• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.106-112
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• 2021

본 논문에서는 군에서 운용하고 있는 회전익 항공기의 후방 동체 상부에 블레이드 형상을 가진 안테나 장착 설계와 구조 건전성 해석을 수행하였다. 항공기 운항 중 안테나 또는 지지 구조물이 파손되면 기체에서 분리되어 로터 부위 및 블레이드와 충돌할 수 있다. 이 경우 항공기가 추락에 이를 수 있는 위험한 상황이 되기 때문에 반드시 개조 구조물들에 대한 구조 해석을 통해 구조적인 안전성을 확보해야 한다. 안테나 신규 장착 부위와 개조 부위에 대한 설계 요구 조건을 분석하고, 개조 전/후 항공기에 작용하는 하중을 적용하였다. 본 연구에서는 안테나 신규 장착 부위와 개조 부위에 대한 설계 요구 조건을 분석하고, 개조 전/후 항공기에 작용하는 하중을 적용하여 지지 구조물에 대한 구조해석을 수행하여 안전성을 확보하였다. 유한요소 모델을 구성하여 응력과 변형량을 확인하고 이론적인 분석 방법을 통해 유한요소 모델을 검증하였다. 이를 토대로 설계된 구조물의 구조 건전성을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권11호
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• pp.271-276
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• 2018

자전거를 타는 운전자가 자전거를 탑승하게 되면 그 프레임에 실리게 되는 위치에 따라서 운전자의 하중이 다르게 나타난다. 자전거 프레임의 접합 부분에서 가장 많은 하중이 작용하게 되며, 프레임의 중간 부분에서 다른 부분 보다 하중이 적게 작용하게 된다. 그래서 자전거 하중이 많이 작용하지 않는 부분을 두께를 얇게 제작함으로서 프레임의 무게를 줄이고, 하중이 크게 작용하는 부분에는 두껍게 제작하여 하중을 잘 버틸수 있게 한다. CATIA 프로그램을 사용하여 일반 프레임, 더블 버티드, 트리플 버티드의 형상으로 모델링하였고, 구조해석 및 피로해석을 진행하여 탑승자의 하중에 의해 각각의 모델의 내구성을 검토하였다. ANSYS 해석 프로그램을 사용하여 확인하여 본 연구 결과로는 일반 프레임의 변형이 가장 많이 일어났고, 트리플 버티드의 변형이 가장 적었다. 이러한 시뮬레이션 해석 데이터를 사용하여 실제 자전거 프레임을 설계 및 제작 시에 가장 효율적인 방법으로 설계할 것으로 사료된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.129-139
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• 2018

개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 해석방법 중 하나이다. 본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 지반을 생성하고 지반에 TBM 형상을 관입시킴으로써 굴진을 모사하고자 하였다. 해석에 사용된 TBM은 7.73m 직경의 토압식 쉴드 TBM을 사용하였으며 해석을 통해 굴진 성능을 예측할 수 있는 수치해석 모델을 검토하고자 하였다. 대상 모델의 스포크 개수는 8개이며, 커터헤드의 개구율은 약 21.31%이다. 또한, 커터헤드에는 52개 디스크 커터와 167개 커터비트가 굴착 도구로 장착되어 있으며, 커터헤드는 게이지 커터가 장착된 커터헤드 외주면이 굴곡진 세미돔 타입이다. 해석을 통해 커터헤드와 각각의 절삭 도구에 작용하는 반력과 저항 토크를 검토할 수 있었다. 또한 커터헤드 중심에서부터 거리에 따른 비교를 통해 커터헤드의 절삭 도구 위치별로 발생하는 반력과 토크를 검토하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권2호
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• pp.141-153
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• 2019

