• Composites Research
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• 제22권3호
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• pp.66-73
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• 2009

적층 두께, 면밀도, 질량관성모우멘트는 소재의 구조-역학적 특성을 나타내는 중요한 인자들이다. 본 연구에서는 이와 같은 인자들이 다층-복합재료구조의 내충격 성능에 미치는 영향을 고찰하기 위해 높은 충격자 속도 하에서 탄자한계속도기 최대가 되는 재료-구조 최적화를 수행하였다. 세라믹복합재료, 고무, 알루미늄 그리고 알루미늄 폼으로 구성된 다층-복합재료구조의 최적화를 위해 Florence 모델과 Awerbuch-Bonder 모델을 연계한 통합 모델을 개발하였으며, 구속 조건으로써 적층 두께, 면밀도, 질량관성모우멘트를 함께 사용하였다. 결과에서 알 수 있듯이, 제안된 통합 모델을 통해 계산된 탄자한계속도는 유한표소해석에서의 탄자한계속도와 거의 유사함을 확인하였다. 통합 모델을 바탕으로 재료-구조 최적화를 통해 설정된 다층구조는 최적화를 수행하지 않은 다층구조에 비해 약 10.8%의 탄자한계속도 및 26.7%의 충격흡수에너지 향상이 나타남을 알 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.60-68
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• 1991

비압축성 유체유동에 대한 Navier-Stokes 방정식과 충돌 접촉면 조건으로 특징지어지는 강체-유체 충돌문제를 Lagrangian 유한요소법에 의해 해석하였으며, 계산의 편의상, 속도장을 점성및 중력항과 압력항으로 나누어 수행하는 소위 fractional step method를 도입하였다. 유체영역은 4절점의 4각형 요소로 분할하였으며, 충분히 작은 시간간격의 도입을 전제로 하여 explicit time marching법으로 수치해석하였다. 매 시간 step의 초기에 우선 운동량-충격량 법칙으로 강체의 수면충돌후 속도를 구했으며, 그 속도로 표현되는 충돌 접촉면의 경계조건과 완전한 형태의 자유표면조건 그리고 운동방정식 및 연속 방정식을 모두 만족하는 속도장을 구하였다. 본 논문에서 제시하는 수치해석법에 의하면, 유체충격문제에 있어 매우 중요하다고 알려져 있는 tip splash를 포함하는 자유표면의 형상을 쉽게 추적해 갈 수 있다. Lagrangian 유한요소법의 적용의 타당성을 확인하기 위하여 대칭형 2차원 쐐기 모양의 강체가 수면충돌하는 경우를 예로하여 시간의 경과에 따른 충격수압의 분포 및 충격외력 등을 추정한 결과, 본 방법의 적용의 유효성과 아울러 몇가지 유용한 결론을 유도할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권5호
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• pp.517-532
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• 2023

Tower structures have been widely used in communication and transmission engineering. The failure of joints is the leading cause of structure failure, which make it play a crucial role in tower structure engineering. In this study, the aluminum alloy three tube tower structure is taken as the prototype, and the middle joint of the tower was selected as the research object. Three different stainless steel-aluminum alloy composite joints (SACJs), denoted by TA, TB and TC, were designed. Finite element (FE) modeling analysis was used to compare and determine the TC joint as the best solution. Detail requirements of fasteners in the TC stainless steel-aluminum alloy composite joint (TC-SACJ) were designed and verified. In order to systematically and comprehensively study the mechanical properties of TC-SACJ under multi-directional loading conditions, the full-scale experiments and FE simulation models were all performed for mechanical response analysis. The failure modes, load-carrying capacities, and axial load versus displacement/stain testing curves of all full-scale specimens under tension/compression loading conditions were obtained. The results show that the maximum vertical displacement of aluminum alloy tube is 26.9mm, and the maximum lateral displacement of TC-SACJs is 1.0 mm. In general, the TC-SACJs are in an elastic state under the design load, which meet the design requirements and has a good safety reserve. This work can provide references for the design and engineering application of aluminum alloy tower structures.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.155-164
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• 2011

충격 하중 재하 실험의 경우 빠른 하중 재하 속도로 인해 실험 데이터를 측정하는 방법에 있어 많은 어려움이 있다. 또한 부재의 국부적 손상을 측정하지 못함으로써 부재의 동적 거동을 왜곡하는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 충격 실험에서의 한계를 극복하기 위하여 명시적(explicit) 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 FRP Sheet 및 강섬유로 보강된 콘크리트의 저속 충격 하중 하에서의 동적 거동을 분석하였다. 해석 모델은 1방향 및 2방향 부재이며 충격 하중 재하 시부재의 국부적 파괴를 고려하고 있다. 해석결과 강섬유에 의해 보강된 SFRC와 UHPC 부재의 경우 충격 저항성능이 크게 향상되었다. FRP Sheet로 보강한 경우 GFRP가 CFRP보다 우수한 충격 저항 성능을 보였으며 FRP Sheet의 방향성에 의한 영향은 크게 나타나지 않았다. 본 연구에서 수행된 해석은 충격 실험 결과와의 비교를 통해 그 신뢰성이 검증되었다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.141-150
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• 2022

