• Geomechanics and Engineering
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• 제12권4호
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• pp.595-609
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• 2017

Due to high in-situ stress and brittleness of rock mass, the surrounding rock masses of underground caverns are prone to appear splitting failure. In this paper, a kind of loading-unloading variable elastic modulus model has been initially proposed and developed based on energy dissipation principle, and the stress state of elements has been determined by a splitting failure criterion. Then the underground caverns of Dagangshan hydropower station is analyzed using the above model. For comparing with the monitoring results, the entire process of rock splitting failure has been achieved through monitoring the splitting failure on side walls of large-scale caverns in Dagangshan via borehole TV, micro-meter and deformation resistivity instrument. It shows that the maximum depth of splitting area in the downstream sidewall of the main power house is approximately 14 m, which is close to the numerical results, about 12.5 m based on the energy dissipation model. As monitoring result, the calculation indicates that the key point displacement of caverns decreases firstly with the distance from main powerhouse downstream side wall rising, and then increases, because this area gets close to the side wall of main transformer house and another smaller splitting zone formed here. Therefore it is concluded that the energy dissipation model can preferably present deformation and fracture zones in engineering, and be very useful for similar projects.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1079-1089
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• 2015

본 연구에서는 항복강도 1GPa 이상의 고강도재료에 대해 구형압입자를 이용한 물성평가법을 제시한다. 압입전산모사를 통해 하중-변위 관계를 응력-변형률 관계로 변환하는 네 압입변수에 대한 회귀식을 바탕으로, 고강도 물성평가용 프로그램을 작성했다. 이를 압입시험에 적용하면 단 한번의 하중-해중에서 얻어지는 데이터로 유효 응력-변형률곡선을 얻을 수 있다. 광범위한 재료들에 대해 구해진 물성치의 평균오차는 영률 0.3%, 항복강도 0.8 %, 변형경화지수 6.4 % 이내이다.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권4호
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• pp.144-150
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• 2021

The most cost-effective method of reducing abrasive wear in mechanical parts is increasing their hardness with thin hard coatings. In practice, the composite hardness of the coated substrate is more important than that of the substrate or coating. After full unloading of the load applied to an indenter, its indentation hardness evaluated based on the dent created on the test piece was almost dependent on plastic deformation of the substrate. Following the first part of this study, which proposes a new Brinell hardness test method for a coated surface, the remainder of the study is focused on practical application of the method. Indentation analyses of a rigid sphere and elastic-perfect plastic materials were performed using finite element analysis software. The maximum principal stress and plastic strain distributions as well as the dent shapes according to the substrate yield stress and coating thickness were compared. The substrate yield stress had a significant effect on the dent size, which in turn determines the Brinell hardness. In particular, plastic deformation of the substrate produced dents regardless of the state of the coating layer. The hardness increase by coating behaved differently depending on the substrate yield stress, coating thickness, and indentation load. These results are expected to be useful when evaluating the composite hardness values of various coated friction surfaces.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권1호
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• pp.17-23
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• 2021

The membrane-type Liquefied Natural Gas (LNG) cargo tank is equipped with a double barrier to seal the LNG, of which the secondary barrier serves to prevent LNG leakage and mainly uses fiber-reinforced composite materials. However, the composite materials have thermal expansion anisotropy, which deteriorates shape distortion and mechanical performance due to repeated thermal loads caused by temperature changes between cryogenic and ambient during the unloading of LNG. Therefore, in this study, the longitudinal thermal expansion characteristics of the composite materials were obtained using a vertical thermo-mechanical analyzer, and the elastic modulus was obtained through the tensile test for each temperature to perform thermal load analysis for each direction. This is considered that it is useful to secure reliability from the viewpoint of the design of materials for a LNG cargo hold.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권6호
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• pp.615-631
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• 2023

To investigate the seismic behavior of steel slag self-stressing concrete-filled circular steel tubular (SSSCFCST) columns, 14 specimens were designed, namely, 10 SSSCFCST columns and four ordinary steel slag (SS) concrete (SSC)-filled circular steel tubular (SSCFCST) columns. Comparative tests were conducted under low reversed cyclic loading considering various parameters, such as the axial compression ratio, diameter-thickness ratio, shear-span ratio, and expansion ratio of SSC. The failure process of the specimens was observed, and hysteretic and skeleton curves were obtained. Next, the influence of these parameters on the hysteretic behavior of the SSSCFCST columns was analyzed. The self stress of SS considerably increased the bearing capacity and ductility of the specimens. Results indicated that specimens with a shear-span ratio of 1.83 exhibited compression bending failure, whereas those with shear-span ratios of 0.91 or 1.37 exhibited drum-shaped cracking failure. However, shear-bond failure occurred in the nonloading direction. The stiffness of the falling section of the specimens decreased with increasing shear-span ratio. The hysteretic curves exhibited a weak pinch phenomenon, and their shapes evolved from a full shuttle shape to a bow shape during loading. The skeleton curves of the specimens were nearly complete, progressing through elastic, elastoplastic, and plastic stages. Based on the experimental study and considering the effects of the SSC expansion rate, shear-span ratio, diameter-thickness ratio, and axial compression ratio on the seismic behavior, a peak displacement coefficient of 0.91 was introduced through regression analysis. A simplified method for calculating load-displacement skeleton curves was proposed and loading and unloading rules for SSSCFCST columns were provided. The load-displacement restorative force model of the specimens was established. These findings can serve as a guide for further research and practical application of SSSCFCST columns.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.93-103
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• 2018

