• Interaction and multiscale mechanics
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• 제5권2호
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• pp.157-168
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• 2012

The dilatancy of granular materials has significant influence on its mechanical behaviors. The dilation angle is taken as a constant in conventional associated or non-associated flow rules based on Drucker-Prager yields theory. However, various experimental results show the dilatancy changes during progressive failure of granular materials. A non-associated flow rule with evolution of dilation angle is adopted in this study, and Cosserat continuum theory is used to describe the behaviors of granular materials for considering to some extent the its internal structure. Numerical examples focus on the bearing capacity and localization of granular materials, and results illustrate the capability and performance of the presented model in modeling the effect on failure behavior of granular materials.

• Computers and Concrete
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• 제13권5호
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• pp.633-648
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• 2014

The seismic safety of concrete dams is one of the important problems in the engineering due to the vast socio-economic disasters which may be caused by collapse of these infrastructures. The accuracy of the risk evaluation associated with these existing dams as well as the efficient design of future dams is highly dependent on a proper understanding of their behaviour due to earthquakes. This paper develops an anisotropic damage model for arch dam under strong earthquakes. The modified Drucker-Prager criterion is adopted as the failure criteria of the dynamic damage evolution of concrete. Some process fields and other necessary information for the safety evaluation are obtained. The numerical results show that the seismic behaviour of concrete dams can be satisfactorily predicted.

• Computers and Concrete
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• 제20권6호
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• pp.689-704
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• 2017

The paper presents experimental and numerical investigations of prefabricated composite structural building reinforced concrete slabs with the insulating material for a residential building construction. The building slabs were composed of concrete and expanded polystyrene. In experiments, the slabs in the full-scale 1:1 were subjected to vertical concentrated loads and failed along a diagonal shear crack. The experiments were numerically evaluated using the finite element method based on two different constitutive continuum models for concrete. First, an elasto-plastic model with the Drucker-Prager criterion defined in compression and with the Rankine criterion defined in tension was used. Second, a coupled elasto-plastic-damage formulation based on the strain equivalence hypothesis was used. In order to describe strain localization in concrete, both models were enhanced in the softening regime by a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. Attention was paid to the formation of critical diagonal shear crack which was a failure precursor.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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• pp.177-178
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• 2006

The results of monotonic and cyclic uniaxial compression tests, in which the deviatoric component of the stress is predominant, carried out on green and recrystallized iron compacts with different levels of density are presented and discussed in order to analyse the macro and micro-mechanisms governing the mechanical behaviour of non-sintered PM materials. The plastic deformation of the particles, especially at the contact areas between neighbouring grains, produces an internal friction responsible for the main features observed in the behaviour of green metallic compacts. These results show important discrepancies with the plasticity models, Cam-Clay and Drucker-Prager Cap.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.403-414
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• 1994

본 연구에서는 철근콘크리트 격납구조물에서 가상의 냉각재 유출사고에 의한 온도하중과 압력에 따른 거동을 알아보기 위한 비선형 해석을 수행하였다. 시간에 따른 온도하중을 결정하기 위하여 과도온도해석을 통해 격납구조물 단면내의 온도분포를 구하였다. 구조물은 기하학적 비선형성과 재료비선형성을 고려한 쉘요소로 이상화되며, 쉘요소는 두께방향에 따라 변하는 응력을 고려하기 위해 몇 개의 층으로 이루어진 모델을 사용하였다. 본 연구에서는 재료비선형성을 고려하기위해 콘크리트의 압축거동은 Drucker-Prager 항복규준에 의해 모델링하며 부착효과를 고려한 콘크리트의 인장거동을 나타내기 위해 인장증강모델을 사용하였다. 철근은 축방향력만을 받는 분포 철근층으로 모델링하였으며 steel liner는 Von Mises 항복규준에 따라 모델링하였다. 열응력은 인접한 두시간 단계에서의 온도차를 하중증가로 고려하여 초기변형 문제로 변환하여 결정되었다. 본 연구에서의 수치해석결과에 의하면 과도온도해석에 근거한 비선형온도경사를 고려할때의 응력이 고려하지 않을때의 응력에 비해 크게 나타남을 알 수 있었다. 본 연구는 우리나라에서 많이 건설되고 있는 원자력발전소의 정확하고 진보적인 해석을 위하여 비선형해석 기법을 유도하여 제시하였으며, 특히 온도분포의 비선형성과 재료비선형을 고려한 고급 유한요소해석을 가능케하고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.93-103
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• 2006

격납건물은 원자로 사고발생시 방사능물질의 외부 유출을 막는 최후의 방벽이므로 가동 중 원전의 격납건물에 대한 안전성평가는 반드시 수행되어야 된다. 이러한 맥락에서 이 논문은 원전 격납건물의 비선형해석을 위해 탄소성 모델을 바탕으로 개발된 8절점 가변형도 쉘 요소와 이를 이용한 구조물의 비선형해석에 대하여 기술하였다. 비선형해석을 위해 콘크리트의 압축거동에 Drucker-Prager 파괴기준을 적용하였고 파괴포락선의 형상을 결정짓는 재료매개변수는 이축응력 실험으로부터 도출하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 횡 전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였고 쉘의 두께가 얇거나, 즉 종횡비가 작거나, 균일하지 않은 유한요소망을 사용할 경우 구조물의 강성이 과대하게 평가되는 묶임현상(locking phenomenon)을 제거하기 위해 본 논문에서는 가변형도법을 도입하였다. 개발된 철근콘크리트 쉘 요소의 성능검증을 위해서 벤치마크 테스트를 수행하였고 그 결과 이 논문에서 도출한 유한요소해석 결과는 실험결과와 잘 일치 하였다