This research deals with wave propagation of the functionally graded (FG) nano-beams based on the nonlocal elasticity theory considering surface and flexoelectric effects. The FG nano-beam is resting in Winkler-Pasternak foundation. It is assumed that the material properties of the nano-beam changes continuously along the thickness direction according to simple power-law form. In order to include coupling of strain gradients and electrical polarizations in governing equations of motion, the nonlocal non-classical nano-beam model containg flexoelectric effect is used. Also, the effects of surface elasticity, dielectricity and piezoelectricity as well as bulk flexoelectricity are all taken into consideration. The governing equations of motion are derived using Hamilton principle based on first shear deformation beam theory (FSDBT) and also considering residual surface stresses. The analytical method is used to calculate phase velocity of wave propagation in FG nano-beam as well as cut-off frequency. After verification with validated reference, comprehensive numerical results are presented to investigate the influence of important parameters such as flexoelectric coefficients of the surface, bulk and residual surface stresses, Winkler and shear coefficients of foundation, power gradient index of FG material, and geometric dimensions on the wave propagation characteristics of FG nano-beam. The numerical results indicate that considering surface effects/flexoelectric property caused phase velocity increases/decreases in low wave number range, respectively. The influences of aforementioned parameters on the occurrence cut-off frequency point are very small.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권4호
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• pp.353-362
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• 2019

Soil-rock mixture (S-RM) is an inhomogeneous geomaterial that is widely encountered in nature. The mechanical and physical properties of S-RM are important factors contributing towards different deformation characteristics and unstable modes of the talus slope. In this paper, the equivalent substitution method was employed for the preparation of S-RM test samples, and large-scale triaxial laboratory tests were conducted to investigate their mechanical parameters by varying the water content and confining pressure. Additionally, a simplified geological model based on the finite element method was established to compare the stability of talus slopes with different strength parameters and in different excavation and support processes. The results showed that the S-RM samples exhibit slight strain softening and strain hardening under low and high water content, respectively. The water content of S-RM also had an effect on decreasing strength parameters, with the decrease in magnitude of the cohesive force and internal friction angle being mainly influenced by the low and high water content, respectively. The stability of talus slope decreased with a decrease in the cohesion force and internal friction angle, thereby creating a new shallow slip surface. Since the excavation of toe of the slope for road construction can easily cause a landslide, anti-slide piles can be used to effectively improve the slope stability, especially for shallow excavations. But the efficacy of anti-slide piles gradually decreases with increasing water content. This paper can act as a reference for the selection of strength parameters of S-RM and provide an analysis of the instability of the talus slope.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.75-82
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• 2019

아스팔트 콘크리트(AC) 궤도는 열차 하중에 의한 궤도 하부노반의 발생응력을 최소화하고, 적외선에 민감한 AC의 노출면적을 감소시켜 온도 영향에 따른 AC 도상의 소성변형을 줄일 수 있는 슬래브 패널 개발이 매우 중요하다. 본 연구에서는 형상 설계 및 실내성능시험을 통해 AC 궤도용 슬래브 패널을 개발하였으며, KRL-2012 표준열차하중 모델 및 KR-C코드에 의한 다양한 정적 하중조합에 따른 슬래브 패널에 작용하는 휨 인장응력 및 설계모멘트를 유한요소해석을 통해 구조 안전성을 검토하였다. 또한 AC 궤도용 슬래브 패널의 설계 적합성을 검증하기 위하여, EN 13230-2에 의거 슬래브 패널 주요 위치별로 정적 휨 강도 시험, 동적 휨 강도 시험을 수행하였다. 성능 시험 결과, AC 궤도용 슬래브 패널은 균열 하중 및 균열 확대 여부 등 유럽 표준에서 요구되는 성능 기준을 모두 만족하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.99-106
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• 2019

횡력을 받는 전단벽-골조 시스템은 휨거동을 하는 전단벽과 전단거동을 하는 골조가 슬래브의 강체평면운동(Diaphragm Action)을 통하여 상호작용하여 수평력에 효율적으로 저항하는 시스템이다. 횡력을 받는 골조의 거동은 보와 기둥의 휨 변형에 의한 골조의 수평 전단변형과 기둥의 축 변형에 의한 골조의 휨 변형으로 구분 할 수 있다. 일반적으로 전단벽-골조 시스템의 근사해석 시 골조의 휨변형은 무시하여 왔으나, 건물의 높이가 증가 할수록 골조의 휨 거동은 큰 영향을 미칠 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 횡력을 받는 전단벽-골조 시스템의 근사해석 시 기둥의 축 변형을 고려하기위하여 병렬전단벽 시스템(Coupled Shear Wall System)의 해석 시 사용하는 연속매체모델(Continuous Medium Model)을 이용하여 횡 변위 및 부재력을 산정할 수 있는 근사식을 수정 제시 하였다. 새롭게 제시된 근사식을 검토하기 위하여 기존 식과 컴퓨터에 의한 Matrix해석 결과와 비교하였으며, 비교결과 건물 높이가 높을수록 본 연구에서 제시한 근사해석 식이 기존 식보다 Matrix 해석 결과에 가깝게 나타났다.

