• Steel and Composite Structures
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• 제27권6호
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• pp.691-702
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• 2018

This paper presents experimental and analytical results of fiber reinforced polymer (FRP) confined steel tubular columns under transverse impact loads. Influences of applied impact energy, thickness of FRP jacket and impact position were discussed in detail, and then the impact responses of FRP confined steel tubes were compared with bare steel tubes. The test results revealed that the FRP jacket contributes to prevent outward buckling deformation of steel at the clamped end and inward buckling of steel at the impact position. For the given applied impact energy, specimens wrapped with one layer and three layers of FRP have the lower peak impact loads than those of the bare steel tubes, whereas specimens wrapped with five layers of FRP exhibit the higher peak impact loads. All the FRP confined steel tubular specimens displayed a longer duration time than the bare steel tubes under the same magnitude of impact energy, and the specimen wrapped with one layer of FRP had the longest duration time. In addition, increasing the applied impact energy leads to the increase of peak impact load and duration time, whereas increasing the distance of impact position from the clamped end results in the decrease of peak impact load and the increase of duration time. The dynamic analysis software Abaqus Explicit was used to simulate the mechanical behavior of FRP confined steel tubular columns, and the numerical results agreed well with the test data. Analytical solution for lateral displacement of an equivalent cantilever beam model subjected to impact load was derived out. Comparison of analytical and experimental results shows that the maximum displacement can be precisely predicted by the present theoretical model.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.5974-5979
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• 2014

압입 방식으로서 경량화된 부품이 매우 균질한 정밀도로 생산이 되며 프레스의 기술이 향상되고 있다. 압입 방식으로 조립하였을 시 핀과 구멍사이에는 압축력에 의한 변형력이 발생되고 접촉면이 손상을 입는다. 따라서 본 연구에서는 CATIA 프로그램을 이용하여 3D 모델링하였으며, ANSYS 프로그램을 통하여 압입 접촉된 평면에서 손상평가를 하였다. 해석결과, 핀이 들어갈 때 PCB판에 작용하는 하중은 약 21.3N인 것으로 확인되었으며, PCB판이 Pin에서 빠져나올 때의 하중은 약 19.24N으로 나타났다. 또한 구조 해석결과, Pin 1이 본 연구 모델의 모든 부품들 중에서 가장 최대응력이 많이 발생하므로, 대표적으로 Pin 1의 최대 등가응력이 192.96MPa로 나타났다. 압입 접촉 손상 특성을 규명하고 본 연구결과를 실제의 압입 공정의 설계에 응용함으로서 그 파손을 방지하고 내구성을 평가할 수 있다고 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.51-58
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• 2021

본 논문에서는 Needle-punched C/SiC 복합재료 해석을 위한 효율적인 멀티스케일 해석기법을 소개한다. 기존 Needle-punching으로 인해 복잡한 미소구조를 갖는 NP 복합재료는 기존의 제안된 복합재료 멀티스케일 기법으로 물성을 계산하는 것은 한계가 있어 왔다. 이를 극복하기 위해 micro-CT 이미지 촬영을 통해 NP 복합재료의 미소구조를 면밀히 파악할 수 있었고, 이미지 프로세싱을 바탕으로 실제구조와 직접적으로 대응할 수 있는 3D high fidelity 모델을 구축하였다. 또한 유한요소해석에 맞춰 요소크기를 조절할 수 있는 sub-region processing 소개를 바탕으로 효율적인 유한요소해석을 수행하였다. NP 복합재료의 미소구조 거동뿐만 아니라, macro-scale 구조해석의 적용을 위해 subcell 모델링을 제안하였다. Needle-punching에 의한 Z축 NP 섬유의 규칙적인 간격을 이용하여 모델링을 수행할 수 있었다. 제안한 두 종류의 모델은 균질화 기법을 이용하여 등가거동 및 등가물성을 파악하였으며, 추가적인 실험 결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.897-904
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• 2012

강선설계문제는 실수형 설계변수인 형상변수와 정수형 설계변수인 강선의 개수로 이루어져 있다. 또한, 탄이 강선의 통과하는 거동을 표현하기 위하여 비선형 유한요소 해석을 사용하므로 많은 해석시간이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 실험계획법 기반의 효율적인 강선설계 방법을 제안한다. 첫 번째로, 3 개의 형상변수와 1 개의 정수형 변수를 포함하는 4 개의 설계변수에 대해서 보스의 직교배열표를 사용하여 25 개의 실험점을 생성한 후 각 실험점에 대해서 비선형 유한 요소 해석을 수행한다. 다음으로는 포열에서 탄이 탈출할 때의 탄의 속도와 각속도를 만족시키는 동시에 탄의 저항력을 최소화 하기 위해서 가상설계개념을 수행한다. 제안하는 가상설계개념은 설계 목적과 제약조건 그리고 효과분석을 포함하는 범함수로 생성된다. 마지막으로 가상설계개념으로부터 주어지는 새로운 설계는 초기 설계보다 나은 결과를 보여주고 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.121-131
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• 2013