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.281-290
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• 2009

혼합구조체의 강-콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리 등으로 비선형 거동을 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 스터드의 상세해석을 통하여 이를 실현할 수 있으나 이는 해석 결과의 실효성에 비해 시간과 비용이 많이 투입되기 때문에 본 연구에서는 접합부의 경계비선형과 강-콘크리트의 재료비선형을 고려하여 더욱 정확한 강 콘크리트 혼합구조 해석기법을 제안하였다. 접합부의 경계면의 비선형성은 인터페이스 요소를 이용하여 모델링한다. 이를 위해 먼저 경계면의 비선형 거동 물성치를 산정하여야 한다. 경계면의 물성은 push-out test 등을 통하여 얻을 수 있는데 이는 기존에 연구되었던 실험결과를 이용하였다. 강과 콘크리트의 재료비선형을 고려하기 위해 콘크리트의 압축부는 Drucker-Prager 모델을 이용하고, 강재는 von-Mises 모델과 2개의 직선으로 이상화한 응력-변형률 관계를 적용하였다. 해석의 검증을 위해 프리스트레스트 콘크리트-강 혼합구조를 갖는 혼합거더의 정적 휨 거동에 관해 해석하여 기존의 실험결과와 비교하였다. 제안된 혼합구조 해석 기법을 이용하여 경계면의 비선형 모델을 변화시켜가면서 해석을 수행하여 강-콘크리트 혼합구조체의 거동을 분석하였다. 이후 경계면의 선형 해석방법과 완전부착을 가정하는 해석방법의 결과와 비교 분석하여 제안한 비선형 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.75-86
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• 1996

현재 옹벽해석에 사용되는 Rankine이나 Coulomb의 토압산정방법은 벽체 뒤의 토사가 파괴상태에 도달하였다는 가정조건에 근거하고 있으며, 이를 위해서는 충분한 횡방향 변위가 발생하여야 한다. 최근의 현장시험 등을 통한 많은 연구에서는 옹벽에 작용하는 수평주동토압이 Rankine이나 Coulomb의 토압보다 크게 나타나고 있음을 보여주고 있으며, 이는 발생 수평변위량과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Drucker Prayer의 지반구성모델을 이용한 유한요소해석을 통하여 캔틸레버식 옹벽의 벽체 지주와 가상배면에 작용하는 수평주동토압을 발생변위와 함께 분석하였으며, 아울러 경사진 뒤채움이 수평주동토압에 미치는 영향도 검토하였다. 그 결과 옹벽에 작용하는 수평주동 토압은 발생변위와 밀접한 관계가 있으며, Rankine과 Coulomb의 방법은 작용수평주동토압을 과소평가하고, 경사진 뒤채움의 수평주동토압증가효과도 과소평가함을 확인하였다. 그리고 본 해석결과를 토대로 수평주동토압을 간편하게 산출할 수 있는 새로운 방법을 제안하였다.

• Computers and Concrete
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• 제12권5호
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• pp.585-612
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• 2013

The paper presents quasi-static numerical simulations of the behaviour of short reinforced concrete beams without shear reinforcement under mixed shear-tension failure using the FEM and four various constitutive continuum models for concrete. First, an isotropic elasto-plastic model with a Drucker-Prager criterion defined in compression and with a Rankine criterion defined in tension was used. Next, an anisotropic smeared crack and isotropic damage model were applied. Finally, an elasto-plastic-damage model was used. To ensure mesh-independent FE results, to describe strain localization in concrete and to capture a deterministic size effect, all models were enhanced in a softening regime by a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. Bond-slip between concrete and reinforcement was considered. The numerical results were directly compared with the corresponding laboratory tests performed by Walraven and Lehwalter (1994). The advantages and disadvantages of enhanced models to model the reinforced concrete behaviour were outlined.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권4호
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• pp.601-619
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• 2017

Cantilever retaining wall movements generally depend on the intensity and duration of ground motion, the response of the soil underlying the wall, the response of the backfill, the structural rigidity, and soil-structure interaction (SSI). This paper investigates the effect of material properties on seismic response of backfill-cantilever retaining wall-soil/foundation interaction system considering SSI. The material properties varied include the modulus of elasticity, Poisson's ratio, and mass density of the wall material. A series of nonlinear time history analyses with variation of material properties of the cantilever retaining wall are carried out by using the suggested finite element model (FEM). The backfill and foundation soil are modelled as an elastoplastic medium obeying the Drucker-Prager yield criterion, and the backfill-wall interface behavior is taken into consideration by using interface elements between the wall and soil to allow for de-bonding. The viscous boundary model is used in three dimensions to consider radiational effect of the seismic waves through the soil medium. In the seismic analyses, North-South component of the ground motion recorded during August 17, 1999 Kocaeli Earthquake in Yarimca station is used. Dynamic equations of motions are solved by using Newmark's direct step-by-step integration method. The response quantities incorporate the lateral displacements of the wall relative to the moving base and the stresses in the wall in all directions. The results show that while the modulus of elasticity has a considerable effect on seismic behavior of cantilever retaining wall, the Poisson's ratio and mass density of the wall material have negligible effects on seismic response.