• Geomechanics and Engineering
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• 제35권2호
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• pp.209-219
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• 2023

This paper presents numerical investigations into the particle crushing effect on the shear properties of gravel under direct shear condition. A novel particle crushing model was developed based on the octahedral shear stress criterion and fragment replacement method. A series of direct shear tests were carried out on unbreakable particles and breakable particles with different strengths. The evolutions of the particle crushing, shear strength, volumetric strain behavior, and contact force fabric during shearing were analyzed. It was observed that the number of crushed particles increased with the increase of the shear displacement and axial pressure and decreased with the particle strength increasing. Moreover, the shear strength and volume dilatancy were obviously decreased with particle crushing. The shear displacement of particles starting to crush was close to that corresponding to the peak shear stress got. Besides, the shear-hardening behavior was obviously affected by the number of crushed particles. A microanalysis showed that due to particle crushing, the contact forces and anisotropy decreased. The mechanism of the particle crushing effect on the shear strength was further clarified in terms of the particle friction and interlock.

• Journal of Hydrospace Technology
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• 제2권1호
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• pp.27-40
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• 1996

The prediction of the crushing strength and corresponding energy dissipation of unstiffened and stiffened plates under axial compression is discussed. Semi-empirical formulae for the crushing strength and dissipation energy of these stiffened plates are derived from the assesment of the structural behavior of unstiffened and stiffened box columns consisted of rectangular plates with longitudinal, transverse and orthogonal stiffeners. To demonstrate the effectiveness of proposed formulae, they are compared with the existing formulae and experimental results, which are shown in good agreements.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.314-323
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• 2010

Recently, granular soils having a large particle size are frequently used as a filling material in the construction of foundation, harbor, dam, and so on. The shear behavior of this granular soil plays a key role in the stability of structures. For example, soil particle crushing occurring at the interface between structure and soil and/or within soil mass can cause the disturbance of ground characteristics and consequently induce an issues in respect of stability of structures. In order to investigate the shear behavior according to an existence and nonexistence of particle crushing, numerical analyses were conducted by using the DEM(Discrete Element Method)-based software program PFC(Particle Flow Code). Using the crushing model and non-crushing model which were created in this study, numerical analyses of ring shear test were conducted and their results were analyzed and compared. In general, landslide and slope stability are accompanied by a large displacement and consequently not only a peak strength but also a residual strength are very important in the analysis of landslide and slope stability. However the direct shear test which has been commonly used in the determination of shear strength parameters has a limitation on displacement therefore the residual strength parameters can not be obtained. The characteristics of residual shear behavior were investigated through the numerical analyses in this study.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.109-123
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• 1996

본 연구에서는 판 구조물의 정적 압괴거동을 규명하기 위하여 보강되지 않은 시험체를 포함하여 압축하중 작용방향 뿐 아니라 직각방향 및 양방향으로 보강재가 부착된 정사각형 단면 강관에 대한 정적 압괴 실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 시험편의 유효 압괴길이와 평균 압괴강도를 조사하였고, 실용적인 압괴거동의 평가를 위해 등가 판두께의 개념을 제안하였다. 또한, 등가 판두께의 개념을 적용하여 보강된 정사각형 단면 강관의 평균 압괴강도의 계산을 위한 이론모델을 제시하고, 실험결과와의 비교를 통하여 그 정도와 유용성을 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.1-12
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• 2011

