• 대한기계학회논문집A
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• 제25권2호
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• pp.250-263
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• 2001

The up and down speed of heddle frames that produce woven cloth by insertion of weft yarns between warp yarns has been increased recently much for productivity improvement, which induces higher inertial stresses and vibrations in the heddle frame. the heddle frame is required to reduce its mass because the heddle frame contributes the major portion of the stresses in the heddle frames during accelerating and decelerating. Conventional aluminum heddle frames have fatigue life of around 5 months at 550rpm due to their low fatigue flexural strength as well as low bending stiffness. In this work, since carbon/epoxy composite materials have high specific fatigue strength(S/p), high specific modulus(E/p), high damping capacity and sandwich construction results in lower deflections and higher buckling resistance, the sandwich structure composed of carbon/epoxy composite skins and polyurethane foam were employed for the high-speed heddle frame. The design map for the sandwich beams was accomplished to determine the optimum thickness and the stacking sequences for the heddle frames. Also the effects of the number of ribs on the stress of the heddle frame were investigated by FEM analyses. Finally, the high-speed heddle frames were manufactured with sandwich structures and the static and dynamic properties of the aluminum and the composite heddle frames were tested and compared with each other.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1299-1304
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• 2010

압연실험을 통해서 폭 방향 변형 편차가 존재하는 실리콘 강판의 가공파손을 고찰하였다. 폭 방향 변형 편차는 강판에 웨이브를 발생시키고 압연방향으로 소재의 에지 부위(혹은 센터 부위)에 인장(혹은 압축)을 준다. 실제 압연기에서 발생하는 웨이브를 실험실적으로 구현하기 위해서 공형롤을 설계 및 제작하였다. 실험에 사용한 소재는 고-실리콘(약 3%) 강판이다. 본 실험을 통해서 센터 웨이브에 의해 발생되는 에지 부위 인장응력이 가공파손에 가장 지배적인 요인이라는 것이 제시되었다. 센터 웨이브를 일으키는 폭 방향 변형 편차의 정도에 따라 에지 파손과 지그재그 형태의 시편 중심 절손을 유발한다는 결과도 도출하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제5권4호
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• pp.640-645
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• 2010

This paper describes the power generating property of hydrothermally grown ZnO nanorods on a flexible polyethersulfone (PES) substrate. The piezoelectric currents generated by the ZnO nanorods were measured when bending the ZnO nanorod by using I-AFM, and the measured piezoelectric currents ranged from 60 to 100 pA. When the PtIr coated tip bends a ZnO nanorod, piezoelectrical asymmetric potential is created on the nanorod surface. The Schottky barrier at the ZnO-metal interface accumulates elecntrons and then release very quickly generating the currents when the tip moves from tensile to compressed part of ZnO nanorod. These ZnO nanorods were grown almost vertically with the length of 300-500 nm and the diameter of 30-60 nm on the Ag/Ti/PES substrate at $90^{\circ}C$ for 6 hours by hydrothermal method. The metal-semiconductor interface property was evaluated by using a HP 4145B Semiconductor Parameter Analyzer and the piezoelectric effect of the ZnO nanorods were evaluated by using an I-AFM. From the measured I-V characteristics, it was observed that ZnO-Ag and ZnO-Au metal-semiconductor interfaces showed an ohmic and a Schottky contact characteristics, respectively. ANSYS finite element simulation was performed in order to understand the power generation mechanism of the ZnO nanorods under applied external stress theoretically.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.101-108
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• 2008

본 연구에서는 철근과 같은 기계적 맞물림 현상을 활용하기 위하여 이형리브가 형성되어 있는 GFRP 보강근을 제작하여 철근대체 재료로 사용하기 위해 FRP 보강근의 부착성능을 규명하고자 한다. 하지만 지금까지 많은 기존 연구자들이 부착성능에 대한 실험으로 단순 1방향(수직, 수평)인장실험으로 철근과 콘크리트 또는 FRP 보강근과 콘크리트사이의 부착특성을 고찰하여 두 재료 사이의 부착-슬립에 관한 제안식을 도출해왔다. 국내에서는 아직까지 GFRP 보강근의 부착에 대한 관심이 증대대고 있는 실정이지만 피로부착에 관한연구는 미흡한 편이이어서 GFRP 보강근의 피로 연구가 필요로 하다. 본 연구에서는 BRITISH STANDARD에서 규정하고 있는 방법에 의하여 휨 부착 시험체를 제작하여 정적 휨 부착실험 최대파괴하중의 70% ~ 90%의 하중으로 반복하중재하 후 정적실험을 통하여 GFRP로 보강된 콘크리트 피로부착 성능을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.60-67
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• 2020

최근 HPFRCC의 구조 거동에 대한 연구가 많이 이루어져 왔으나, 휨 거동에 대한 연구가 주로 수행된 반면, 전단 거동에 대한 연구는 많이 부족한 상황이다. 이 연구에서는 전단 철근이 없는 HPFRCC 보 부재의 전단 강도를 합리적으로 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 모델을 개발하기 위해 HPFRCC 보 부재를 휨 모멘트에 저항하는 상·하현재와 전단력에 저항하는 복부 전단 요소로 간단히 이상화하였다. 이후 HPFRCC의 인장 거동 특성을 바탕으로 전단 파괴 시 복부 전단 요소의 주압축대 기울기 및 전단 응력을 산정하였으며, 이로부터 HPFRCC 보부재의 전단 강도를 산정할 수 있는 모델을 제안하였다. 제안 모델의 검증을 위해 기존의 전단 파괴된 48개의 HPFRCC 보 부재의 실험 결과와 비교하였다. 실험과 비교한 결과, 제안 모델이 실제 전단 강도를 평균 1.045, 변동계수 0.125로서 상당히 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다. 이 연구의 주요 내용은 향후 HPFRCC가 적용되는 부재 또는 구조물에 대한 관련 연구 및 설계에 유용할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1489-1495
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• 2012