V-거터형 보염기가 장착된 덕트형 연소기에서 연소 불안정이 발생할 때 보염기 근처에서 나타나는 화염의 동특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 화염 구조를 가시화하기 위해서 고속 카메라를 이용한 자발광 계측과 PIV 기법을 사용하였다. 연소 불안정이 발생하면 연소기 내부의 압력 구배에 변화가 생기면서 화염의 역화 현상이 일어나고, 역화의 진행거리는 당량비에 따라서 달라졌다. 역화의 진행거리와 구조에 따라 불안정 화염을 세 가지 유형으로 분류하였다. 일정 당량비 이상에서는 역화가 진행됨에 따라 보염기 앞쪽 끝단에서 특이한 화염 구조를 관측할 수 있었다. 순압력 구배에서 역화 되었던 화염면은 후류로 밀리고, 이때 보염기 안쪽에 형성된 와류로 인하여 재안정화가 이루어지는 것을 확인하였다.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.19-26
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• 2023

전산 자원의 발달로 여러 부품들이 결합된 전체 구조물에 대한 해석이 가능해져 해석에 필요한 계산 시간과 데이터의 양이 증가하였다. 이러한 전체 구조물에는 같은 부품이 반복되어 규칙성을 가지는 경우가 많다. 이러한 반복적인 구조물에 균질화 기법을 적용하면 효과적인 해석이 가능하다. 상용 프로그램의 일반적인 균질화 모듈에서 단위 구조는 모든 방향으로 반복된다고 가정한다. 하지만 실제 구조물들은 여러 단위 구조가 복잡하게 반복되는 경우가 많아 기존 균질화 기법을 적용하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 복잡한 반복성을 고려하는 다단계 균질화 기법을 제안한다. 제안된 균질화 기법은 구조물을 여러 영역으로 나누어 균질화를 수행하는 형태로 기존 기법보다 정확한 해석이 가능하다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제9권1호
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• pp.89-118
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• 2015

The geometric nonlinearity of off-diagonal bracing system (ODBS) could be a complementary system to covering and extending the nonlinearity of reinforced concrete material. Finite element modeling is performed for flexural frame, x-braced frame and the ODBS braced frame system at the initial phase. Then the different models are investigated along various analyses. According to the experimental results of flexural and x-braced frame, the verification is done. Analytical assessments are performed in according to three dimensional finite element modeling. Nonlinear static analysis is considered to obtain performance level and seismic behaviour, and then the response modification factors calculated from each model's pushover curve. In the next phase, the evaluation of cracks observed in the finite element models, especially for RC members of all three systems is performed. The finite element assessment is performed on engendered cracks in ODBS braced frame for various time steps. The nonlinear dynamic time history analysis accomplished in different stories models for three records of Elcentro, Naghan and Tabas earthquake accelerograms. Dynamic analysis is performed after scaling accelerogram on each type of flexural frame, x-braced frame and ODBS braced frame one by one. The base-point on RC frame is considered to investigate proportional displacement under each record. Hysteresis curves are assessed along continuing this study. The equivalent viscous damping for ODBS system is estimated in according to references. Results in each section show the ODBS system has an acceptable seismic behaviour and their conclusions have been converged when the ODBS system is utilized in reinforced concrete frame.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.13-20
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• 2008

기능경사 소재(FGM)에는 서로 다른 두 가지 구성입자들이 혼합되어 있는 경사층(graded layer)이 삽입되어, 소재 전 영역에 걸쳐 구성입자의 체적분율이 연속적이고 기능적으로 변화하도록 되어있다. 이러한 이상(dual-phase) 입자복합재의 열 기계적 거동을 해석함에 있어 필수적인 경사층의 물성치는 전통적으로 균질화 기법을 이용하여 예측되었다. 하지만, 이러한 균질화 기법은 구성입자의 형태, 분산구조 등과 같은 상세 형상을 반영하지 못하지 때문에 복합재의 총체적인 등가 물성치 예측에만 국한 되어왔다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 경사층을 미시역학적으로 이산화 모델링하고, 다양한 체적분율과 외부 하중조건에 대해 유한요소해석을 실시하여 이러한 균질화 기법들의 특성을 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권4호
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• pp.284-295
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• 2012

본 연구에서는 암석 절삭 장비의 마모에 직접적인 영향을 주는 인자인 암석의 마모도(abrasiveness) 측정에 관한 연구를 수행하였다. 몇 가지 방법 중 세르샤 마모 시험(Cerchar abrasiveness test)을 통하여 암석의 마모도에 영향을 미치는 인자를 확인하고 효율적인 시험을 수행하기 위한 조건들을 연구하였다. 국내 19종 암석에 대한 시험 결과를 통하여, 세르샤 마모 지수(CAI, Cerchar Abrasiveness Index)에 영향을 미치는 암석의 역학적 물성(단축압축강도, 간접인장강도, 탄성계수, 포아송비, 공극률, 쇼어경도)과의 상관관계를 찾아보았고 X선 회절 분석을 통하여 암석의 구성 광물 중 마모도에 가장 큰 영향을 미치는 석영 함량, 등가 석영 함량과의 관계도 확인하였다. 그 결과로 암석의 입자 결합 특성보다 광물의 특성이 CAI에 영향을 더 미치는 것으로 관찰되었고, 단축압축강도와 등가 석영함량의 함수로 CAI를 예측하는 모델을 제시하였으며 핀의 경도가 커질수록 CAI값이 선형적으로 작아짐을 확인하였다. 수치해석적 연구를 통해 세르샤 마모 시험을 모사한 결과 초기 긁힘 거리에서 대부분의 마모가 발생함을 확인하였고 하중이 증가할수록 CAI값이 증가함을 확인하였다.