• Geomechanics and Engineering
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• 제24권6호
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• pp.573-588
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• 2021

The interaction of cracks and water significantly affects the fracture mechanism of rocks. In this study, laboratory tests were conducted using sandstone samples containing a single fissure to explore the hydro-mechanical behaviors in the failure process of pre-cracked rocks. The internal crack characteristics were also analyzed using X-ray CT scanning. The results show that the confining pressure has the greatest effect on the mechanical properties (e.g., strengths, elastic modulus, and Poisson's ratio), followed by the fissure inclination and water pressure. At a lower fissure inclination, the confining pressure may control the type main cracks that form, and an increase in the water pressure increases the number of anti-wing cracks and the length of wing cracks and branch cracks. However, the fracture behaviors of samples with a higher fissure inclination are only slightly affected by the confining pressures and water pressures. The effect of fissure inclination on the internal crack area is reduced with the propagation from the fissure tips to the sample ends. The fissure inclination mainly affects the value of permeability but not affect the trend. The impact of pre-existing fissure on permeability is smaller than that of confining pressure and water pressure.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권6호
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• pp.551-560
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• 2021

Due to the low strength and high compressibility characteristics, the loess deposits tunnels are prone to large deformations and collapse. An accurate stability evaluation for loess deposits is of considerable significance in deformation control and safety work during tunnel construction. 37 groups of representative data based on real loess deposits cases were adopted to establish the stability evaluation model for the tunnel project in Yan'an, China. Physical and mechanical indices, including water content, cohesion, internal friction angle, elastic modulus, and poisson ratio are selected as index system on the stability level of loess. The data set is randomly divided into 80% as the training set and 20% as the test set. Firstly, principal component analysis (PCA) is used to convert the five index system to three linearly independent principal components X1, X2 and X3. Then, the principal components were used as input vectors for probabilistic neural network (PNN) to map the nonlinear relationship between the index system and stability level of loess. Furthermore, Leave-One-Out cross validation was applied for the training set to find the suitable smoothing factor. At last, the established model with the target smoothing factor 0.04 was applied for the test set, and a 100% prediction accuracy rate was obtained. This intelligent classification method for loess deposits can be easily conducted, which has wide potential applications in evaluating loess deposits.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권6호
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• pp.588-593
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• 2023

The advantage of OTFT technology is that large-area circuits can be manufactured on flexible substrates using a low-cost solution process such as inkjet printing. Compared to silicon-based inorganic semiconductor processes, the process temperature is lower and the process time is shorter, so it can be widely applied to fields that do not require high electron mobility. Materials that have utility as electrode materials include carbon that can be solution-processed, transparent carbon thin films, and metallic nanoparticles, etc. are being studied. Recently, a technology has been developed to facilitate charge injection by coating the surface of the Al electrode with solution-processable titanium oxide (TiOx), which can greatly improve the performance of OTFT. In order to commercialize OTFT technology, an appropriate method is to use a complementary circuit with excellent reliability and stability. For this, insulators and channel semiconductors using organic materials must have stability in the air. In this study, carbon-doped Mo (MoC) thin films were fabricated with different graphite target power densities via unbalanced magnetron sputtering (UBM). The influence of graphite target power density on the structural, surface area, physical, and electrical properties of MoC films was investigated. MoC thin films deposited by the unbalanced magnetron sputtering method exhibited a smooth and uniform surface. However, as the graphite target power density increased, the rms surface roughness of the MoC film increased, and the hardness and elastic modulus of the MoC thin film increased. Additionally, as the graphite target power density increased, the resistivity value of the MoC film increased. In the performance of an organic thin film transistor using a MoC gate electrode, the carrier mobility, threshold voltage, and drain current on/off ratio (I_on/I_off) showed 0.15 cm²/V·s, -5.6 V, and 7.5×10⁴, respectively.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권4호
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• pp.311-326
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• 2024

