• Fibers and Polymers
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• 제6권2호
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• pp.131-138
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• 2005

A theoretical model is proposed in order to investigate rheological behavior of bubble suspension with large deformation. Theoretical constitutive equations for dilute bubble suspensions are derived by applying a deformation theory of ellipsoidal droplet [1] to a phenomenological suspension theory [2]. The rate of deformation tensor within the bubble and the time evolution of interface tensor are predicted by applying the proposed constitutive equations, which have two free fitting parameters. The transient and steady rheological properties of dilute bubble suspensions are studied for several capillary numbers (Ca) under simple shear flow and uniaxial elongational flow fields. The retraction force of the bubble caused by the interfacial tension increases as bubbles undergo deformation. The transient and steady relative viscosity decreases as Ca increases. The normal stress difference (NSD) under the simple shear has the largest value when Ca is around 1 and the ratio Of the first NSD to the second NSD has the value of 3/4 for large Ca but 2 for small Ca. In the uniaxial elongational flow, the elongational viscosity is three times as large as the shear viscosity like the Newtonian fluid.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제6권3호
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• pp.41-52
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• 1990

To investigate the liquefaction potential of sands, a series of untrained cyclic triaxial compression tests is carried out on the samples of Ottawa, Joomoonjin, Hn river and Hongseung sands. The constitutive equations of sands are derived to explain the mechanical behavior of sands under cyclic stresses, and are applicable to liquefaction analysis. The following results are obtainded in this study. 1. Sands with the lower confining pressure or relative density are to be easily liquefied, and when the amplitude of cyclic stress are large, liquefaction takes places over only a few cycles. 2. Stress ratio, porewater pressure ratio and cyclic shear strains are to be good criteria to evaluate liquefaction potential of sands. 3. Hongseung sands which contains some silty clay shows higher dynamic properties than other sands. 4. The dynamic behaviors of undisturbed Hongseung sand are about same as those of dense sands. It is noted that undisturbed Hongseung sand shows higher liquefaction potential than the samples made by pluviation under same relative density, 5. The constitutive equations of soils under cyclic loads are developed based on the theory of elasto-plasticity, logarithmic stress-strain rela'tionship, non-associated flow rule and the concept of the boundary surface. The derived equations is applicable to predict the behavior of sands under cyclic loads and liquefaction potential with a higher accuracy. 6. Based on results of the study it may be concluded that cracks of the foundations and dislocation of the structures at Hongseung earthquakes(Oct. 7, 1978, Richter scald 5.2) are not brought by the liquefaction process.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권1호
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• pp.55-65
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• 2023

Soft clay is widely spread in nature and encountered in geotechnical engineering applications. The creep property of soft clay greatly affects the long-term performance of its upper structures. Therefore, it is vital to establish a reasonable and practical creep constitutive model. In the study, two updated hyperbolic equations based on the volumetric creep and deviatoric creep are respectively proposed. Subsequently, three creep constitutive models based on different creep behavior, i.e., V-model (use volumetric creep equation), D-model (use deviatoric creep equation) and VD-model (use both volumetric and deviatoric creep equations) are developed and compared. From the aspect of prediction accuracy, both V-model and D-model show good agreements with experimental results, while the predictions of the VD-model are smaller than the experimental results. In terms of the parametric sensitivity, D-model and VD-model are lower sensitive to parameter M (the slope of the critical state line) than V-model. Therefore, the D-model which is developed by incorporating the updated deviatoric creep equation is suggested in engineering applications.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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• pp.724-727
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• 1995

Dynamic deformation behavior under the high strain rate loading condition obtained with the aid of Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) technique is simulated by DYNA2D (an hydrodynamic code). A constitutive equation such as Johnson-Cook model is used by adjusting various parameters to fit experimentally determined dynamic stress-strain relationship.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제2권3호
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• pp.81-88
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• 2001

다공질 매체의 거동은 선형 열역학적 다공 탄성 거동, 선형 다공 점성-탄성 거동, 다공소성 거동, 그리고 다공 점성-소성 거동 등으로 모형화가 된다. 또한 시간에 따라 그 거동 양상이 복합적인 형태를 띈다. 다공질 매체는 간극 속의 구성물들이 서로 상대속도를 가지며 상호 작용을 하기 때문에 coupling 효과를 고려한 다공질 매체의 변형 거동에 대한 구성모델의 개발이 필수적이다. 본 논문에서는 균질하고 등방성을 가진 재료들로 이루어진 다공질 매체의 3차원적인 거동을 포화도에 따라 완전 포화시와 부분 포화시로 나누어 연속체 다공 역학의 뼈대 위에 지배방정식들을 구한다. 또한 다공질 매체의 거동을 이해하고 해석할 수 있는 구성모델을 개발할 수 있는 토대를 마련한다. 본 연구가 확장될 경우 다공질 매체의 정확한 거동 해석과 변형량 예측이 이루어질 수 있을 것이다. 특히 도시 고형화 폐기물 매립지반의 3차원적인 거동을 해석할 수 있는 기초가 마련되어 비균질하고 이방성을 가진 재료들로 이루어진 다공질 매체 지반의 활용이 활발하게 이루어 질 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권4호
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• pp.449-464
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• 2023

