• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.163-172
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• 1993

본 문은 Lade의 Single surface 구성모델의 변형율 예측 능력을 평가하기 위해 백마강모래를 사용, 등방압축시험과 배수삼축시험을 반복 시행하여 모델에 필요한 각 토질매개변수값을 다수 구하여 통계처리 하였다. 그리고 1계근사법을 이용하여 이 구성모델의 변형율 예측능력을 확률론적으로 평가하였다. 그 결과 변동계수와 상관계수를 효과적으로 이용하여 토질매개변수의 수를 줄일 수 있을 것으로 기대되며 변동계수가 0.51 이하로서 이 구성모델의 변형율 예측 능력은 확률론적으로 매우 안정된 구성모델임을 알았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.121-130
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• 1999

본 연구는 전응력 개념에 근거한 비등방경화 구성관계를 적용하여 유한요소해석을 수행하는 데 목적이 있다. 이에 대상문제에 적합한 비등방경화 구성관계를 개발하여 수학적으로 정식화하고 실험적으로 검증하였다. 동반논문에서는 유한요소해법의 정확도와 수렴성을 확보하도록 정식화하여 해석코드에 구현한 후 실제문제를 해석한다. 제안된 구성관계는 von Mises 형태의 파괴규준과 일반 등방경화규칙에 의거한 비등방경화규칙을 채택하여 비선형성과 비등방성이 심한 응력-변형률 관계를 모델하였다. 결과적으로 UU 삼축시험, 과압밀 상태에 대한 CU 삼축시험, $K_0$ 압밀조건의 주응력축 회전시 비등방적 거동에 대하여 검증할 수 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권5호
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• pp.1089-1109
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• 2016

Modified two-surface model (M2SM) is one of the steel elasto-plastic hysteretic constitutive models that consider both analysis accuracy and efficiency. However, when M2SM is used for complex strain history, sometimes the results are irrational due to the limitation of stress-strain path judgment. In this paper, the defect of M2SM was re-modified by improving the judgment of stress-strain paths. The accuracy and applicability of the improved method were verified on both material and structural level. Based on this improvement, the nonlinear time-history analysis was carried out for a deck-through steel arch bridge with a 200 m-long span under the ground motions of Chi-Chi earthquake and Niigata earthquake. In the analysis, we compared the results obtained by hysteretic constitutive models of improved two-surface model (I2SM) presented in this paper, M2SM and the bilinear kinematic hardening model (BKHM). Results show that, although the analysis precision of displacement response of different steel hysteretic models differs little from each other, the stress-strain responses of the structure are affected by steel hysteretic models apparently. The difference between the stress-strain responses obtained by I2SM and M2SM cannot be neglected. In significantly damaged areas, BKHM gives smaller stress result and obviously different strain response compared with I2SM and M2SM, and tends to overestimate the effect of hysteretic energy dissipation. Moreover, at some position with severe damage, BKHM may underestimate the size of seismic damaged areas. Different steel hysteretic models also have influences on structural damage evaluation results based on deformation behavior and low cycle fatigue, and may lead to completely different judgment of failure, especially in severely damaged areas.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.75-83
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• 2012

PURPOSES: Suggestion of asphalt binder constitutive model based on time-temperature superposition principle and overstress concept in order to describe behavior of asphalt binders. METHODS: A series of temperature sweep tests and multiple stress creep and recovery(MSCR) tests are performed to verify the applicability of time-temperature superposition principle(t-Ts) and to develop viscoelastoplastic constitutive equation based on overstress concept. For the tests, temperature sweep tests at various high temperature and various frequency and MSCR test at $58^{\circ}C$, $64^{\circ}C$ $70^{\circ}C$, $76^{\circ}C$, and $82^{\circ}C$ are performed. From the temperature sweep tests, dynamic shear modulus mastercurve and time-temperature shift function are built and the shift function and MSCR at $58^{\circ}C$ are utilized to determine model coefficients of VBO model. RESULTS: It is observed that the time-temperature shift function built at low strain level of 0.1% is applicable not only to 1.0% strain level temperature sweep test but also maximum 500,00% strain level of MSCR test. As well, the modified VBO model shows perfect prediction on MSCR measured strain at the other temperatures. CONCLUSIONS: The Time-temperature superposition principle stands hold from very low strain level to very high strain level and that the modified VBO model can be applicable for various range of strain and temperature region to predict elastic, viscoelastic, and viscoplastic strain of asphalt binders.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.130-137
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• 2018

콘크리트의 구성모델은 많은 연구를 통해 부재의 비선형 거동을 합리적으로 예측할 수 있도록 여러 모델이 개발되어 왔고 철근의 구성모델은 철근과 콘크리트의 부착 효과에 따른 인장 강화 현상을 반영한 모델이 연구되고 있지만 완전탄소성이나 이선형 변형도 경화 모델이 일반적으로 사용되고 있다. 코어 벽체로 활용하기 위해 개발하고 있는 복합 PC 패널의 반복가력 실험을 통해 길이 방향 철근의 좌굴에 의해 비선형 거동이 발생하였음을 확인하였다. 이 연구에서는 이와 같은 비선형 거동을 해석적으로 모사하기 위해 철근의 매입과 좌굴의 영향을 고려할 수 있는 구성모델들을 조사하였고 이 구성모델들을 재구성하여 새로운 모델을 제시하였다. 또한 제시한 모델의 타당성을 검증하기 위해 해석결과를 콘크리트 벽체와 복합 PC 패널 실험결과와 비교하였다. 철근의 매입 효과만 고려된 모델을 사용한 해석결과는 항복 이후 하중의 감소 없이 변형이 증가하는 거동을 예측하고 있지만, 제안 모델은 항복 이후 하중의 감소를 표현할 수 있어 콘크리트 패널의 거동을 예상하는 재료 모델로 활용할 수 있을 것으로 확인되었다.