Transmission tower structures are particularly susceptible to damage and even collapse under strong seismic ground motions. Conventional seismic analyses of transmission towers are usually performed by considering only ground motion uncertainty while ignoring structural uncertainty; consequently, the performance evaluation and failure prediction may be inaccurate. In this context, the present study numerically investigates the seismic responses and failure mechanism of transmission towers by considering multiple sources of uncertainty. To this end, an existing transmission tower is chosen, and the corresponding three-dimensional finite element model is created in ABAQUS software. Sensitivity analysis is carried out to identify the relative importance of the uncertain parameters in the seismic responses of transmission towers. The numerical results indicate that the impacts of the structural damping ratio, elastic modulus and yield strength on the seismic responses of the transmission tower are relatively large. Subsequently, a set of 20 uncertainty models are established based on random samples of various parameter combinations generated by the Latin hypercube sampling (LHS) method. An uncertainty analysis is performed for these uncertainty models to clarify the impacts of uncertain structural factors on the seismic responses and failure mechanism (ultimate bearing capacity and failure path). The numerical results show that structural uncertainty has a significant influence on the seismic responses and failure mechanism of transmission towers; different possible failure paths exist for the uncertainty models, whereas only one exists for the deterministic model, and the ultimate bearing capacity of transmission towers is more sensitive to the variation in material parameters than that in geometrical parameters. This research is expected to provide an in-depth understanding of the influence of structural uncertainty on the seismic demand assessment of transmission towers.

• Computers and Concrete
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• 제33권4호
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• pp.399-407
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• 2024

This study nondestructively examined the evolution of crack density in ultra-high performance concrete (UHPC) upon cyclic loading. Uniaxial compression was repeatedly applied to the cylindrical specimens at levels corresponding to 32% and 53% of the maximum load-bearing capacity, each at a steady strain rate. At each stage, both P-wave and S-wave velocities were measured in the absence of the applied load. In particular, the continuous monitoring of P-wave velocity from the first loading prior to the second loading allowed real-time observation of the strengthening effect during loading and the recovery effect afterwards. Increasing the number of cycles resulted in the reduction of both elastic wave velocities and Young's modulus, along with a slight rise in Poisson's ratio in both tested cases. The computed crack density showed a monotonically increasing trend with repeated loading, more significant at 53% than at 32% loading. Furthermore, the spatial distribution of the crack density along the height was achieved, validating the directional dependency of microcracking development. This study demonstrated the capability of the crack density to capture the evolution of microcracks in UHPC under cyclic loading condition, as an early-stage damage indicator.

• Elastomers and Composites
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• 제36권2호
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• pp.111-120
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• 2001

NR/NBR 혼합고무 컴파운드의 기계적 물성과 아연 및 황동피복 강선과의 접착특성에 대해 NR/NBR 조성비에 대한 함수로 조사하였다. Mooney 점도와 응력이완시간은 NBR 함량의 증가에 따라 감소하였다. NBR 함량증가에 따라 모듈러스는 전반적으로 증가하였고, 인장강도의 경우 NBR 함량이 40 phr 이하일 경우 유사한 수준을 보이다가 $50{\sim}60\;phr$일 때 최소치를 보인 후 다시 증가하는 경향을 보인 반면, 파괴점에서의 변형은 NBR 함량이 50 phr 이하의 범위에서는 선형적인 감소를 보인 후 50 phr 이후에서는 거의 유사한 수준을 보였다. NR/NBR 혼합고무 컴파운드는 NR과 NBR의 유리전이온도인 $-10^{\circ}C$와 $-55^{\circ}C$에서 탄성모듈러스의 급격한 전이와 tan ${\delta}$ 피크를 나타내 비상용성 블렌드의 거동을 나타내었다. 접착력(pullout force)과 rubber coverage 공히 NBR 함량이 증가함에 따라 급격히 감소하여 NR/NBR 혼합비가 50/50인 경우 NR 컴파운드 대비 약 40% 수준을 보였고, 순수한 NBR 컴파운드의 경우 접착력은 다시 증가하여 NR 컴파운드 대비 약 90% 수준의 접착력을 보였다. Auger spectrometer 분석결과 NBR 함량이 증가할수록 황함량이 감소하였고, 이는 강선-고무간 접착계면에서 접착층이 충분히 성장하지 못했다는 것을 의미하고 접착성능 하락의 원인으로 해석하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.67-77
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• 2007

IBC와KBC 기준의 지반계수는 지반증폭 만이 고려되고 구조물-지반 상호작용 영향이 고려되지 않은 지반계수로 합리적인 구조물의 지진거동을 예측하는데 어떤 한계가 있다. 이 연구에서는 선형과 비선형 지반 위에 세워진 구조물의 탄성지진응답해석을 의사 3-D 해석으로 수행하여 구조물-지반 상호작용 영향이 고려된 지반계수의 상 하 한계값을 평가하였다. 지반의 특성은 지반 A, B, C의 경우에는 선형으로 가정하였고, 지반 D와 E의 경우에는 비선형으로 가정하여 Ramberg-Osgood 모델을 사용하여 전단파속도를 기준으로 전단탄성계수와 감쇠비 계산식을 규정하였다. 지진해석은 중 약진 지진기록 12개를 선정하여 최대 지진가속도를 0.1g와 0.2g로 조정하고, 구조물-지반 체계에 대한 의사 3-D 해석 시에는 30m 지반 하부 암반에서의 지진기록으로 변환하여 사용하였다. 구조물의 탄성 지진응답해석을 통해서 얻은 결과로부터 구조물-지반 상호작용 영향을 고려한 새로운 표준응답스펙트럼과 단주기 영역 및 주기 1초에서의 지반계수 $F_{a}$와 $F_{v}$의 상 하 한계값을 제시하였으며, KBC 기준을 위한 새로운 지반계수도 제안하였다.

