• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.57-65
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• 2011

본 연구에서는 3차원 개별요소해석 코드인 Particle Flow Code, $PFC^{3D}$(Itasca)를 이용, 조립재료의 실내 삼축압축시험에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행하였으며, 해석 모델과 개별요소를 대상으로 다양한 상사 조건에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행, 그 결과를 통해 각각의 스케일 조건이 최종 수치 모델링 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 개별요소 수치 모델링은 기존 2차원 모델링 대비 별도의 간극률 환산 없이 정확한 초기 조건 구현이 가능했으며, 응력-변형 및 체적변화 거동, 강도정수등에 있어 실내시험 결과와 유사한 수치 해석적 예측이 가능하였다. 해석 모델과 개별요소에 대한 다양한 상사비 조건별 수치 모델링 결과, 3차원 해석 시의 안정적 예측결과 도출 및 수치 시험실 활용에 대한 적정성을 확보하되, 해석시간 단축 및 해석 효율성 확보를 위해서는 해석 모델과 개별요소에 대한 적정 상사비 결정이 필요함을 알 수 있었다. 해석 모델의 크기와 개별요소의 입경크기를 변화시켜 개별요소 수치모델링을 수행한 결과, 대부분의 경우 전체적인 응력-변형 거동에 차이가 발생하였지만, 점착력과 내부 마찰각의 강도정수는 $D_{mod}/D_{gmax}$ < 10 조건에 유사한 결과를 보였으며, 개별요소 방법이 수치 시험실 기법을 이용한 강도정수 산정에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.68-75
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• 2022

본 연구에서는 PSC 구조물의 프리스트레스를 직접적으로 평가하기 위해 헤테로코어 광섬유를 활용하여 콘크리트의 변형량 계측을 기반으로 하는 새로운 센서모듈을 제안하고 성능실험을 수행하였다. 헤테로코어 광섬유는 전송로의 특정 부분이 구부러지면 광 손실이 발생하며, 곡률의 크기에 따라 광 손실량이 선형적으로 변한다. 센서모듈의 계측 성능과 광섬유의 적용성을 확인하기 위해 센서모듈에 변형을 발생시키며 광섬유를 통과하는 빛을 전력으로 변환하여 측정하였다. 센서모듈을 매립시킨 지름 15cm, 높이 35cm의 원주형 콘크리트 공시체에 최대 변형량 0.5mm을 0.12mm/min의 속도로 발생시키는 동안 광섬유를 통과한 빛은 변형과의 관계에서 0.9333의 선형성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이번 실험의 결과를 통해 헤테로코어형 광섬유를 활용한 센서모듈을 구조물에 매립하여 콘크리트 압축변형량 계측을 통해 PSC 구조물의 프리스트레스를 직접적으로 평가하는 것이 가능할 것으로 판단되며, 앞으로 진행될 PSC 부분 거더 모델 실험에 적용할 쉬스관 일체형 센서모듈 개발에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.167-174
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• 2022

이 연구의 목적은 감쇠능력이 우수한 재료로 구성된 DUS(damping-up system)의 동적특성을 평가하고 일반 행어볼트와의 성능을 비교하는데에 있다. 주요변수는 고무의 종류 및 경도(𝜂_H) 그리고 프리스트레스력(고무의 응력-변형률 관계에서 압축변형률(𝜂_R)로부터 환산된 값)이다. 동적특성은 고유진동수(𝜔_n), 최대 응답가속도(A_m), 증폭계수(𝛼_p), 최대 상대변위(𝚫_m) 및 감쇠비(𝜉_D)로부터 평가되었다. 실험결과 DUS의 A_m, 𝛼_p 및 𝚫_m 는 일반 행어볼트 보다 각각 46.3%, 46.6% 및 62.9% 낮았으며, 𝜉_D는 3.89배 높았다. 특히 DUS의 𝛼_p 는 평균 1.3으로서 KDS 41 17 00의 강성요소에서 제시하는 값과 비슷한 반면, 일반 행어볼트의 𝛼_p 는 2.45로 연성요소에서 제시하는 값과 비슷하였다. 결과적으로 DUS의 최적상세는 𝜂_H가 50인 NR(natural rubber)과 45인 EPDM(ethylene propylene diene monomer)을 권장하며, 이들의 𝜂_R는 5%로 추천한다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.53-58
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• 2023

