• 대한기계학회논문집B
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• 제33권12호
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• pp.1007-1013
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• 2009

The purposes of this study are to evaluate the power performance through CFD analysis and structural integrity through uni-directional FSI analysis in aerodynamic design and structure design of wind turbine blade. The blade was designed to generate the power of 2MW under the rated wind speed of 11 m/s, consisting of NACA 6 series, DU series and FFA series airfoil. The inside section of the blade was designed into D-spar structure and circular stiffener was placed to reinforce the structural strength in the part of hub. CFD analysis with the application of transitional turbulence model was performed to evaluate the power performance of blade according to the change of TSR and 2.024MW resulted under the condition of rated wind speed. TSR of 9 produced the maximum power coefficient and in this case, Cp was 0.494. This study applied uni-directional FSI analysis for more precise evaluation of structural integrity of blade, and the results of fiber failure, inter fiber failure and eigenvalue buckling analysis were evaluated, respectively. For the evaluation, Puck's failure criteria was applied and the result showed that fiber failure and inter fiber failure did not occur under every possible condition of the analysis. As a result, power performance and structural integrity of 2 MW blade designed in this study turned out to satisfy the initial design goals.

• Wind and Structures
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• 제29권4호
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• pp.247-270
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• 2019

Wind-resistant design of existing cooling tower structures overlooks the impacts of rainfall. However, rainstorm will influence aerodynamic force on the tower surface directly. Under this circumstance, the structural response of the super-large cooling tower (SLCT) will become more complicated, and then the stability and safety of SLCT will receive significant impact. In this paper, surrounding wind fields of the world highest (210 m) cooling tower in Northwest China underthree typical wind velocities were simulated based on the wind-rain two-way coupling algorithm. Next, wind-rain coupling synchronous iteration calculations were conducted under 9 different wind speed-rainfall intensity combinations by adding the discrete phase model (DPM). On this basis, the influencing laws of different wind speed-rainfall intensity combinations on wind-driving rain, adhesive force of rain drops and rain pressure coefficients were discussed. The acting mechanisms of speed line, turbulence energy strength as well as running speed and trajectory of rain drops on structural surface in the wind-rain coupling field were disclosed. Moreover, the fitting formula of wind-rain coupling equivalent pressure coefficient of the cooling tower was proposed. A systematic contrast analysis on its 3D distribution pattern was carried out. Finally, coupling model of SLCT under different working conditions was constructed by combining the finite element method. Structural response, buckling stability and local stability of SLCT under different wind velocities and wind speed-rainfall intensity combinations were compared and analyzed. Major research conclusions can provide references to determine loads of similar SLCT accurately under extremely complicated working conditions.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.139-145
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• 2019

이 논문은 복합 입체형 트러스 단위구조체에 대한 강도 및 강성을 연구하였다. 사용된 모델은카고메 모델과 정육면체 트러스 모델을 합한 core-filled 모델이다. 해석을 위해 사용한 재질 특성은 304 스테인레스 스틸로 탄성계수는 193GPa, 항복응력 215MPa이다. 이론식은 깁슨-애쉬비의 상대탄성 관계식을 바탕으로 이론식을 유도하였고, 상용도구인 Deform 3D를 사용하여 해석을 실시하였다. 결론적으로 이 단위모델에 대한 상대탄성력은 상대밀도의 1.25배와 상수 계수값과 상관관계를 형성하고, 탄성은 기공과 반비례한다. 그리고, 상대압축강도는 상대밀도와 1.25배의 상관관계를 이룬다. 이에 대한 증명은 실제 실험을 해야 하겠으며, 유도한 이론 관계식은 굽힘과 좌굴등의 기계적 거동을 추가로 고려해야 한다. 앞으로 입체공간의 구조에 따른 탄성 및 응력에 대해 지속적인 연구가 진행될 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.71-83
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• 2009