• 지질공학
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• 제30권2호
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• pp.161-173
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• 2020

본 연구는 세계지질공원인 무등산국립공원 내 주상절리대의 공학적 특성을 살펴보고 위한 것으로서, 대상 암석인 무등산응회암의 물리·역학적 성질 파악, 주상절리 풍화정도 산정, 그리고 주상절리 내 균열거동 모니터링 등을 실시하였다. 무등산응회암의 물리적 성질은 평균 공극률의 경우 1.02%, 평균 흡수율은 0.38%, 평균 비중은 2.69 g/㎤, 그리고 평균 종파속도는 4,948 m/s로 나타났다. 역학적 성질의 경우 평균 일축압축강도는 337 MPa, 평균 탄성계수는 68 GPa, 평균 포아송비는 0.29, 평균 점착력은 41.3 MPa, 평균 마찰각은 62.8°로 나타났다. 실버슈미트해머 평균 반발경도 Q값은 49.3이며, 이를 일축압축강도로 환산하면 70.5 MPa로 신선한 일축압축강도의 약 21%에 해당되었다. 그리고 입석대 주상절리 3개 블록에 대한 균열 모니터링 측정 결과, 균열 거동은 블록 모두에서 1 mm 이하로 나타나 주상절리 내 균열 거동은 현재까지 거의 발생하지 않은 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.131-139
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• 2013

본 연구의 목적은 H-형강 압축재의 온도상승에 따른 파괴거동을 중심으로 압축력과 파괴온도의 상관관계를 파악하기 위한 실험을 수행하는 것이다. SS400 강재로 제작된 H-형강의 시험체를 선정하여, ISO 834의 재하가열 시험방법에 따라 온도 상승에 대한 실험을 한국방재시험연구원(FILK)에서 수행하였다. 고온상태의 강재에 대한 항복강도 및 탄성계수의 감소계수는 EC3 (Eurocode3) Part 1.2 (1993) 관계식을 근거로 하여 파괴온도시 국부 및 전체좌굴 응력도와 항복응력도를 실험결과와 비교 검토하였다. 실험조건은 세장비 45.4이고 상온에서의 항복내력에 대한 50%, 70%, 80%를 재하압축력으로 설정하여 파괴온도를 측정하였다. 파괴온도와 재하압축력에 대한 실험결과로 부터 온도상승에 따른 내력은 탄성 좌굴강도보다는 항복내력에 근접함을 파악할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제31권3호
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• pp.381-393
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• 2021

농업용 저수지 제체에 대한 그라우팅 주입효과 확인방법을 검증하기 위하여 물리·역학적 방법, 수리학적 방법, 지구물리학적 방법을 적용하여 결과를 분석하였다. 실내시험과 현장시험을 통하여 획득한 데이터들은 그라우팅 주입단계에 따라 ① 그라우팅 이전, ② 그라우팅 중 ③ 그라우팅 직후, ④ 그라우트재재령 28일 이후로 구분하여 획득되었다. 시추과정에서 획득되는 단위중량, 압축강도, 마찰각, 점착력, N값(관입저항치)의 경우 지반 개량을 확인할 수는 있지만, 지반의 불균질성에 기인하는 한계도 나타났다. 현장 투수시험으로 측정된 투수계수는 그라우트재가 고결되기 이전에도 차수성이 확인되어 그라우팅 직후에 저수지 제체의 개량효과를 확인하기에 가장 적합한 것으로 나타났다. 전기비저항탐사는 그라우팅 이전 저수지 제체에 발달하는 포화대와 누수영역 파악 활용에 적합하였다. 표면파탐사(MASW)는 그라우팅 주입 이후에 탄성파속도가 점차적으로 증가하는 경향성이 뚜렷하여 개량효과를 판단하는데 효과적인 것으로 판단되며, 탄성파 속도를 이용하여 동적특성을 산정할 수 있으므로 내진설계의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.