PIC 설계 방법은 선행 유한요소해석을 통해 하중 유형을 나누어, 각 구간마다 하중 유형에 강한 복합재료의 적층 각도 순서를 배치하는 방법이다. 기존 연구에서는 효율적으로 구간을 나누기 위하여 PIC 설계 방법에 머신 러닝이 적용되었으며, 학습 데이터는 선행 유한요소해석 결과 값을 통해 전체 요소의 일부인 참조 요소에서의 인장, 압축 그리고 전단과 같은 하중 유형으로 나누어 라벨링 되었다. 하지만 좌굴에 대해 고려되지 않아서 좌굴 발생 시, 적절한 하중 유형으로 나눌 수 없기 때문에 이를 해결하기 위한 방법이 필요하다. 본 연구에서는 좌굴이 고려되기 위한 새로운 하중 유형 분석 방법을 기존의 PIC 설계에 적용하는 기법(PIC-NTL)이 제안되었다. 좌굴의 하중 분석은 각 플라이(Ply)별 응력 3축 특성을 통해 진행되었으며, 요소의 두께 방향으로 동일한 크기의 두 영역으로 나누어진 판단 영역 내에서 결정된 하중 유형을 통해 대표 하중 유형이 지정되었다. 학습 데이터의 특성 값은 참조 요소의 좌표, 라벨(Label)은 각 판단 영역의 대표 하중 유형으로 구성되었으며, 이 데이터를 통해 머신 러닝 모델이 학습되었다. 머신 러닝 모델의 성능에 영향을 미치는 하이퍼파라미터는 베이지안 알고리즘을 통하여 최적 값으로 튜닝되었다. 튜닝 된 머신 러닝 모델의 중 SVM 모델이 가장 높은 예측률과 ROC-AUC로 나타났으며, 해당 모델을 통해 예측된 데이터가 유한요소 모델에 매핑되었다. 기존에 제안된 PIC 설계 방법과 비교하기 위하여 사각관 형태의 모델을 압축시키는 유한요소해석이 진행되었으며, 본 연구에서 제안된 설계 방법이 강도와 에너지 흡수율에서 더 우수함이 검증되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.213-220
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• 2023

본 논문에서는 한국전통게임에 사용되는 접이식 종이구조물(이하 딱지)의 접이과정을 모델링하고 게임의 승리조건을 만족시키는 충돌조건을 유전알고리즘을 이용하여 산정하는 과정을 서술하였다. 딱지는 A4용지 2장으로 구성되는 것을 가정하였다. 접이과정은 강제경계조건을 부여하여 날개부분을 꼬임의 위치로 변형시키고 강체판의 강제경계조건을 이용하여 딱지를 압착하였다. 이후 복원력에 의한 완화해석을 수행하여 게임에 사용된 딱지의 형상과 응력상태를 구성하였다. 얻어진 동일한 2개의 딱지 중 타격딱지를 주어진 충돌위치로 강제변위에 의해서 이동시키고 주어진 충돌속력에 대한 충돌해석으로 게임의 진행과정을 해석하였다. 이 때 승리조건인 피격딱지의 반전을 일으키는 충돌조건을 산정하기 위하여 유전알고리즘을 이용한 최적화해석을 수행하였다. 이 과정에서 효율적인 해석을 위하여 충돌해석을 2단계로 나누고 1단계의 해석결과 피격딱지에 반전이 발생할 가능성이 있는 경우에만 2단계해석을 진행하였다. 1단계 해석에서 유전알고리즘의 적합함수는 피격딱지의 방향코사인이었고 2단계해석에서는 속도의 역수로 하여 전체적으로는 가장 낮은 충돌속력을 가지는 충돌조건을 찾아내고자 하였다. 해석수행결과 다양한 압착두께에 따른 최적의 충돌조건을 찾아 낼 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.77-85
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• 2007

본 연구에서는 준설토 및 Bottom ash를 동시에 재활용하기 위하여 개발된 복합지반재료의 역학적 특성을 고찰하였다. 본 실험에서 제작된 복합지반재료는 부산 신항 건설현장에서 채취한 준설토, 시멘트, 기포 및 삼천포 화력발전소에 서 발생한 Bottom ash로 구성되어졌다. 다양한 배합비로 제작된 복합지반재료의 역학적 특성을 고찰하고, 특히 Bottom ash 혼합에 의한 역학적 거동 특성을 조사하기 위하여 다양한 실내실험이 수행되어졌다. 복합지반재료에 대한 실험결과 응력-변형 관계와 일축압축강도는 배합조건에 크게 의존하는 것으로 나타났고, 특히 Bottom ash 혼합시 압축강도 및 응력-변형 곡선의 기울기가 증가하는 Bottom ash 보강효과를 확인하였다. 복합지반재료의 압축강도는 양생기간이 증가할수록 증가하며, 28일 강도는 7일 강도의 약 $1.7{\sim}1.8$배 증가하는 것으로 나타났다. 복합지반재료의 단위중량은 기포함량에 크게 의존하였다. 복합지반재료의 변형계수($E_{50}$)은 Bottom ash의 혼합으로 인해 강도가 증가함에 따라 증가되었다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권4호
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• pp.242-250
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• 2006

