• 한국기계가공학회지
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• 제12권6호
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• pp.142-151
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• 2013

This study develops an automation system for metallic mold design that is applicable in forging non-axial symmetric parts. The metallic mold design program is used to design the metallic mold using two-dimensional axial symmetric metallic molds and to predict the stress concentration using finite element analyses. Then, the program redesigns the metallic mold using variables such as the optimal split diameter, maximum allowable inner pressure, fit tolerance, and stress distribution, which are calculated using the metallic mold design program. When the involute spur gear is forged, stress concentration occurs on the tooth root bounded at the symmetric surface. The SCM4 material is suitable for metallic molds because the stress is less than the yield strength of the insert and it acts on the tooth root regardless of the inner pressure. The metallic mold for forging non-axial symmetric parts can be designed through adjusting the magnitude of the contact pressure. The program developed in this study can be applied to metallic mold designs in involute spur gears of forging, which is an ordinary non-axial symmetric part.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.37-51
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• 2019

본 연구는 사질토 지반에서 수행되는 콘관입시험의 수치적 모사에 초점을 맞추고 있다. 지반은 한계상태 토질역학을 바탕으로 수정된 한계상태 Mohr Coulomb 소성 모델로 모사하였다. 한계상태 Mohr Coulomb 모델에서 팽창각은 상수가 아닌 현재상태와 한계상태 사이의 위상차의 함수로 표현된다. 수치적으로 콘관입시험은 대변위 해석을 요구하며, 이를 Lagrangian 유한요소법으로 해석하기 위해 관입 유도체 개념을 적용한 축대칭 조건 유한요소법을 이용하였다. 캘리브레이션 챔버에서 수행된 콘관입시험을 한계상태 Mohr Coulomb 모델을 이용하여 본 논문에서 제안된 유한 해석 기법을 적용한 결과, 실험 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권4호
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• pp.394-405
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• 2009

연구목적: 임플란트 경부의 치은관통부 형상이 주위골 응력분포에 미치는 영향에 대해 조사하고자 한다. 연구재료 및 방법: 높이 2.8 mm, 상부 직경 4 mm, 하부 직경 2.7 mm 인 직선형 치은관통부를 가지는 ITI의 일체형(one piece) 임플란트 (Straumann, Waldenburg, Switzerland)를 Base Model로 사용하여, 치은관통부 외형에 함몰부를 부여하여 곡선형으로 수정한 4개의 해석 모델 (Model-1, -2, -3, -4)을 설정하였다. Base Model을 포함, 모두 5개의 경우에 대해 축대칭 유한요소모델링을 통해 임플란트 장축에 평행인 수직 방향과 임플란트 장축에 $30^{\circ}$ 경사진 방향으로 각각 50 N의 힘이 작용할 때 발생되는 임플란트 주위골의 응력을 해석하여 비교하였다. 체계적인 응력비교를 위해 임플란트 주위에 19개의 절점을 응력 관찰점으로 선정하였으며, 경부 치밀골에 설정된 5개 관찰점의 응력으로부터 회귀분석법으로 임플란트/골 사이에서 생기는 최대응력값을 추정하여 정량적인 비교를 실행하였다. 결과: 최대 골응력은 치은관통부가 직선인 기본모델에서 가장 컸으며, 치은 관통부를 곡선으로 설계한 경우 응력이 감소되었다. 치은 함몰부가 클수록 응력감소 정도가 커졌으며 함몰부의 수직위치가 몸체부에 가장 가까운 Model-4에서 응력감소 정도가 전체의 약5%로 가장 컸다. 결론: 임플란트의 경부 형상은 골응력에 영향을 미치며, 이를 곡선형으로 함으로써 또한 그 함몰부를 몸체부에 근접하게 함으로써 경부골 응력감소를 효과적으로 도모할 수 있다.

• 대한치과보철학회지
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• 제49권4호
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• pp.316-323
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• 2011

연구 목적: 본 연구의 목적은 치과용 임플란트 나사산 디자인이 변연골 응력에 미치는 영향에 정량적인 분석을 하고자 한다. 연구 재료 및 방법: 외경 4.1 mm (경부직경 3.5 mm), 매식부 길이 10 m인 표준형 ITI 임플란트 시스템(ITI Dental Implant System; Straumann AG, Waldenburg, Switzerland)을 기본모델(대조모델)로 채택하고, 그 몸체의 나사산은 다른 임플란트 시스템에 채택되고 있는 삼각형, 사각형, buttres형 디자인을 가지는 가상의 해석모델을 4종 만들었다. 해석모델은 나사산 형태와 크기에 따라 (1) 모델 A (작은 삼각형 나사산), (2) 모델 B (큰 삼각형 나사산), (3) 모델 C (buttres형 나사산), 및 (4) 모델 D (사각형 나사산)로 구분하였다. 유한요소 모델링과 해석에는 NISA II/DISPLAY III (Engineering Mechanics Research Corporation, Troy, MI, USA) 프로그램을 사용하였다. Mesh 구성에는 NKTP type 34형 solid 요소(4각형 축대칭 요소, 요소당 절점수 8개)를 사용하여 임플란트 장축과 평행한 축대칭 하중은 물론 장축과 경사각을 갖는 비축대칭 하중조건을 모두 해석할 수 있도록 하였다. 임플란트의 표면으로부터 각각 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 mm 떨어진 위치에 5개의 응력관찰점(stress monitoring point)을 설정 하여 기록된 응력 값으로부터 회귀분석을 통하여 변연골 응력 최대값(peak stress)을 정량화하였다. 해석에 사용한 하중 조건은 2가지로, 임플란트 축에 평행한 수직하중 100 N과 임플란트 축과 $30^{\circ}$를 이루는 경사력 100 N 조건이었다. 결과: 임플란트 경부와 접하고 있는 인접 변연골에 응력집중현상이 보이고 있었으며, 그 양상은 임플란트 나사산 디자인과 무관하게 거의 유사하게 관찰되었다. 수직력 100 N 조건에서 산출된 변연골 최대응력값은 대조모델과 실험모델 A, B, C, D에서 7.84, 6.45, 5.96, 6.85, 5.39 MPa이었고, 경사력 조건에서는 각각 29.18, 26.45, 25.12, 27.37, 23.58 MPa이었다. 결론: 임플란트 나사산의 디자인은 변연골의 응력에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