조립재료의 입자 결합 및 파쇄 형태가 전단거동 특히 잔류 전단거동 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)에 기초를 둔 프로그램인 PFC(Particle Flow Code)를 이용하여 링 전단시험을 수치해석적으로 모델링하였다. 본 연구에서는 PFC내의 clump 모델 및 cluster 모델을 이용하여 두 개의 비파쇄모델 그리고 두 개의 파쇄모델을 포함한 총 네 개의 모델을 제시하였다. Lobo-Guerrero and Vallejo(2005)가 제안한 Lobo-crushing 모델의 적합성을 검토하였다. 또한 링 전단시험 모델링의 결과 분석을 통하여 직접전단시험 모델링 결과와 비교하였다. 연구 결과, 잔류 전단거동 분석을 위해서는 링 전단시험의 모델링이 필수적임을 알 수 있었다. 또한 잔류 전단강도 분석을 위해서는 Lobo-crushing 모델이 부적합함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제시한 수치해석 모델은 향후 입자 파쇄를 포함한 조립재료의 잔류 전단강도 특성 연구에 다양하게 적용될 수 있다고 판단된다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.17-23
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• 1990

세장비가 작은 구조부재는 충돌과 같은 상황하에서 압축을 받는 경우, 축방향으로 접혀지는 소성 변형에 의해서 충돌에너지의 대부분을 흡수한다. 이 경우, 관성을 무시한다 하더라도 연강 부재의 정적인 하중에 대한 압괴강도에 비해서 변형률에 의한 영향으로 인해 동적 압괴 강도가 높아진다는 것은 잘 알려진 사실이다. 본 논문에서는 부재의 정적 하중에 대한 압괴강도 추정법을 소성변형의 운동학적 방법을 이용하여 수행하였다. 종래의 항복하중에 변형률을 고려한 동적 압괴 하중 추정치가 동적 영향을 과대평가하게 되므로 평균 소성변형 응력의 변형률에 대한 영향을 고려하여 튜브부재의 동적 압괴 강도 추정을 유도하였고, 이를 발표된 실험결과와 비교 검토하였다. 본 연구에서 얻은 만족스러운 결과를 토대로 하여 앞으로 이 방법을 선박의 충돌시 선수구조의 충돌에너지 흡수의 추정에 적용시킬 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.321-336
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• 2012

암반 절리면과 같이 입자와 연속체 평면의 접촉면에서의 전단거동은 전체 구조물의 거동을 지배할 수 있다. 암반설계의 효율을 높이기 위해서는 입자와 연속체 평면의 접촉면 전단거동 메커니즘에 대한 기초적인 이해와 접촉면 전단강도를 정확하게 산정하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 연속체 평면의 표면 파쇄가 미치는 영향을 알아보기 위하여 개별요소법 수치해석 프로그램인 $PFC^{2D}$를 사용하였다. 표면 거칠기는 매끄러운 평면, 중간 거칠기 평면, 거친 평면의 세 가지로 구분하였다. 입자의 형상은 원형의 one ball 모델과 삼각형 형상의 3 ball 모델로 구성하였다. 평면은 파쇄가 불가능한 경계요소 연속체 모델과 파쇄가 가능한 입자요소 연속체 모델로 각각 구성하였다. 수치해석 결과, 입자요소 모델의 결합강도가 작을수록 파쇄가 빨리 발생하여 큰 결합강도를 가진 연속체 모델보다 작은 접촉면 전단강도를 보였다. 돌출부의 파쇄가 발생한 후, 접촉면 전단강도는 수렴하는 경향을 보이며, 결합강도가 클수록 돌출부의 파쇄가 적게 발생하였다. 또한 경계요소 연속체 모델이 입자요소 연속체 모델보다 큰 접촉면 마찰각을 나타냈고, 모든 입자 모델에서 연속체의 표면 거칠기가 거칠수록 큰 접촉면 마찰각이 나타났다. 이러한 결과로부터 연속체 평면의 거칠기 및 평면 파쇄가 입자와 평면의 접촉면 전단거동 특성에 미치는 영향을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제26권4호
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• pp.327-342
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• 2020