기계적 응력은 정상적인 발달과정 동안 조직의 항상성에 있어 중요한 역할을 한다. 기계적 응력은 치아 이동과 저작과 같은 상황을 포함한다. 치아 이동과 저작 중에 치주인대 섬유모세포는 기계적 자극을 감지하고 주위의 세포밖 물질과 생체분자 대사의 변동에 의해 반응을 보인다. 그러나 아직까지 기계적 응력 하에서 치주인대 세포에서 발현된 유전자에 관한 연구는 미비한 실정이다. 최근 기계적 응력이 초파리에 존재하는 UNC-50 유전자에 영향을 줄 수 있다고 보고되었다. 또한 UNC-50은 치은 섬유모세포와 비교해 치주인대 섬유모세포에서만 발현된다고 보고되었다. 본 연구에서는 간헐적 교정력 적용 시에 백서의 치아에서 일어나는 치근 및 치주 조직의 조직학적 변화와, UNC-50의 발현 양상을 면역조직학적 염색으로 조사하여 치주인대에서 기계적 응력과 UNC-50의 관련성을 알아보고자 하였다. Sprague-Dawely계 수컷 백서 12마리를 4마리씩 세 군으로 나누어 상악 우측 구치부에 NiTi closed coil spring을 사용하여 40 g 정도의 견인력이 발생하도록 하여 하루에 1시간씩 간헐적인 교정력을 적용한 후 1, 3, 5일 후 치주인대의 조직학적 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 조직학적 소견에서 상악 제1대구치 근심구개치근의 치근부 1/3에서 압박측은 안장측보다 더 좁은 치주인대공간을 보였고 교정력을 적용시킨 후 3일 후부터 인장측에서 백악모세포 활성으로 인한 백악질 침착이 관찰되었다. UNC-50은 인장측의 분화 중인 백악모세포에서 강한 발현을 보였다. Osteocalcin은 인장측에서 압박측에 비해 신생 백악질에 존재하는 분화 중인 백악모세포를 따라 강한 발현을 보였다. 이상의 연구결과는 UNC-50이 간헐적 교정력 즉 기계적 응력의 변화에 따른 백악모세포의 분화과정에 중요한 역할을 함을 나타낸다. 그러나 이를 명확히 하기 위해서는 교정력 적용 후 UNC-50의 세포내 신호전달과정에 대한 보완연구가 필요할 것이다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.337-348
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• 2005

포천 지역에 분포하는 쥬라기 화강암을 대상으로 미세균열 분포특성이 화강암의 역학적 성질에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 3종의 방향성 시편을 대상으로 일축압축시험이 실시되었으며, 각 시편은R(riftplane), G(grain plane) 및 H(hardway plane) 축에 각각 직각이다. 다양한 탄성 상수 중, 3 방향에 따른 포아송비의 변화가 검토되었다 파괴 강도 비-포아송비의 관계도에서 포아송비의 범위는 H-시편에서 가장 높은 분포양상을 보이며 G-시편, R-시편의 순으로 감소한다. 분포곡선은 $I\simIII$ 단계에서는 거의 선형이며, IV-3 단계에서는 기울기의 급격한 증가를 보인다. 관계도에서 보는바와 같이 파괴강도비 $0.92\sim0.96$에서 변곡점이 형성된다. IV-3단계는 탄성 영역의 밖에 속한다. 4단계의 파괴단계에서의 거동은 응력-체적변형율 곡선에서 분석되었다 암석의 거동을 지배하는 응력증분-체적변형율 방정식에서 특징적인 재료상수인 a, n, Q, m 및 $\varepsilon_v^{mcf}$가 결정되었다. 이들 상수중에서 미세균열의 폐합영역( I 단계)에서 고유의 미세균열의 공극률$(a, 10^{-3})$ 그리고 압축지수(n)는 각각 $a^R(3.82)>a^G(3.38)>a^H(2.32)$ 그리고 $n^R(3.69)>n^G(2.79)>n^H(1.99)4의 순서로 나타난다. 특히 IV 단계의 미세균열의 임계체적변형율($\varepsilon_v^{mcf}$)은 3번 면에 수직인 H-시편에서 가장높게 나타난다. 이러한 결과에서 포아송비 및 재료상수와 같은 역학적 성질은 2 조의 미세균열과 밀접한 관계를 보이고있다. 강도 이방성과 미세균열의 방향성과의 상관성은 암석의 파괴 연구에 주요하게 적용될 수 있다.

