• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권5호
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• pp.681-692
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• 2022

The vibrational response of the two bones in a Volleyball player's arm under ball impact is conducted. The two bones in hand, Ulna and Radius, are modeled as two cylindrical shells. The formulations associated with the shells' vibration are obtained using the energy method. Then, the results are extracted with the aid of the two-dimensional form of DQM in conjunction with Runge-Kutta. The results are validated by means of a published paper. Lastly, the role of parameters in determining vibrational frequency as well as deflection is explored through parametric studies. It was shown that the impactor speed and the time of the impact could be essential factors in determining the vibration behavior of the bones. This work can be used in the further investigation of the behavior of bones and physiological structures.

• 대한기계학회논문집A
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• 제22권4호
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• pp.868-878
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• 1998

There are recently increasing needs for precision XYZ-stage in the fields of nanotechnology, specially in AFMs(Atomic Force Microscope) and STMs(Scanning Tunneling Microscope). Force measurements are made in the AFM by monitoring the deflection of a flexible element (usually a cantilever) in response to the interaction force between the probe tip and the sample and controlling the force neasyred constant topography can be obtained. The power of the STM is based on the strong distance dependence of the tunneling current in the vacuum chamber and the current is a feedback for the tip to trace the surface topography. Therefore, it is required for XYZ-stage to position samples with nanometer resolution, without any crosscouples and any parasitic motion and with fast response. Nanometer resolution is essential to investigate topography with reasonable shape. No crosscouples and parasitic motion is essential to investigate topography without any shape distortion. Fast response is essential to investigate topography without any undesirable interaction between the probe tip and sample surface ; sample scratch. To satisfy these requirements, this paper presents a novel XYZ-stage concept, it is actuated by PZT and has a monolithic flexible body that is made symmetric as possible to guide the motion of the moving body linearly. PZT actuators have a very fast response and infinite resolution. Due to the monolithic structure, this XYZ-stage has no crosscouples and by symmetry it has no parasitic motion. Analytical modeling of this XYZ-stage and its verification by FEM modeling are performed and optimal design that is to maximize 1st natural frequencies of the stage is also presented and with that design values stage is manufactured.

• Smart Structures and Systems
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• 제8권1호
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• pp.17-37
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• 2011

The microcantilever (MCL) sensor is one of the most promising platforms for next-generation label-free biosensing applications. It outperforms conventional label-free detection methods in terms of portability and parallelization. In this paper, an overview of recent advances in our understanding of the coupling between biomolecular interactions and MCL responses is given. A dual compact optical MCL sensing platform was built to enable biosensing experiments both in gas-phase environments and in solutions. The thermal bimorph effect was found to be an effective nanomanipulator for the MCL platform calibration. The study of the alkanethiol self-assembly monolayer (SAM) chain length effect revealed that 1-octanethiol ($C_8H_{17}SH$) induced a larger deflection than that from 1-dodecanethiol ($C_{12}H_{25}SH$) in solutions. Using the clinically relevant biomarker C-reactive protein (CRP), we revealed that the analytical sensitivity of the MCL reached a diagnostic level of $1{\sim}500{\mu}g/ml$ within a 7% coefficient of variation. Using grazing incident x-ray diffractometer (GIXRD) analysis, we found that the gold surface was dominated by the (111) crystalline plane. Moreover, using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, we confirmed that the Au-S covalent bonds occurred in SAM adsorption whereas CRP molecular bindings occurred in protein analysis. First principles density functional theory (DFT) simulations were also used to examine biomolecular adsorption mechanisms. Multiscale modeling was then developed to connect the interactions at the molecular level with the MCL mechanical response. The alkanethiol SAM chain length effect in air was successfully predicted using the multiscale scheme.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권3호
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• pp.229-237
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• 2008