The objective of this study is to manufacture environmentally-friendly synthetic lightweight aggregates that may be used in the structural lightweight concrete production. The cold-bonding pelletization process has been used in the agglomeration of the pozzolanic materials to achieve these synthetic lightweight aggregates. In this context, it was aimed to recycle the waste fly ash by employing it in the manufacturing process as the major cementitious component. According to the well-known facts reported in the literature, it is stated that the main disadvantage of the synthetic lightweight aggregate produced by applying the cold-bonding pelletization technique to the pozzolanic materials is that it has a lower strength in comparison with the natural aggregate. Therefore, in this study, the metakaolin made of high purity kaolin and calcined kaolin obtained from impure kaolin have been employed at particular contents in the synthetic lightweight aggregate manufacturing as a cementitious material to enhance the particle crushing strength. Additionally, to propose a curing condition for practical attempts, different curing conditions were designated and their influences on the characteristics of the synthetic lightweight aggregates were investigated. Three substantial features of the aggregates, specific gravity, water absorption capacity, and particle crushing strength, were measured at the end of 28-day adopted curing conditions. Observed that the incorporation of thermally treated kaolin significantly influenced the crushing strength and water absorption of the aggregates. The statistical evaluation indicated that the investigated properties of the synthetic lightweight aggregate were affected by the thermally treated kaolin content more than the kaoline type and curing regime. Utilizing the thermally treated kaolin in the synthetic aggregate manufacturing lead to a more than 40% increase in the crushing strength of the pellets in all curing regimes. Moreover, two numerical formulations having high estimation capacity have been developed to predict the crushing strength of such types of aggregates by using soft-computing techniques: gene expression programming and artificial neural networks. The R-squared values, indicating the estimation performance of the models, of approximately 0.97 and 0.98 were achieved for the numerical formulations generated by using gene expression programming and artificial neural networks techniques, respectively.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.101-109
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• 2008

수분에 기인한 화강풍화토의 압축성 변화정도를 명확히 밝히기 위하여 풍화도가 서로 다른 3종류의 화강풍화토와 실리카를 이용해, 기건상태와 습윤상태에서 단입자파쇄시험과 일차원압축시험을 실시했다. 실험결과, 입자가 침수됨에 따라 입자표면의 강도를 나타내는 제1파쇄강도가 현저히 저하되고, 일차원적인 압축성이 증가되는 것이 확인되었다. 이와 같은 결과는 입자가 침수됨에 따라 입자강도가 저하되어 입자파쇄가 증가하는 것에 기인하는 것으로 평가되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제10권3호
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• pp.88-95
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• 1982

본(本) 시험(試驗)은 강원도산(江原道産) 소나무의 기건상태(氣乾狀態)에 있는 심재(心材)와 변재의 추재율(秋材率), 기건비중(氣乾比重), 종압축강도 그리고 추재율(秋材率)과 기건비중(氣乾比重)의 관계, 추재율(秋材率)과 종압축강도의 관계, 비중(比重)과 종압축강도의 관계 등을 알고자 하였으며, 분석(分析)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 심재(心材)의 연륜폭(年輪幅)은 추재율(秋材率)과 종압축강도에 뚜렷한 영향을 주고 있었으며, 연륜폭(年輪幅)이 감소함에 따라 추재율(秋材率)과 종압축강도는 상응하여 증대(增大)했다. 그러나 기건비중(氣乾比重)은 연륜폭별(年輪幅別)에따라 유의적(有意的)인 차이(差異)는 나타나지 않았다. 3. 심재(心材)와 변재 모두 추재율(秋材率)과 기건비중간(氣乾比重間)에는 직선적(直線的)인 관계(關係)가 나타났으며, 심재(心材)는 $x_{12}$=0.31+0.006 x 식(式)으로, 변재는 $r_{12}$=0.27+0.007 x 식(式)으로 나타났다. 심재(心材)와 변재 모두 추재율(秋材率)과 종압축강도에도 역시 직선적(直線的) 관계(關係)가 나타났으며 심재(心材)는 ${\sigma}c11$=343+1.93 x 식(式)으로, 변재는 ${\sigma}c11$=208+6.97 x 식(式)으로 나타났다.