• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권3호
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• pp.329-345
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• 2017

This paper devoted to study dynamic interaction between crack and inclusion or void by developing the eXtended Finite Element Methods (XFEM). A novel XFEM approximation is presented for these structures containing multi discontinuities (void, inclusion, and crack). The level set methods are used so that elements that include a crack segment, the boundary of a void, or the boundary of an inclusion are not required to conform to discontinuous edges. The investigation covers the effects of a single circular or elliptical void / stiff inclusion, and multi stiff inclusions on the crack propagation path under dynamic loads. Both the void and the inclusion have a significant effect on the dynamic crack propagation path. The crack initially curves towards into the void, then, the crack moves round the void and propagates away the void. If a large void lies in front of crack tip, the crack may propagate into the void. If an enough small void lies in front of crack tip, the void may have a slight or no influence on the crack propagation path. For a stiff inclusion, the crack initially propagates away the inclusion, then, after the crack moves round the inclusion, it starts to propagate along its original path. As ${\delta}$ (the ratio of the elastic modulus of the inclusion to that of the matrix) increases, a larger curvature of the crack path deflection can be observed. However, as ${\delta}$ increases from 2 to 10, the curvature has an evident increase. By comparison, the curvature has a slight increase, as ${\delta}$ increases from 10 to 1000.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권1호
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• pp.111-127
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• 2020

The goal of this study is to fill this apparent gap in the area about investigating the effect of porosity distributions on vibrational behavior of FG sectorial plates resting on a two-parameter elastic foundation. The response of the elastic medium is formulated by the Winkler/Pasternak model. The internal pores and graphene platelets (GPLs) are distributed in the matrix either uniformly or non-uniformly according to three different patterns. The model is proposed with material parameters varying in the thickness of plate to achieve graded distributions in both porosity and nanofillers. The elastic modulus of the nanocomposite is obtained by using Halpin-Tsai micromechanics model. The annular sector plate is assumed to be simply supported in the radial edges while any arbitrary boundary conditions are applied to the other two circular edges including simply supported, clamped and free. The 2-D differential quadrature method as an efficient and accurate numerical approach is used to discretize the governing equations and to implement the boundary conditions. The convergence of the method is demonstrated and to validate the results, comparisons are made between the present results and those reported by well-known references for special cases treated before, have confirmed accuracy and efficiency of the present approach. It is observed that the maximum vibration frequency obtained in the case of symmetric porosity and GPL distribution, while the minimum vibration frequency is obtained using uniform porosity distribution. Results show that for better understanding of mechanical behavior of nanocomposite plates, it is crucial to consider porosities inside the material structure.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.121-131
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• 1986

?(warping)의 효과(効果)가 포함된 원형곡선부재(圓形曲線部材)의 부재강도(部材剛度)매트릭스를 미분방정식(微分方程式)의 해석적(解析的)인 해(解)를 사용(使用)하여 유도(誘導)하고, 원형곡선부재(圓形曲線部材)의 변위법(變位法)에 의(依)한 정적탄성해석방법(靜的彈性解析方法)을 제시(提示)하였다. 예제(例題)를 통하여 얻어진 결과(結果)는 다른 방법(方法)에 의(依)한 해석결과(解析結果)와 잘 일치(一致)하고 있어, 본(本) 논문(論文)의 정당성을 입증하였고 원형곡선부재(圓形曲線部材)로 구성(構成)된 구조물(構造物)을 해석(解析)할 때 곡선좌표계(曲線座標系)를 사용(使用)하므로써, 한 절점에 연결된 양쪽 부재축(部材軸)의 접선(接線)이 일치(一致)한다면, 국부좌표계(局部座標系)로부터 전체좌표계(全體座標系)로의 변환(變換)이 필요(必要)없음을 보였다. 본(本) 논문(論文)에서 유도(誘導)된 이론(理論)은 P.S. 상자형(箱子桁)의 폐단면(閉斷面) 또는 부재평면(部材平面)과 수직(垂直)인 축(軸)에 대하여 대칭인 개단면(開斷面)을 갖는 수평원형곡선부재(水平圓形曲線部材)로 이루어진 구조물(構造物)의 엄밀(嚴密)한 해석(解析)에 적용(適用)할 수 있다.