본 연구에서는 항공기 날개를 설계하기 위하여 공기역학과 구조해석을 통합한 다분야 설계최적화(MDO) 프레임웍을 구성하였다. 파라미터 모델링 기법을 사용하여 최적화 전 과정을 자동화하였다. 공력해석은 Fluent를 사용하였으며 이를 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 Gridgen을 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 유한요소해석을 위한 격자는 MSC.Patran의 PCL 기능을 사용한 파라미터 방법으로 자동으로 생성되도록 하였다. 공력하중은 volume spline method를 사용하여 구조하중으로 변환시켰다. 최적화 방법은 전역해를 구하기 유리한 반응표면법을 사용하였다. 최적화 문제로 목적 함수는 날개의 무게의 최소화, 제약조건은 양항비와 날개의 변위로 정하였다. 그리고 종횡비, 테이퍼 비 및 후퇴각을 설계변수로 정의하였다. 최적화 시험 결과는 본 MDO 프레임웍이 성공적으로 구성되었음을 보여주었다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2004년도 추계학술발표회
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• pp.137-141
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• 2004

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재는 하중분담 능력에 따라서 전체적인 구조의 강도에 른 영향을 미치게 된다. 또한 각 구조적인 판부재는 개별적으로 거동하는 것이 아니라 전체적인 구조와 연속적으로 작용하게 된다. 선박구조물은 강구조물과 해양구조물에서와는 달리 고정도의 부정정 구조물로 구성되어 있으며 이러한 구조물의 거동을 정확하게 규명하기 위해서는 복잡하게 구성되어 있는 선체판넬 구조를 단순화시켜서 해석에 적용하여야 한다. 본 연구에서는 선체판넬구조의 모델링영역에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 가장 합리적인 모델링영역을 도출하고자 한다. 사용된 해석모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며, 유한요소해석 모델링 시 3가지 서로 다른 해석영역을 제시하여 적요하였다. 본 연구의 목적은 일축압축하중이 작용하는 보강판넬구조에서 서로 다른 모델링영역을 갖는 보강판에서의 최종강도 거동을 분석하여 최적의 해석모델링 영역을 찾는 것이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.1-8
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• 2001

교량 구성요소의 설계지진력은 현행 국내 도로교설계기준에 의하면 설계지진을 가하여 얻어진 탄성지진력을 구조형식에 따른 응답수정계수로 나눔으로써 결정되어진다. 말뚝기초가 채택된 교량시스템의 탄성지진력의 크기는 말뚝기초의 모형화 방법에 따라 크게 달라질 수 있다. 이 논문에서는 근사적이고 실용적인 말뚝기초의 모형화 기법을 제시하였다. 이 모형화 기법에서는 말뚝기초의 강도를 횡방향으로 반복하중을 가진 현장시험으로 얻은 말뚝-지반의 상호작용이 고려된 지반반력-변위 곡선을 이용한 말뚝의 수평방향 강도와 탄성 축변형은 물론 선단지지력 및 주변마찰력을 고려한 말뚝의 수직방향 강도로 나타내는 것이다. 예제 교량의 해석을 수행하여 제시된 절차가 타당성있고 적용 가능한 교량의 지진응답해석용 말뚝기초의 모형화 기법임을 검증하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권1호
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• pp.83-92
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• 2020

The use of spliced reinforcing bars in sustainable concrete members to manage inadequate bars length is a common practical issue which is may be due to some limitations. The lap splicing means two bars overlapped in parallel with specified length called the splice length in order to provide the required bond between the two bars. The bond between sustainable concrete and spliced steel bars is another important issue. The normal strength sustainable concrete specimens of sizes 1700×150×150 mm with tension reinforcement lap spliced were selected according to testing device length limitations. These members were designed to fail in flexure in order to investigate the lap spliced tension bars effect. The selected lap spliced tension bars were of 10 mm size with smooth and deformed surfaces in order to investigate the surface nature accompanied with the splice nature. The sustainable concrete mechanical properties and mix workability were also studied. This study reveals that the effect of number of spliced bars on the response of beams reinforced with smooth bars is found to be more obvious than deformed one. Finite element modeling in three dimensions was carried out for the tested beams using ABAQUS software. A parametric study is carried out using finite elements on considering the following parameters, concrete compressive strength, load type and opening in cross section (hollow section) for weight reduction purposes.The laboratory and numerical results show good agreements in terms of ultimate load and deflection with an average difference of 10% and 15% in ultimate load and deflection respectively.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.15-21
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• 2010