• Coupled systems mechanics
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• 제8권4호
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• pp.315-338
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• 2019

The numerical investigations have been carried out on reinforced concrete slab against blast loading to demonstrate the accuracy and effectiveness of the finite element based numerical models using commercial package ABAQUS. The response of reinforced concrete slab have been studied against the influence of weight of TNT, standoff distance, boundary conditions, influence of air blast and surface blast. The results thus obtained from simulations were compared with the experiments available in literature. The inelastic behavior of concrete and steel reinforcement bar has been incorporated through concrete damage plasticity model and Johnson-cook models available in ABAQUS were presented. The predicted results through numerical simulations of the present study were found in close agreement with the experimental results. The damage mechanism and stress response of target were assessed based on the intensity of deformations, impulse velocity, von-Mises stresses and damage index in concrete. The results indicate that the standoff distance has great influence on the survivability of RC slab against blast loading. It is concluded that the velocity of impulse wave was found to be decreased from 17 to 11 m/s when the mass of TNT is reduced from 12 to 6 kg. It is observed that the maximum stress in the concrete was found to be in the range of 15 to $20N/mm^2$ and is almost constant for given charge weight. The slab with two short edge discontinuous end condition was found better and it may be utilised in designing important structures. Also it is observed that the deflection in slab by air blast was found decreased by 60% as compared to surface blast.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.123-128
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• 2019

본 연구에서는 4가지 모델의 밸런스 바가 장착되어 있는 레이싱 스펙의 브레이크 페달에 대한 경량화 구조해석을 수행하였다. 강과 알루미늄 합금 2개의 소재를 이용하여 4개의 형상들에 대하여 해석을 진행하였다. 일반적으로 사람이 자동차에 승차했을 때 발생할 수 있는 힘의 크기를 1000N이라 가정한다. 고정점은 볼트와 페달이 고정되는 부분과 마스터실린더의 압력이 상승해 작동이 멈추었을 때 Rod를 통하여 전달되는 응력을 받는 밸런스 바 장착 부분으로 지정하였다. 본 해석 연구를 통하여 각 브레이크 페달 모델의 취약점을 조사하고 브레이크 페달의 전달 효율성을 경량화에 의하여 증가할 수 있다고 사료된다. 본 연구결과를 토대로 얻은 브레이크 페달의 내구성 있는 설계데이터를 활용함으로서 실생활에서의 자동차 부품에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• Advances in nano research
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• 제7권5호
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• pp.293-310
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• 2019

In this paper, thermal-buckling behavior of the functionally graded (FG) nanocomposite plates reinforced with graphene oxide powder (GOP) is studied under three types of thermal loading once the plate is supposed to be rested on a two-parameter elastic foundation. The effective material properties of the nanocomposite plate are considered to be graded continuously through the thickness according to the Halpin-Tsai micromechanical scheme. Four types of GOPs' distribution namely uniform (U), X, V and O, are considered in a comparative way in order to find out the most efficient model of GOPs' distribution for the purpose of improving the stability limit of the structure. The governing equations of the plate have been derived based on a refined higher-order shear deformation plate theory incorporated with Hamilton's principle and solved analytically via Navier's solution for a simply supported GOP reinforced (GOPR) nanocomposite plate. Some new results are obtained by applying different thermal loadings to the plate according to the GOPs' negative coefficient of thermal expansion and considering both Winkler-type and Pasternak-type foundation models. Besides, detailed parametric studies have been carried out to reveal the influences of the different types of thermal loading, weight fraction of GOP, aspect and length-to-thickness ratios, distribution type, elastic foundation constants and so on, on the critical buckling load of nanocomposite plates. Moreover, the effects of thermal loadings with various types of temperature rise are investigated comparatively according to the graphical results. It is explicitly shown that the buckling behavior of an FG nanocomposite plate is significantly influenced by these effects.