• Composites Research
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• 제22권4호
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• pp.20-26
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• 2009

본 연구에서는 직조섬유복합재료를 이용한 계란판 모양의 시편에 대한 드래이핑 공정과 압축 해석을 비직교성 재료 모델을 이용하여 수행하였다. 비 직교 재료 구성 모델은 Xue 등이 2003년에 발표한 것을 상용 프로그램인 LS-DYNA에서 제공하는 사용자 부프로그램 (user subroutine)을 이용하여 본 연구에 적용하였다. 비 직교 재료 구성 모델에서 빙향성은 변형 기울기 텐서를 이용하여 계산하였고, 각 단계마다 재료 물성 행렬을 갱신하였다. 비 직교 물성 모델은 바이어스 인장 실험 결과와 비교 검증을 한 후에 계란 판 성형에 적용하였다. 계란 판 해석을 위해 본 연구에서는 열 성형 공정 (드래이핑)과 압축 해석을 수행하였다. 압축 해석을 위한 유한요소 모델은 드래이핑 해석으로부터 얻은 유한요소결과를 이용하여 구축하였다.

• Computers and Concrete
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• 제15권5호
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• pp.735-758
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• 2015

This work deals with unilateral effect of quasi-brittle materials, such as concrete. For this propose, a two-dimensional meso-scale model is presented. The material is considered as a three-phase material consisting of interface zone, matrix and inclusions - each constituent modeled by an appropriate constitutive model. The Representative Volume Element (RVE) consists of inclusions idealized as circular shapes randomly placed into the specimen. The interface zone is modeled by means of cohesive contact finite elements developed here in order to capture the effects of phase debonding and interface crack closure/opening. As an initial approximation, the inclusion is modeled as linear elastic as well as the matrix. Our main goal here is to show a computational homogenization-based approach as an alternative to complex macroscopic constitutive models for the mechanical behavior of the quasi-brittle materials using a finite element procedure within a purely kinematical multi-scale framework. A set of numerical examples, involving the microcracking processes, is provided. It illustrates the performance of the proposed model. In summary, the proposed homogenization-based model is found to be a suitable tool for the identification of macroscopic mechanical behavior of quasi-brittle materials dealing with unilateral effect.

• Computers and Concrete
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• 제8권6호
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• pp.735-755
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• 2011

The capability of a multi-directional fixed smeared crack constitutive model to simulate the flexural/punching failure modes of fiber reinforced concrete (FRC) laminar structures is discussed. The constitutive model is implemented in a computer program based on the finite element method, where the FRC laminar structures were simulated according to the Reissner-Mindlin shell theory. The shell is discretized into layers for the simulation of the membrane, bending and out-of-plane shear nonlinear behavior. A stress-strain softening diagram is proposed to reproduce, after crack initiation, the evolution of the normal crack component. The in-plane shear crack component is obtained using the concept of shear retention factor, defined by a crack-strain dependent law. To capture the punching failure mode, a softening diagram is proposed to simulate the decrease of the out-of-plane shear stress components with the increase of the corresponding shear strain components, after crack initiation. With this relatively simple approach, accurate predictions of the behavior of FRC structures failing in bending and in shear can be obtained. To assess the predictive performance of the model, a punching experimental test of a module of a façade panel fabricated with steel fiber reinforced self-compacting concrete is numerically simulated. The influence of some parameters defining the softening diagrams is discussed.

• 터널과지하공간
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• 제9권2호
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• pp.141-148
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• 1999

암반 내에 존재하는 절리의 분포 양상을 현실적으로 반영할 수 있는 개별요소해석에서, 절리의 거동을 모사하는 구성방정식의 적절한 선택이 해석결과에 미치는 영향은 매우 크다. 본 연구에서는 절리 암반 사면의 안정성 분석을 통하여 Barton-Bandits (BB)의 구성방정식과 Mohr-Coulom (MC)의 구성방정식을 비교해 보았다. 절리의 전단변위 발생에 따른 수직팽창을 허용하는 BB 모델에서는 현장의 사면 양상과 매우 유사한 결과를 도출하였으며, 그 결과 10cm 두께의 숏크리트 타설이 보강 방안으로 제안되었다. 반면, 수직팽창이 일정한 값으로 주어지는 MC모델에서는 외부 하중 조건에 대하여 둔감한 반응을 보이는 등 현장 상황을 충분히 예측하지 못하는 결과가 도출되었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제4권4호
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• pp.337-364
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• 2015

In this paper we present methodology for parameters identification of constitutive model which is able to present behavior of a connection between two members in a structure. Such a constitutive model for frame connections can be cast in the most general form of the Timoshenko beam, which can present three failure modes. The first failure mode pertains to the bending in connection, which is defined as coupled plasticity-damage model with nonlinear softening. The second failure mode is seeking to capture the shearing of connection, which is defined as plasticity with linear hardening and nonlinear softening. The third failure mode pertains to the diffuse failure in the members; excluding it leads to linear elastic constitutive law. Theoretical formulation of this Timoshenko beam model and its finite element implementation are presented in the second section. The parameter identification procedure that will allow us to define eighteen unknown parameters is given in Section 3. The proposed methodology splits identification in three phases, with all details presented in Section 4 through three different examples. We also present the real experimental results. The conclusions are stated in the last section of the paper.