• 한국표면공학회지
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• 제49권6호
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• pp.555-559
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• 2016

A biodegradable nanofiber scaffolds using electrospining provide fibrous guidance cues for controlling cell fate that mimic the native extracellular matrix (ECM). It can create a pattern using conventional electrospining method, but has a difficulty to generate one or more pattern structures. Femtosecond(fs) laser ablation has much interested in patterning on biomaterials in order to distinguish the fundamental or systemic interaction between cell and material surface. The ablated materials with a short pulse duration using femtosecond laser that allows for precise removal of materials without transition of the inherent material properties. In this study, linear grooves and circular craters were fabricated on electrospun nanofiber scaffolds (poly-L-lactide(PLLA)) by femtosecond laser patterning processes. As parametric studies, pulse energy and beam spot size were varied to determine the effects of the laser pulse on groove size. We confirmed controlling pulse energy to $5{\mu}J-20{\mu}J$ and variation of lens maginfication of 2X, 5X, 10X, 20X created grooves of width to approximately $5{\mu}m-50{\mu}m$. Our results demonstrate that femtosecond laser processing is an effective means for flexibly structuring the surface of electrospun PLLA nanofibers.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제42권4호
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• pp.119-126
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• 2012

Purpose: The aim of this study was to determine whether biphasic calcium phosphate (BCP) bone substitute with two different concentrations of Escherichia coli-expressed recombinant human bone morphogenetic protein 2 (ErhBMP-2) enhances new bone formation in a standardized rabbit sinus model and to evaluate the concentration-dependent effect of ErhBMP-2. Methods: Standardized, 6-mm diameter defects were made bilaterally on the maxillary sinus of 20 male New Zealand white rabbits. Following removal of the circular bony windows and reflection of the sinus membrane, BCP bone substitute without coating (control group) was applied into one defect and BCP bone substitute coated with ErhBMP-2 (experimental group) was applied into the other defect for each rabbit. The experimental group was divided into 2 subgroups according to the concentration of ErhBMP-2 (0.05 and 0.5 mg/mL). The animals were allowed to heal for either 4 or 8 weeks and sections of the augmented sinus and surrounding bone were analyzed by microcomputed tomography and histologically. Results: Histologic analysis revealed signs of new bone formation in both the control and experimental groups with a statistically significant increase in bone formation in experimental group 1 (0.05 mg/mL ErhBMP-2 coating) after a 4-week healing period. However, no statistically significant difference was found between experimental group 1 and experimental group 2 (0.5 mg/mL ErhBMP-2 coating) in osteoinductive potential (P<0.05). Conclusions: ErhBMP-2 administered using a BCP matrix significantly enhanced osteoinductive potential in a standardized rabbit sinus model. A concentration-dependent response was not found in the present study.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제34권1호
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• pp.36-48
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• 2008

