• 한국레이저가공학회지
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• 제4권1호
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• pp.21-28
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• 2001

Simulation on the electron beam welding of Al 2219 alloy was carried out by using commercial FEM code MARC, which encounters moving heat sources. Due to axisymmetry of geometry, a half of the cylinder was simulated. A coupled thermo-mechanical analysis was carried out and subroutine for heat flux was substituted in the program. The material properties such as specific heat, heat transfer coefficient and thermal expansion coefficient were given as a function of temperature and the latent heat associated with a given temperature range is considered. As a result, the proper beam power is 60㎸${\times}$60㎃ and welding speed is 1∼1.5 m/min. The residual stress in the heat-affected zone as well as the fusion zone does not increase. It is necessary to use jigs for preventing distortion of cylinder and improving weld quality.

• Coupled systems mechanics
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• 제8권5호
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• pp.415-437
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• 2019

The present research deals with two-dimensional axisymmetric deformation in transversely isotropic magneto thermoelastic solid with and without energy dissipation, with two temperature and time-harmonic source. The proposed model is helpful for finding the type of relations between mechanical and thermal fields as most of the structural elements of heavy industries are frequently related to mechanical and thermal stresses at a higher temperature. The Hankel transform has been used to find a solution to the problem. The displacement components, stress components, and temperature distribution with the horizontal distance in the physical domain are calculated numerically. The effect of time-harmonic source and two temperature is depicted graphically on the resulting quantities.

• 한국가스학회지
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• 제7권3호
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• pp.58-64
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• 2003

본 연구에서는 압력용기의 안전설계에 대한 해석결과를 제시하고 있다. 압력용기에 가스압력과 온도하중이 동시에 작용할 경우, 응력과 변위량에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 용기에 대한 설계는 ASME Sec. VIII Div. 2 code를 따라 설계하였다. 이 결과를 사용하여 열적 하중과 기계적 하중을 받는 압력용기를 FEM 해석기법으로 설계 안.전성을 검증하고자 한다. 유한요소해석 결과에 의하면, ASME 설계코드로 압력과 온도하중을 동시에 받는 경우를 해석한 데이터는 압력용기의 설계 안전성을 보장을 할 수 없을 것으로 예상된다. 또한, 압력용기 설계에서 일정한 두께를 갖는 일체형이 보강테를 설치한 압력용기보다 안전하다는 결과를 제시하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제18권5호
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• pp.343-354
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• 2008

시추공을 이용한 초기응력 측정을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 이 새로운 개념의 측정법은 기본적으로 응력 해방과 파쇄 기술을 결합한 방법이다. 액화질소와 같은 극저온 액체를 이용하여 시추공 주변의 인장 열응력을 유도하여 시추공 주변의 응력을 해방시킬 수 있다. 종국에는 시추공 주변의 인장 강도가 암반의 인장 강도에 초기 지압으로 존재하는 압축 응력의 합을 초과할 때 시추공벽에 균열을 발생시킨다. 이와 같은 개념을 인장 응력으로부터 초기 응력 수준을 평가하는데 적용하기 위한 이론적 분석을 수행하였다. 또한, 제안한 방법의 유효성을 검토하기 위해 FLAC3D를 이용한 열-역학 상호작용 연속체 해석을 수행하였다. 사전 이론적 검토 및 수치해석으로부터 저온 열균열 발생 현상을 이용한 초기 응력 측정법이 시추공벽에서의 인장 균열 형성을 감시하고 시추공벽에서의 균열 개시 시점의 온도를 기록함으로써 초기 응력을 정밀하게 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1178-1185
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• 2010

철도차량의 고속화가 가속화되면서 화물을 운송하던 컨테이너 차량이 차륜의 파손에 의하여 탈선하는 사고가 발생하여 많은 물적 피해가 발생하고 있으며, 이러한 철도차량의 사고는 많은 인명 피해와 물적 피해를 가져오는 대형 사고로 발전할 수 있다. 따라서 이에 대한 재발 방지를 위한 차륜의 파손 해석에 대한 연구가 필요한 실정이다. 철도차량의 차륜은 기계적 하중과 열하중를 동시에 받으며, 기계적 하중으로는 철도차량의 무게에 의한 수직하중과 곡선 구간을 운행할 때 차륜과 레일의 접촉부에 수평하중이 발생하며, 철도차량의 제동시 답면제동에 의한 반복적인 열하중을 받는다. 이러한 차륜에 발생하는 기계적 하중과 열하중은 차륜의 균열과 잔류응력 등을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 차량 주행 시의 브레이크 이력과 하중 조건을 고려한 열 구조 연성해석을 수행하여 차륜에 부하되는 최대응력을 추정하였으며, 이 값을 파괴역학 파라미터인 응력확대계수에 적용하여 차륜의 안전성을 평가하였다.