본 논문에서는 부유식 플랫폼의 동적 거동을 고려하여 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석을 수행하였다. 풍력 발전기는 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브 그리고 3 개의 블레이드로 구성된다. 타워는 3 차원 빔 요소를 사용하여 탄성체로 모델링하여 탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동 방정식을 구성하였다. 회전하는 블레이드에는 블레이드 요소 운동량 이론에 따라 계산된 공기역학적 힘이 적용되었고, 부유식 플랫폼에는 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘 그리고 계류력이 적용되었다. 타워의 구조 동역학적 거동을 수치적으로 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 굽힘 모멘트와 응력을 산출하고 허용치와 비교하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.575-584
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• 2014

본 연구에서는 NREL 5MW 풍력발전기 타워 설계 모델을 다물체 동역학과 신뢰성 기반 최적 설계를 이용하여 최적화하는 연구를 수행하였다. 타워 모델은 티모센코 빔 이론을 이용하여 얻은 동특성을 내포한 링크와 조인트로 이루어진 수학적 모델로 표현하였다. 최적화 문제에서는 높이가 일정한 타워에서 두께, 내 외곽 지름이 변할 때 나타나는 민감도 변화를 비교하여 결과를 도출하였으며, 비교 기준으로 굽힘 응력과 좌굴 안정성을 사용하였다. 일계 이차 모멘트법을 이용한 최적화 알고리즘에서 얻은 최종 모델은 유한요소법을 이용한 정하중 해석에서 최대 응력 분포를 이용한 안전성을 고려를 통해 유효성을 검증하였다. 본 연구 방법을 통해 동역학적 모델과 유한요소 모델간의 연계성을 확인하고, 낮은 타워 설치 비용으로 더 강건한 시스템을 구축할 수 있는 설계 방향을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.529-541
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• 2004

콘크리트 충전 강관에 대한 기존의 연구는 단일 압축상태, 휨모멘트 상태, 편심 압축력 상태의 연구만이 행해 졌을 뿐 압축력과 비틀림이 조합된 응력 상태에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT 부재의 거동에 대한 특성을 살펴보고 합리적인 해석법을 연구하였다. 원형 CFT부재가 압축력과 비틀림을 받을 경우의 압축 강도와 비틀림 강도를 결정하는데 중요 요소인 구속효과와 부착 응력에 의한 스파이럴 효과를 본 모델에 고려하였다. 이를 위하여 단일 압축응력을 받을 경우 원형 강관에 의해 구속된 콘크리트 코어에 대한 연구가 선행되었다. 또한 비틀림을 받을 경우는 비틀림에 의한 크랙이 콘크리트의 표면을 따라 발생하게 된다. 크랙 발생이후 비틀림을 계속 받게 되면 크랙은 나선형태로 진전되어 콘크리트가 솟아 나오려 하나 강관과 콘크리트 사이의 부착 응력에 의해 억제 되게 된다. 이러한 이유 때문에 코어 콘크리트는 압축응력을 받게 되고 강관만 인장응력을 받게 되는데 이러한 영향 효과를 실제적으로 고려하였다. 연구 결과는 기존의 실험결과와 비교하였으며 제안된 이론은 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT부재의 실제 거동을 합리적으로 설명하고 있다.

• Earthquakes and Structures
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• 제19권4호
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• pp.273-286
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• 2020

The pile group foundation is widely used for gravity pier of high-speed railway bridges in China. If a moderate or strong earthquake occurs, the pile-surrounding soil will exhibit obvious nonlinearity and significant pile group effect. In this study, an improved pushover analysis model for the pile group foundation with consideration of pile group effect is presented and validated by the quasi-static test. The improved model uses simplified springs to simulate the soil lateral resistance, side friction and tip resistance. PM (axial load-bending moment) plastic hinge model is introduced to simulate the impact of the axial force changing of pile group on their elastic-plastic characteristics. The pile group effect is considered in stress-stain relations of the lateral soil resistance with a reduction factor. The influence factors on nonlinear characteristics and plastic hinge distribution of the pile group foundation are discussed, including the pier height, longitudinal reinforcement ratio and stirrup ratio of the pile, and soil mechanical parameters. Furthermore, the displacement ductility factor, resistance increase factor and yielding stiffness ratio are provided to evaluate the seismic performance of soil-pile system. A case study for the pile group foundation of a railway simply supported beam bridge with a 32 m-span is conducted by numerical analysis. It is shown that the ultimate lateral force of pile group is not determined by the yielding force of the single one in these piles. Therefore, the pile group effect is essential for the seismic performance evaluation of the railway bridge with pile group foundation.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.31-39
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• 2014

뼈대구조물의 강절점영역을 설계하기 위해서는 휨모멘트의 작용방향에 따른 절점영역 내부의 응력변화를 정확히 예측하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 다양한 형태의 헌치를 갖는 강절점영역의 설계에 있어서 현행의 도로교설계기준이 유용한지에 대해 검토하였다. 또한 선형탄성유한요소해석을 통해 휨모멘트의 작용시의 헌치를 갖는 절점영역내부의 응력상태를 파악한 다음, 이를 바탕으로 스터럿-타이 모델을 제안하였다. 본 연구를 통해 제안한 스터럿-타이 모델은 선형탄성유한요소와 동등수준의 정확도를 가지는 것을 확인하였고, 다양한 형태의 헌치를 갖는 강절점 영역의 보강철근 설계에 유용할 것으로 사료된다.