To repair bone defects in the oral and maxillofacial field, bone grafts including autografts, allografts, and artificial bone are used in clinical dentistry despite several disadvantages. The purpose of this study was to evaluate new bone formation and healing in rat calvarial bone defects using hydroxyapatite (HA, $Ca_{10}[PO_4]_6[OH]_2,\;Bongros^{(R)}$, Bio@ Co., KOREA) and tricalcium phosphate (${\beta}-TCP,\;Ca_3[PO_4]_2$, Sigma-Aldrich Co., USA) mixed at various ratios. Additionally, this study evaluated the effects of type I collagen (Rat tail, BD Biosciences Co., Sweden) as a basement membrane organic matrix. A total of twenty, 8-week-old, male Sprague-Dawley rats, weighing 250-300g, were divided equally into a control group (n=2) and nine experimental groups (n=2, each). Bilateral, standardized transosseous circular calvarial defects, 5.0 mm in diameter, were created. In each experimental group, the defect was filled with HA and TCP at a ratio of 100:0, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 40:60, 30:70, 20:80, and 0:100 with or without type I collagen. Rats were sacrificed 4 and 8 weeks post-operation for radiographic (standardized plain film, Kodak Co., USA), histomorphologic (H&E [Hematoxylin and Eosin], MT [Masson Trichrome]), immunohistochemical staining (for BMP-2, -4, VEGF, and vWF), and elementary analysis (Atomic absorption spectrophotometer, Perkin Elmer AAnalyst $100^{(R)}$). As the HA proportion increased, denser radiopacity was seen in most groups at 4 and 8 weeks. In general radiopacity in type I collagen groups was greater than the non-collagen groups, especially in the 100% HA group at 8 weeks. No new bone formation was seen in calvarial defects in any group at 4 weeks. Bridging bone formation from the defect margin was marked at 8 weeks in most type I collagen groups. Although immunohistochemical findings with BMP-2, -4, and VEGF were not significantly different, marked vWF immunoreactivity was present. vWF staining was especially strong in endothelial cells in newly formed bone margins in the 100:0, 80:20, and 70:30 ratio type I collagen groups at 8 weeks. The calcium compositions from the elementary analysis were not statistically significant. Many types of artificial bone have been used as bone graft materials, but most of them can only be applied as an inorganic material. This study confirmed improved bony regeneration by adding organic type I collagen to inorganic HA and TCP mixtures. Therefore, these new artificial bone graft materials, which are under strict storage and distribution systems, will be suggested to be available to clinical dentistry demands.

• 대한소아치과학회지
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• 제27권2호
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• pp.370-378
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• 2000

심미성 수복재로서 임상에서 널리 사용되는 복합레진은 구강내에서 장기간 유지되도록 하기 위하여 그 물성을 향상시킬 필요가 있다. 복합레진의 단점 중 하나로 낮은 마모저항성을 들수 있으며, 이와 관련된 하나의 인자로 수복물의 표면하 분해(subsurface degradation)가 고려되고 있다. 본 연구에서는 알카리성 용액(0.1N NaOH)에 현재 임상에서 많이 이용되는 Clearfil APX (CL, Kuraray). Heliomolar (H,Vivadent), Surefil (S, Dentsply), Tetric Ceram (TC, Vivadent), TPH (Dentsply), Z100 (3M)의 6종의 복합레진을 보관하였을 때 각 제품의 분해저항성을 평가하고자 하였다. 각 제품당 3개의 시편을 제작하여 무게측정을 한 후 0.1N NaOH용액에 저장하여 $60^{\circ}C$에서 보관하였다. 2주후 제거하여 HCl로 중화, 세척 후 $60^{\circ}C$에서 건조하였다. 무게손실, 분해층 깊이, Si 농도등을 기준으로 분해저항성을 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 각 제품의 무게손실량은 $0.45\sim3.64%$ 까지 다양하며 Z100, TC, H, S, CL, TPH 순으로 많았다. 2. 각 제품의 표면하 분해층 깊이는 제품마다 다양하여, $10.85\sim73.38{\mu}m$의 범위였고, H, Z100, S, TC, TPH, CL 순으로 깊었다. 3. 각 제품으로부터 용출된 Si 양은 Z100군 2060ppm으로 가장 많고, H, TPH, CL, TC, S순으로 많았다. 4. 무게손실량과 표면하 분해층 깊이사이에 높은 상관관계를 보였다. (r=0.81, p,0.05) 5. 주사전자현미경하 관찰시 NaOH 용액에 보관한 후 레진기질과 필러사이의 결합의 파괴를 관찰할 수 있었다.

