우 낮은 한 경우(0.5%)를 제외하고는, 모든 체결부에서 두께방향 핀의 보강으로 인해 초기균열의 발생이 더 빨라지는 것으로 나타났다. 그러나 극한강도는 최대 45%까지 증가하고, 특히 접착면의 완전한 분리 후에도 대변형 상태에서 핀이 추가적인 하중을 지지함으로써, 구조물이 안정적 파괴거동을 갖도록 하는 것을 확인하였다.