볼트 수직이음 PHC말뚝 및 용접이음 PHC말뚝에 대한 휨강도시험을 실시하여 각 이음 PHC말뚝의 성능을 비교 분석하였다. $200N{\cdot}m$이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝에서는 가장 낮은 하중단계인 20kN에서도 볼트 수직이음구에서 좌우로 꺾인 변형 양상(직선 v형 라인)이 나타났으며 PHC말뚝 본체는 완전한 직선 형태를 유지하고 있었으므로 볼트 수직이음 PHC말뚝은 말뚝의 가장 중요한 성능인 일체화 거동을 하지 않았다. 체결토크가 풀린 즉, $20N{\cdot}m$의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝은 각 하중 단계에서 이음부위에 대하여 양쪽으로 대칭된 직선 V형 상태의 변위 양상을 나타내고 있었다. 각 하중 단계에서 하중 제거 시 이음말뚝은 하중 재하 전의 상태로 돌아가지 않았으므로 탄성 재료 거동을 나타내지도 않았다. 재하단계에 따른 이음부 변위 및 재하 하중 제거 후의 잔류 변위, 이음 PHC말뚝의 파괴하중 및 3가지 기본 성능 등을 비교한 결과 볼트 수직이음 PHC말뚝의 이음 품질은 용접이음 PHC말뚝의 이음 품질에 크게 미달하였다. 따라서 $200N{\cdot}m$ 이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝이나 체결토크가 풀린 볼트 수직이음 PHC말뚝은 이음말뚝의 기본 성능에 크게 미달하는 것으로 나타났다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권5호
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• pp.349-359
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• 2006

니켈-티타늄 합금은 높은 spring-back성질, 초탄성 효과, 형상기억 효과 등의 장점을 가지고 있으나 성형이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 니켈-티타늄 와이어의 굴곡을 위한 열처리 시에 나타나는 부하-변위 곡선의 변화 및 상전이 온도 변화와 같은 물성 변화 양상을 조사하고자 하였다. 수종의 니켈-티타늄 와이어를 열처리를 시행하지 않은 군, 전기저항 열처리 장치를 이용하여 와이어 단면적에 따라 제조회사에서 권장하는 전류를 기초로 하여 $00.016"\;{\times}\;00.022"$ (5 A, 7 sec), $0.018"\;{\times}\;0.025"$ (6 A, 7 sec) 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ (7 A, 8 sec) 와이어를 열처리만 시행한 실험군, 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군 그리고 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군으로 분류하여 3점 굴곡 실험과 시차주사열량측정을 하여 다음과 같은 결과를 얻었다. $0.016"\;{\times}\;0.022"$, $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ 니켈-티타늄 와이어에서 굴곡을 부여하지 않고 열처리만 시행한 실험군이 열처리를 시행하지 않은 대조군에 비해 부하-변위 곡선이 상방 이동되어 초탄성 현상에 의한 평탄역(loading and unloading plateau)의 힘이 더 증가되었다. $0.016"\;{\times}\;0.022"$, $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ 와이어에서 열처리만 시행한 실험군이 열처리를 시행하지 않은 군보다 더 낮은 austenite finish ($A_f$) 온도를 보였다. $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 및 $0.0215"0.028"$ 와이어에서 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군은 열처리만 시행한 실험군과 열처리를 시행하지 않은 대조군에 비해 부하-변위 곡선이 상방 이동되었으며, 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군에서 가장 높은 부하-변위 곡선을 나타냈다. $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ 와이어에서 $A_f$ 온도는 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군에서 가장 낮게 관찰되었고 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군, 열처리만 시행한 실험군 그리고 열처리를 시행하지 않은 대조군 순으로 높게 관찰되었다. 이상의 결과를 종합할 때, 임상에서 니켈-티타늄 합금 와이어에 굴곡을 부여하기 위해 열처리하는 경우 초탄성 특성은 유지될 수 있으나, 부하-변위 곡선의 상방 증가가 나타나므로, 와이어에 의한 교정력이 증가될 수 있음에 유의하여야 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.251-260
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• 2001