교량의 내하력을 평가할 때 수행되는 구조해석은 재하시험을 통한 구조물의 실제거동과 유사한 거동특성을 구현하여야 되나 지점의 거동특성, 구조해석시 모델링 방법, 재하시험의 오류, 단면손상에 따른 강도 및 강성변화 등으로 인해 그렇지 못하는 경우가 있다. 특히, 교량받침이 손상하였거나 설치되지 않아 받침의 기능수행이 미비한 교량에서 이를 고려하지 않고 일률적으로 모델링을 하는 경우에는 이러한 문제가 더욱 심화될 수 있다. 본 연구에서는 단일보의 내민구간을 구속시켜 얻어진 실측처짐($\delta$실측)과 비구속상태에서의 계산처짐($\Delta$계산)과의 차이값인 $\Delta{\delta}$으로부터 얻어진 지점모멘트를 구조해석모델에 작용시켜 실제거동과 유사한 해석결과를 얻었다. 이에 따라 실제 공용중인 교량을 대상으로 지점의 구속조건을 고려하여 내하력을 평가한 결과 기존 방법에 의한 내하력에 비해 15~19% 적게 평가되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.768-771
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• 2003

The impulse between launch vehicle and atmosphere can generate a lot of noise and vibration during the process of launching a satellite. Structurally, electronic equipment (KOMPSAT 2, RDU : Remote Drive Unit) of a satellite consists of aluminum case containing PCB (Printed circuit boards). Each PCB has resistors and IC (Integrated circuits). Noise and vibration of wide frequency band are transferred to the inside of fairing, subsequently creating vibration of the electronic equipment of the satellite. In this situation. random vibration can cause malfunctioning of the electronic equipment of the device. Furthermore, when tile frequency of random vibration meets with natural frequency of PCB. fatigue fracture nay occur in the part of solder joint. The launching environment, thus. needs to be carefully considered when designing the electronic equipment of a satellite. In general. the safety of the electronic equipment is supposed to be related to the natural frequency, shapes of mode and dynamic deflection of PCB in the electronic equipment. Structural vibration analysis of PCB and its electronic components can be performed using either FEM(Finite Element Method) or vibration test. In this study. the natural frequency and dynamic deflection of PCB are measured by FEM, aud the safety of the electronic components of PCB is being evaluated according to the results. This study presents a unique method for finite element modeling and analysis of PCB and its electronic components. The results of FEA are verified by vibration test. The method proposed herein may be applicable to various designs from the electronic equipments of a satellite to home electronics.

• 콘크리트학회지
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• 제7권1호
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• pp.145-155
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• 1995

본 논문에서는 단조증가하중을 받는 철근콘크리트 보의 비선형거동, 즉, 탄성, 비탄서의 극한영역에 이르기까지의 모든 하중이력에 대한 응력-변형도 관계와 균열의 진행 및 철근과 콘크리트의 응력과 변형도 등을 정확히 해석할 수 있는 해석법의 제시를 목적으로 한다. 이러한 목적을 위하여 철근콘크리트의 재료적 비선형성으로 균열발생후 이장, 압축 및 전단모델과 철근에 대한 모델을 각각 조합하여 고려하였다. 콘크리트의 해석모델로서 분산균열모델을 사용하였고, 철근에 대해서는 등가의 분산분포된 요소와 철근의 정확한 거동과 위치를 확보하기 위해 별도의 축력만을 받는 봉요소로 모델화하여 사용하였다. 본 논문에서 제안한 해석법의 타당성을 검증하기 위해 몇 개의 실험치를 해석치와 비교, 검토한 결과, 본 논문의 해석법이 3.5-15(%)의 오차를 보이며, 정확함을 알 수 있었다.