• 한국농공학회지
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• 제40권5호
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• pp.91-99
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• 1998

The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form and boundary conditions as well as arbitrary general type of loading. Therefore, the stress and analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. A wide variety of numerical methods have been applied to the governing differential equations for spherical and cylindrical structures with a few results applicable to practice. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range and the influence of geometry changes on the response is also significant in many cases. Therefore both material and geometric nonlinear effects should be considered. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical shell. For these purposes, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic static and dynamic response. Geometrically nonlinear behaviour is taken into account using a Total Lagrangian formulation and the material behaviour is assumed to elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behaviour of the material. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows : The dynamic characteristics with a/H. 1) AS the a/H increases, the amplitude of displacement in creased. 2) The values of displacement dynamic magnification factor (DMF) were ranges from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses were range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.3 to 2.6, and the values of DMF of stress were larger than that of displacement. The dynamic characteristics with t/R. 5) With the thickness of shell decreases, the amplitude of the displacement and the period increased. 6) The values of DMF of the displacement were ranged from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.1 to 2.2.

• 한국농공학회지
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• 제40권3호
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• pp.113-121
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• 1998

The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form. Therefore, the stress analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical Shell. For these purpose, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic dynamic response. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows: 1. The dynamic characteristics with a/H, 1) As the a/H increases, the amplitude of displacement increased. 2) The values of displacement Dynamic Magnification Factor (DMF) range from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell range from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point of shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell range from 2.3 to 2.6, the values of DMF of stress were larger than that of displacement. 2. The dynamic characteristics with t/R, 1) With the decrease of thickness of shell decreses, the amplitude of the displacement and the period increased. 2) The values of DMF of the displacement were range from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were range from 2.1 to 2.2.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권9호
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• pp.33-41
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• 2015

사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 산정할 수 있다. 하지만 수직하중 작용 시 나타나는 주면마찰력 감소와 선단지지력 증가의 특징을 정확하게 고려할 수 있는 설계식이 없으며, 실제와 같은 사질토 지반의 비관련흐름 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 원형 버킷기초의 수직지지력을 다양한 지반 마찰각과 기초 크기에 대하여 산정하였다. 해석 결과의 극한지지력을 주면마찰력과 선단지지력으로 분리하여 특징을 분석한 후 각각의 설계식을 도출하였다. 버킷기초의 주면마찰력은 선단지지력에 비해 크기가 매우 작고 말뚝 설계식과 차이가 근소하므로 이를 동일하게 사용하였다. 주면마찰력의 영향으로 얕은기초의 지지력보다 증가하는 버킷기초의 선단지지력은 기존의 설계식을 수정하여 적용할 수 있도록 해석 결과를 토대로 새로운 형상-깊이계수($s_q{\cdot}d_q$)를 제안하였다. 또한 관련흐름법칙을 적용하여 제안된 기존의 얕은기초 형상계수와 깊이계수는 실제 사질토 지반에서의 지지력을 과대예측하므로 비관련흐름 특성을 반영한 형상-깊이계수를 사용하여 지지력을 예측해야 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권12호
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• pp.5-15
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• 2022

이중 강-콘크리트 합성말뚝의 설계를 위한 지지력 평가 방법이 정립되지 않아 기존 강관말뚝 설계 지지력식이 활용되고 있다. 그러나 이들 설계식 간 지지력 예측 결과가 상이할 뿐만 아니라 일반적으로 가장 보수적인 결과를 채택하게 된다. 이러한 말뚝 지지력 평가방법은 설계의 신뢰성 및 경제성을 낮추게 된다. 본 논문은 수직하중을 받는 이중 강관 내 콘크리트 채움된 신형식 합성단면(DSCT) 말뚝의 역학적 거동을 수치해석적으로 조사하고, 여러 DSCT 말뚝 조건변화에 따른 연직지지력을 분석하였다. DSCT 말뚝 및 인접지반에 대한 축대칭 유한요소모델을 생성하였고, 이를 활용해 근입깊이, 말뚝 선단 채움재 강성, 말뚝 선단 채움재 높이, 기반암층 종류 변화에 따른 영향을 분석하였다. 또한 해석결과를 말뚝 설계 실무에서 주로 사용하는 선단 지지력 평가식과 비교하여 합성말뚝에 대한 기존 강관말뚝 지지력 산정식의 활용 가능성을 검토하였다.