• 대한소아치과학회지
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• 제30권3호
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• pp.530-539
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• 2003

본 연구에서는 4종의 복합레진(Palpique Estelite, Filtek P 60, Spectrum, Charisma)을 선택하였다. 각 제품당 5개의 시편을 제작하여 무게 측정을 한 후, NaOH 용액에 2주 동안 보관하였고 1.23% HCl로 중화하고 세척, 건조시켜 무게 측정을 하였다. 주사전자현미경과 공초점 레이저 주사현미경으로 복합레진의 분해층 표면과 분해깊이를 관찰하였고, 분해 저항성은 용액내로 용출된 Si, Al, Ba의 농도를 근거로 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 각 제품의 무게손실량은 Palpique Estelite가 가장 많았고, Filtek P 60, Charisma, Spectrum 순이었다. 2. 각 제품의 표면하 분해층 깊이는 Filtek P 60이 가장 깊었고, Charisma, Palpique Estelite, Spectrum 순이었다. 3. Si 용출량은 Charisma가 가장 많았고, Spectrum, Palpique Estelite, Filtek P 60 순이었다. 4. 무게손실과 분해층 깊이 사이에는 높은 상관관계를 보였다(r=0.704, p<0.05). 5. 주사전자현미경 관찰시 NaOH용액에 보관한 후 레진 기질과 충전제 사이의 결합의 파괴 양상인 분해층 표면을 관찰할 수 있었고 공초점 레이저 현미경 관찰시 레진의 분해층 깊이를 관찰할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권2호
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• pp.189-196
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• 2001

광탄성법은 전체적인 응력장 해석을 위하여 가장 많이 사용되는 방법중의 하나이다. 광탄성법에서 주응력의 차이와 방향은 등색선과 등경선으로 나타난다. 재래식 방법으로는 주응력 방향은 평면 편광기의 편광자와 검광자를 동시에 회전시켜 수작업으로 측정하며, 이를 타디보간법이라 한다. 이러한 방법은 전체적인 응력장 해석시 매우 번거로우며 많은 시간이 걸린다. 재래식 광탄성법에서는 광탄성 프린지로부터 등경선을 분리시킬 수 없다. 본 연구에서는 광탄성이론을 Jones행렬로 나타내고 4단계와 8단계의 위상이동법에 대해서 기술하였다. 컴퓨터시뮬레이션을 통하여 압축하중을 받는 원형디스크의 광탄성 프린지로부터 등경선과 등색선을 분리시킬 수 있는 시험을 하였다. 디스크의 프린지는 응력-광 법칙에 의하여 생성하였다. 8단계 위상이동법으로 얻은 등경선과 등색선의 크기를 이론으로 계산한 값과 비교하였다. 컴퓨터 시뮬레이션으로부터 광탄성 프린지로부터 등경선과 등색선을 분리시킬 수 있는 가능성을 예시하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권6호
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• pp.62-71
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• 2013

TDOA (time difference of arrival)와 FDOA (frequency difference of arrival)를 동시에 사용하는 신호원 위치추정 방법은 단일 정보를 이용하는 경우에 비해 높은 정확도를 가지며 이동 신호원의 속도 추정이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 최근 종속 미지변수를 정의한 후 비반복적으로 해를 구하는 방법들이 제안되고 있으나 전자전 환경과 같이 수신단과 신호원 간의 거리가 상대적으로 먼 경우에는 추정 정확도가 낮고 모든 수신단 쌍이 동일한 기준 수신단을 공유하여야 한다는 운용상의 제약이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 비선형 LS 최적해를 반복계산을 통해 얻어내는 Gauss-Newton 기법을 적용하여 이동 신호원의 위치좌표와 속도벡터를 추정한다. 또한 이동 신호원의 위치와 속도 추정 결과를 효과적이고 정량적으로 분석하기 위해 CRLB (Cramer-Rao lower bound) 행렬을 각각의 부공간으로 분해하여 2차원 공간상에 독립된 CEP (circular error probable) 평면으로 도시한다. 모의실험을 통해 주어진 수신단 배치와 조합에서 이동 신호원의 위치 및 속도 추정 성능을 확인하고 분석 결과를 제시한다.