Advanced nonlinear effective stress constitutive models are started to be frequently used in one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) site response analysis for assessment of porewater generation and liquefaction potential in soft soil deposits. The emphasis of this research is on the assessment of the implementation of this category of models at the element stage. Initially, the performance of a coupled porewater pressure (PWP) and constitutive models were evaluated employing a catalogue of 40 unidirectional cyclic simple shear tests with a variety of relative densities between 35% and 80% and effective vertical stresses between 40 and 80 kPa. The authors evaluated three coupled constitutive models (PDMY02, PM4SAND and PDMY03) using cyclic direct simple shear tests and for decide input parameters used in the model, procedures are recommended. The ability of the coupled model to capture dilation as strength is valuable because the studied models reasonably capture the cyclic performance noted in the experiments and should be utilized to conduct effective stress-based 1D and 2D site response analysis. Sandy soils may become softer and liquefy during earthquakes as a result of pore-water pressure (PWP) development, which may have an impact on seismic design and site response. The tested constitutive models are mathematically coupled with a cyclic strain-based PWP generation model and can capture small-strain stiffness and large-strain shear strength. Results show that there are minor discrepancies between measured and computed excess PWP ratios, indicating that the tested constitutive models provide reasonable estimations of PWP increase during cyclic shear (r_u) and the banana shape is reproduced in a proper way indicating that dilation and shear- strain behavior is well captured by the models.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.501-509
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• 2004

제안된 모델은 FRP 구속 콘크리트에 대한 압축거동 예측을 위한 것이다. FRP로 구속된 콘크리트의 모델링을 위하여, 3축 응력상태의 콘크리트 아탄성 구성관계를 제시하였다. FRP 구속에 따른 콘크리트 강도 증진은 3축 응력공간의 파괴기준에 따라 결정되며, 이에 대응하는 최대 압축변형률은 본 연구에서 제안된 변형률 증진계수로부터 결정된다. 따라서, 기존의 모델들이 하중단계에 관계없이 구속조건이 초기부터 파괴까지 일정하게 고려되는 반면에, 제안된 모델은 FRP로 구속된 콘크리트의 구속현상을 하중단계에 의존적인 비선형 관계로 제시하였다. FRP 층은 2차원의 적층된 복합재료의 해석에 기초하여 모델링되었다. 개발된 해석모델은 증분법에 의한 압축거동실험에 대한 해석을 수행할 수 있도록 하였다. FRP로 구속된 콘크리트 실린더의 대한 여러 연구자들의 실험 결과와 본 예측모델을 비교한 결과, 제안된 모델은 축방향 변형 뿐만 아니라 횡방향 변형을 포함하여 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.37-48
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• 2004

본 연구에서는 사질토의 취성적 응력-변형률 관계와 전단시 체적팽창을 고려할 수 있는 구성모델에 대한 연구를 수행하였다. 제안된 모델은 일반등방경화규칙에 의거한 비등방 경화규칙을 적용하였으며, 미소변형에서 대변형에 이르는 전체변형률 영역의 거동을 모델할 수 있도록 적합한 경화함수를 이용하였다. 항복면의 형태는 응력공간에서 원통형으로 나타나는 단순한 형태로 실용적으로 적용하기 편리하도록 하였다. 또한 유동규칙을 단순화하여 소성 체적 변형률을 팽창률을 이용하여 정의하였다. 이로 인하여 사질토에서 나타나는 전단시 팽창을 모델하는 것이 가능하였다. 또한 가상적인 첨두응력비를 정의하여 취성적 응력-변형률 관계를 모델하는 것이 가능하였다. 이 때 제안된 모델의 계수를 체계적으로 결정하기 위하여 실수형 유전자 알고리즘이 적용된 최적화 기법이 적용되었다. 이를 통하여 구성 모델에 필요한 계수를 결정할 수 있었다. 제안된 모델을 검증하기 위하여 풍화토시료에 대한 $K_0$ 압밀 삼축시험을 수행하였다. 이러한 시험결과를 제안된 모델과 비교한 결과 $K_0$ 압밀 시험에서 나타나는 취성적 응력-변형률 관계 및 체적의 팽창과 같은 실제 유효응력 거동을 합리적으로 모델하는 것이 가능하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.41-53
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• 2006

텐서(tensor) 이론에 기초한 기존의 구성방정식 모델은 암석(rock)과 같은 준취성 재료에서 나타나는 복잡한 변형열화(strain softening) 과정을 기술하기가 어려우며, 특히 구속압에 따른 변형열화 과정의 변화를 잘 반영하지 못한다. 본 연구에서는 화강암의 3차원 거동을 예측 분석할 수 있는 구성방정식을 마이크로플레인 모델을 이용하여 개발하였다. 화강암에 대한 마이크로플레인 모델은 Westerly 화강암과 Bonnet 화강암의 일축압축 및 삼축압축 시험 데이터와 최적을 이루도록 개발되었다. 개발된 마이크로플레인 모델은 화강암의 일축 및 삼축거동을 잘 예측하였다. 그리고 개발된 화강암의 마이크로플레인 모델을 유한요소법에 적용하여 암석지반 굴착시의 발파 모사를 통해 화강암의 비선형 거동 및 발파시의 파쇄 영역을 해석하였다. 또한 마이크로플레인 모델을 이용한 비선형 해석결과와 탄성해석 결과를 비교 분석한 결과 화강암의 거동은 비선형에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.29-39
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• 2002

본 연구에서는 미소변형률에서 파괴규준을 포함하는 대변형률에 이르는 전체 변형률 영 역의 거동을 획득하기 위하여, LVDT를 장착하여 국부변위를 측정한 삼축압축시험을 수행하였다. 이러한 결과 미소변형률(0.001% 수준)에서 대변형를까지(10%)의 거동을 합리적으로 구할 수 있었으며, 불교란 및 교란 풍화토 시료에서의 변형계수가 미소변형률 영역에서 유사하게 나타났다. 그리고 공진주(RC)시험과 비배수 삼축압축시험에서 구한 정규화 전단변형계수$(G/G_{max})$ 곡선이 일치한 반면 최대전단변형계수$(G/G_{max})$는 포화도에 따라 상이하게 나타났다. 또한 비등방경화 구성모델의 계수 연구를 통하여 전체 변형률 영역 거동을 합리적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.