국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.245-254
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• 2005

방사성물질은 다양한 분야에서 사용되고 있으며 이에 따른 국내 및 국제간 운반이 계속적으로 증가하고 있다. 방사성물질을 수송하기 위해서는 수송용기의 안전성이 확보되어야 한다. 방사성물질 수송용기의 안전규정에 관해서는 국내 원자력법 운반안전규정 및 IAEA 운반규정에서 규정하고 있다. 방사성물질 수송용기 중에서 사용후핵연료를 운반하는 수송용기는 본체와 충격완충제로 구성되어 있다. 본 논문에서는 사용후핵연료 수송용기의 충격완충제에 작용하는 충격력을 계산하는 간편한 실험식을 차원해석을 통하여 유도하였다. 해석결과는 기존의 충격면적법 및 유한요소해석과 비교를 통하여 그 타당성을 입증하였다. 본 실험식을 이용하여 수송용기의 낙하충격력을 쉽게 예측할 수 있다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권5호
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• pp.421-425
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• 2003

한 개 척추 운동 분절에 대한 유한요소 모델을 이용하여 수직 충격력이 가해질 경우 발생되는 척추 경막의 교합을 해석 하였다. 교합은 수직 충격력의 지속 시간 변화에 따른 골편의 이동으로 인한 척추 경막의 단면적 변화를 계산하여 계량화 하였다. 계산 결과 8∼12ms 의 충격 지속 시간에서 골편의 이동으로 인한 가장 큰 척추 경막의 단면적 변화가 나타났으며 $\Delta$t = 400 ms의 경우에서는 4%만의 척추 경막의 단면적 변화가 나타났다, 이와 같은 해석 결과는 6kN의 수직 정 하중이 가해질 경우에 발생되는 량이 유사한 값으로 이 정도의 충격 지속 시간은 준 정 하중 상태와 유사함을 보이고 있었다.

• 수산해양기술연구
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• 제19권2호
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• pp.117-124
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• 1983

정면규칙파중에서 Bow-flare부 충격은 선저충격에 비해서 작용 시간이 길고, 선체 수직운동진폭이 큰 상태이거나, 파고가 큰 입사파가 적용되는 경우에 선체에 작용하는 충격력은 상당히 크며, 파고가 높아지면, 발생하는 모우멘트도 증가한다. 2. Bow-flare부가 큰 선형의 경우에는 선저노출이 일어나지 않더라도 부가질량의 급격한 증가에 따라 상당히 큰 충격력이 작용한다. 3. Deckwetness, 불규칙파중에서의 응답해석, 상대변위를 구할 때 Dynamic Swell-up의 양을 고려한 계산 등의 검토가 요망된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권12호
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• pp.4647-4658
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• 2023

In this paper, elastic-plastic fracture mechanics analysis is performed to determine the critical crack sizes of the multipurpose canister (MPC) manufactured using austenitic stainless steel under dynamic loading conditions that simulate drop accidents. Firstly, dynamic finite element (FE) analysis is performed using Abaqus v.2018 with the KORAD (Korea Radioactive Waste Agency)-21 model under two drop accident conditions. Through the FE analysis, critical locations and through-thickness stress distributions in the MPC are identified, where the maximum plastic strain occurs during impact loadings. Then, the evaluation using the failure assessment diagram (FAD) is performed by postulating an external surface crack at the critical location to determine the critical crack depth. It is found that, for the drop cases considered in this paper, the principal failure mechanism for the circumferential surface crack is found to be the plastic collapse due to dominant high bending axial stress in the thickness. For axial cracks, the plastic collapse is also the dominant failure mechanism due to high membrane hoop stress, followed by the ductile tearing analysis. When incorporating the strain rate effect on yield strength and fracture toughness, the critical crack depth increases from 10 to 20%.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권2호
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• pp.149-168
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• 2011

This paper presents a computational study of column loss scenarios for typical multi-story steel buildings with perimeter moment frames and composite steel-concrete floors. Two prototype buildings (three-story and ten-story) were represented using three-dimensional nonlinear finite element models and explicit dynamic analysis was used to simulate instantaneous loss of a first-story column. Twelve individual column loss scenarios were investigated in the three-story building and four in the ten-story building. This study provides insight into: three-dimensional load redistribution patterns; demands on the steel deck, concrete slab, connections and members; and the impact of framing configuration, building height and column loss location. In the dynamic simulations, demands were least severe for perimeter columns within a moment frame, but the structures also exhibited significant load redistribution for interior column loss scenarios that had no moment connectivity. Composite action was observed to be an important load redistribution mechanism following column loss and the concrete slab and steel deck were subjected to high localized stresses as a result of the composite action. In general, the steel buildings that were evaluated in this study demonstrated appreciable robustness.