반복하중을 받는 철근콘크리트 보의 연성능력을 예측하기 위하여 철근콘크리트 보의 부재 축방향 변형률 ミx값의 예측이 필요하다. 가력이력이 다른 9개의 철근콘크리트 보의 실험에 의하면 축방향 변형률 $\varepsilon$$_{x}$는 부재 회전각과 하중이력에 의하여 큰 영향을 받는다 이 논문에서는 하중이력의 영향을 평가할 수 있는 $\varepsilon$$_{x}$의 모델 및 평가식이 제안되었다. 연구에서는 단면 해석법을 통하여 하중이력에 따른 $\varepsilon$$_{x}$의 변화를 고찰한 후, 단면해석과 실험결과를 근거로 하여 $\varepsilon$$_{x}$의 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 부재 축방향 변형률을 다음의 4가지 경로로 구분하였다. 경로 1 : 휨항복 이전 또는 제하(除荷)시 $\varepsilon$$_{x}$의 기울기의 증감(增減)률은 동일하다. 경로 2 : 휨항복 이후 $\varepsilon$$_{x}$는 급격히 증가한다. 경로 3 : 사인장 균열의 폭이 닫혀지는 미끌림 구간으로 $\varepsilon$$_{x}$는 변화하지 않는다. 경로 4 : 동일한 부재 회전각 R$_{m}$ 에서 반복하중을 받을 경우 $\varepsilon$$_{x}$는 반복하중의 수에 반비례하여 증가한다. 부재 축방향 변형률을 예측하기 위하여 제안된 식은 하중이력이 다른 9개 철근콘크리트 보의 실제 $\varepsilon$$_{x}$값을 최대 15% 차이에서 추적하였고, 하중이력의 차이에 의한 $\varepsilon$$_{x}$값의 변화를 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권9호
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• pp.45-59
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• 2006

탄소성 구성방정식은 주로 미분방적식(rate equation)으로 이루어져 있기 때문에 유한요소법 등을 이용한 지반구조물 해석시 미분방정식들에 대한 수치적분을 수행할 수 있는 방법이 필요하다. 구조물의 거동을 해석할시 미분방정식들을 위한 적분방법은 해석결과의 정확성과 유한요소법 모델링의 안전성에 큰 영향을 미치고 있다. 본 논문에서는 최근에 개발되어 사용되고 있는 흙에 관한 구성모델인 "Two-surface soil plasticity model (Manzari and Dafalias 1997)"을 Implicit return-mapping 수치적분방법을 이용하여 실행하는 과정을 제시한다. 본 연구에서 사용된 수치적분방법은 Closest-Point-Projection Method(CPPM) 방법으로 탄성 예측자-소성 교정자(elastic predictor-plastic corrector) 개념을 Implicit Backward Euler방법으로 체계화 시킨 알고리듬이다. 본 연구에서 수행한 "Two-surface soil plasticity model"은 조립토의 비선형거동을 해석하며, Bounding surface 개념 및 비선형 등방경화와 이동경화법칙을 사용하는 모델이다. 본 연구는 CPPM 방법이 정확하고 안정되며 유용한 수치적분을 수행할 수 있는 알고리듬이라는 것을 제시한다. 또한, CPPM 알고리듬은 구성방정식의 해를 반복적으로 해석하는 동안 "Consistent tangent operator $d{\sigma}/d{\varepsilon}$"를 제공하므로, 비선형 유한요소 해석이 2차(quadratic convergence rate)의 수렴 조건을 만족하는데 기여한다는 것을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.363-370
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• 2006

프리스트레스 긴장재에 현재 작용하고 있는 응력을 계측하는 방법으로서 고저항 전도체의 전기기계적 상관작용을 이용하는 방법을 제안했다. 사용 고저항 전도체를 선택하기 위해 탄소섬유와 금속계 열선의 특성을 일반적인 응력제어와는 달리 변형률제어를 통해 실험적으로 연구했다. 탄소섬유의 경우 변형 초기에는 일반적으로 알려진 포물선 형태의 상관관계를 보였으나 재하-제하시 상관관계의 기울기가 일정하지 않아서 본 목적에는 부합하는 않는 것으로 확인되었다. 금속계 열선은 거의 전 구간에서 탄성 재하, 제하 및 재재하시 일정한 선형 상관계수를 보여 본 목적에 매우 적합한 것으로 확인되었다. 금속계열선의 전기기계적 상관관계를 예측하기 위해 완전소성론에 기초한 간단한 식을 제안하였다. 또한 금속계 열선을 이용한 긴장력 측정이 가능한 긴장재를 최초로 제안했다. 본 연구의 부수적인 결과로서 함침되지 않은 탄소섬유의 경우, 특정 변형률 이후 추가 변형에 대해 거의 선형적인 전기기계적 상관관계를 갖는 새로운 경향을 발견했다.