• Coupled systems mechanics
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• 제4권3호
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• pp.237-249
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• 2015

In the gear meshing process, gear temperature field concerns the meshing surface friction, the friction heat depends on the contact pressure, the contact pressure is affected by the elastic deformation of gears and the temperature field caused by the thermal deformation, so the temperature field, stress field and displacement field should be mutual coupling. It is necessary to consider in meshing gear pair in the operation process of thermodynamic coupling contact stress (TCCS) and thermodynamic coupling deformation (TCD), and based on thermodynamic coupling analysis (TCA) of gear teeth deformation.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.155-167
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• 2015

본 연구에서는 TOUGH2-FLAC3D 연계해석기법을 이용하여 암반공동에 고온의 열에너지를 30년간 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보았다. 열에너지저장에 따른 암반의 거동 특성 및 환경 영향을 예측하고 이에 대한 제어기준을 수립하기 위한 기초 연구로서, 저장소 주변 암반에서 발생하는 열-수리 흐름과 역학적 거동의 상호작용에 대하여 검토하였다. 기본해석으로서 결정질 암반 내 원통형 공동에$350^{\circ}C$의 대용량 열에너지를 저장하는 경우를 모델링하였으며, 열에너지저장소의 단열성능은 고려하지 않았다. 암반 내 열전달의 주요 메카니즘은 암반의 전도에 의한 것으로 판단되며, 암반의 역학적 거동은 수리적 요소보다는 열적 요소에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반과 지하수 가열에 따른 유효응력 재분포 양상과 열팽창으로 인한 암반 변위 및 지표 융기를 검토하였으며, 주변 암반에서의 전단파괴 위험도를 정량적인 수치를 통해 제시하였다. 암반 가열에 따른 열팽창으로 인하여 지표면에서 수 cm의 융기가 발생하였으며, 저장공동 상부에 인장응력이 크게 발달하면서 전단파괴의 위험도가 증가하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제1권2호
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• pp.181-203
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• 1991

The effects of geologic structures such as rock joins and bedding planes on the thermal conductivity of a discontinuous rock mass are studied. The expressions for the equivalent thermal conductivities of jointed rock masses are derived and found to be anisotropic. The degree of anisotropy depends primarily on the thermal properties contrast between the joint phase and surrounding intact rock, the joint density expressed as volume fraction and the inclination angle of the joint. Within the context of 2-dimensional finite element heat transfer scheme, the isotherms around a circular hole are analyzed for both the isotropic and anisotropic rock masses in 3 different thermal boundary conditions. i.e. temperature, heat flux and convection boundary conditions. The temperature in the stratified anisotripic rock mass is greatly influenced by the thermal properties of the rock formation in contact with the heat source. Using the excavation-temperature coupled elastic plastic finite element method, analyzed is the thermo-mechanical stability of a circular opening subjected to 10$0^{\circ}C$ at a depth of 527m. It is found that the thermal stress concentration was enough to deteriorate the stability and form a plastic yield zone around the opening, in contrast to the safety factor greater than 2 resulted form the excavation-only analysis.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.45-52
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• 2022

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4093-4099
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• 2014

본 논문에서는 200 kW급 마이크로 가스 터빈 시스템의 연소기집합체의 열-구조 연성 해석을 수행하였다. 일반적인 연소기집합체는 라이너, 내외 케이스, 버너와 노즐링 등으로 구성되어 있으며, 본 연구에서 개발된 유한요소모델은 연소기집합체 내 다양한 부품들의 다른 열팽창을 보상하기 위해 부품간의 이격과 마찰 요소들이 존재하므로 비선형 간극 및 마찰 요소 등을 포함하고 있다. 본 연구를 통해 연소기집합체의 외부 경계지지조건이 높은 온도구배로 인한 응력 에 가장 큰 영향을 주는 인자라는 것을 밝혀냈으며, 과도한 응력이나 변형을 방지하기 위한 적절한 외부 경계지지조건을 찾기 위하여 외부 경계지역에 탄성 지지조건을 가상하여 적절한 경계조건을 도출하여 설계에 사용될 수 있도록 하였다.