숏크리트는 터널에서 적용되는 요요한 주지보재이다. 숏크리트의 품질평가는 터널의 안전한 시공과 효과적인 운영을 위한 핵심 요소이다. 숏크리트가 암반에 적절히 타설되었다 하더라도, 막장 및 벤치부에서의 발파, 수축, 지반의 변형 등으로 인해 숏크리트 균열발생 및 배면공동 등의 문제를 야기한다. 본 논문에서는 비파괴 시험인 충격 반항 기법(Impact-Echo) 및 지하레이다 탐사(GPR)를 이용하여 경임에 타설된 숏크리트 배면의 접착상태를 평가하고자 하였다. 기존의 수치해석 연구에 대한 검증과 더불어 현장 적용성에 대한 검토를 위해 실험적 연구를 수행하였다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실 및 공동 조건으로 구분할 수 있다. 실내 실대형 시험체에 이 세 가지 숏크리트 접착상태를 조사하였다. 충격반향시험으로부터 획득된 신호는 시간영역, 주파수 영역, 및 시간-주파수 영역에서 각각 분석되었다. 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었으며, 그 결과는 기존의 수치해석 연구로부터 획득한 신호특성과 잘 부합하였다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 다음과 같은 특징들을 나타낸다. 즉, 주파수 영역에서 자기스펙트럼밀도가 커지며, 기하학적 감쇠비는 감소하고, 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타내며, 숏크리트 두께가 얇을수록 그 공진시간이 길어진다. 또한 본 연구에서 제시한 상관계수를 이용하여 숏크리트의 접착상태를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구 결과를 바탕으로 숏크리트의 접착상태를 평가할 수 있는 평가 기법 및 평가 기준을 제안하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제40권6호
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• pp.254-257
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• 2007

TiN coating on tool steel has been widely used for the improvement of durability of tools. In this work, radical nitriding(RN) is carried out on SKD61 at $450^{\circ}C$ for 5 hours in the ammonia gas pressure $2.7{\times}10^3\;Pa$. The TiN coating is carried out by arc ion plating(AIP) with the process parameters: arc power 150 A, bias voltage -50V, coating time 40 minutes and nitrogen gas pressure $4{\times}10^3\;Pa$. Hardness, elastic modulus, friction coefficient and adhesion of TiN coating on substrates of both TiN/SKD61 and TiN/RN SKD61 coatings are investigated comparatively. The primary crystalline faces of TiN surface are(200) and(111) for TiN/SKD61 and TiN/RN SKD61 respectively. In addition to the primary phase, Fe phase exists in TiN/SKD61 coating, but not in TIN/RN SKD61. The hardness of TiN/RN SKD61 is about 700 Hv, 250 Hv(56%) higher than that of TiN/SKD61 at the near interface of TiN and substrates. At the TiN surface, hardness of TiN/RN SKD61 is 2,149 Hv, 71 Hv(3%) higher than that of TiN/SKD61. The elastic modulus of TiN coating is improved to 26.7 GPa(6%) by radical nitriding. The adhesion is improved by the RN coating showing no spalling. buckling and chipping on the scratch test track which are shown on the non-RN TiN/SKD61.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.281-288
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• 2008

콘크리트와 강재의 특성을 살린 복합구조 교량에 있어서 새로운 구조 형식인 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량은 시공성 및 경제적인 측면에서 우수한 장점이 있다. 그러나 이와 관련된 기존 연구는 전단 좌굴에 대한 복부 파형강판의 거동 및 접합부의 형상 개발과 관련하여 한정된 측면이 있으며, 교량 자체로서의 비틀림 거동에 대한 연구는 다소 부족한 실정으로 합리적인 비틀림 해석모델의 개발과 거동 예측에 대한 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량에 대하여, 공간트러스 모델을 이용한 Rausch의 제안식과 RC 요소의 연화효과가 고려된 평형 방정식, 적합 조건식을 활용하고 복부 파형강판 구조 형태에 의하여 추가적으로 고려해야 할 구성 방정식과 모델, 제안식 등을 적용한 비틀림 해석모델을 제시하고 기존에 수행된 부재 실험결과와의 비교를 통하여 해석모델의 합리성을 검토하였다. 또한 복부 파형강판 PSC 박스의 비틀림 거동에 영향을 미치는 프리스트레싱 힘과 콘크리트 압축강도를 변수로 한 해석을 진행하였으며, 제안된 비틀림 해석모델을 이용하여 복부 파형 강판과 프리스트레스 된 콘크리트 부재의 단면 형상비(H/B)에 따른 해석을 수행하여 보다 합리적인 비틀림 정수와 이와 관련한 수정식을 제안하였다.