• 농업과학연구
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• 제13권2호
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• pp.227-242
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• 1986

공학적(工學的) 성질(性質)이 복잡(複雜)한 화강암질풍화토(花崗岩質風化土)를 함수비(含水比) 및 밀도(密度)와 변형속도(變形速度) 등(等)을 달리하여 수침시(水浸時)와 비수침시(非水浸時)에 대한 전단시험(剪斷試驗)을 하고, 이들간의 상호관계(相互關係)가 전단강도(剪斷强度)에 미치는 영향(影響)을 비교(比較) 분석(分析)하여 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 함수비(含水比)가 증가(增加)하면 전단강도(剪斷强度)는 감소(減少)하여, A 시료(試料)는 함수비(含水比) 5~10%에서, B 시료(試料)는 함수비(含水比) 15~20%에서, 강도(强度)의 감소율(減少率)이 크게 나타났다. 2. 점착력(粘着力)과 내부마찰각(內部摩擦角)은 함수비(含水比)가 증가(增加)함에 따라서 감소(減少)하고 건조밀도(乾燥密度)가 증가(增加)함에 따라 증가(增加)하였다. 3. 수직응력(垂直應力)이 증가(增加)함에 따라 전단강도(剪斷强度)는 증가(增加)하였고, 체적변화(體積變化)는 대체(大體)로 감소(減少)(압축(壓縮))하는 경향(傾向)을 나타내었다. 또 변형속도(變形速度)가 증가(增加)할수록 전단강도(剪斷强度)는 대체(大體)로 증가(增加)하는 경향(傾向)을 나타내었다. 4. A시료(試料)는 밀도(密度)가 증가(增加)할수록 진행성파괴형태(進行性破壞形態)를 보이고 체적(體積)은 감소(減少)(압축(壓縮))하였으며, B시료(試料)는 초기(初期)에 파괴(破壞)되고 체적(體積)은 증가(增加)(팽창(膨脹))하는 경향(傾向)을 나타내었다. 5. 수침시(水浸時)의 전단강도(剪斷强度)는 비수침시(非水浸時)에 비(比)해서 감소(減少)하였고, 관계식(關係式)은 A시료(試料)에서는 ${\tau}_f=0.1009+1.026{{\tau}_f}^*$이고, B시료(試料)에서는 ${\tau}_f=0.1586+0.8005{{\tau}_f}^*$로 나타낼 수 있었다. 6. 내부마찰각(內部摩擦角)은 직접전단시험(直接剪斷試驗)에서 더 크게 나타났고, 유효응력경로(有效應力經路)는 거의 유사(類似)하게 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1125-1146
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• 2018

쉴드 TBM터널에 적용되는 세그먼트 라이닝은 주로 콘크리트로 제작되며, 시공 중 및 완공 후 작용 하중에 견딜 수 있는 충분한 강도가 요구된다. 한계상태설계법에 의한 세그먼트라이닝 설계는 주로 극한하중상태(ULS) 및 사용하중상태(SLS)에 대하여 검토하며, 상시하중과 임시하중에 대하여 발생 가능한 조합을 구성하여 적용한다. 또한 TBM에 의한 시공을 고려한 한계상태 설정과 구조해석이 필요하며, 특히 세그먼트라이닝은 현장에서 조립되어 원형구조물을 완성하는 방식이기 때문에, 콘크리트표면이 접촉하는 조인트가 필수적으로 존재하며 이 조인트를 통해 상당한 크기의 압축응력이 전달되므로 조인트에 대한 구조검토가 중요하다. 일반적으로 세그먼트 라이닝의 원주방향 조인트(circumferential joint)와 반경방향 조인트(radial joint)에서의 인장응력에 대하여 FEM모델이나 이론식으로 검토한다. 영국의 설계지침(PAS 8810, 2016)에 의하면, 버스팅을 일으키는 조인트에서의 압축응력은 원주방향 조인트(circumferential joint)에 잭 추력을 가하는 경우뿐만 아니라 반경방향 조인트(radial joint)에 축력이 전달되는 경우에도 발생하므로 버스팅 응력을 검토하여 세그먼트의 인장강도와 비교하여 필요할 경우 보강을 하여야 한다. 본 연구에서는 대표적인 한계상태설계코드인 EURO CODE와 AASHTO LRFD (2017)의 하중조건을 적용하여 조인트 응력을 비교 분석하였고, FEM해석을 통하여 버스팅(bursting)을 유발하는 조인트응력을 평가하고 발생경향을 이론식과 비교 분석하였다. 분석결과, 조인트 응력이 콘크리트의 허용 인장강도를 초과하는 경우가 발생하여 보강이 필요한 것으로 검토되었다. 따라서 조인트 버스팅 검토는 세그먼트라이닝 한계상태설계 시 설계항목으로 비중 있게 고려할 필요가 있다.