• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.199-210
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• 2022

This study build finite element analysis (FEA) models describing the bending events of coiled tubing (CT) at the wellhead and trips into the hole, accurately provide the state of stress and strain while the CT is in service. The bending moment and axial force history curves are used as loads and boundary conditions in the diametrical growth models to ensure consistency with the actual working conditions in field operations. The simulation diametrical growth results in this study are more accurate and reasonable. Analysis the factors influencing fatigue and diametrical growth shows that the internal pressure has a first-order influence on fatigue, followed by the radius of the guide arch, reel and the CT diameter. As the number of trip cycles increase, fatigue damage, residual stress and strain cumulatively increase, until CT failure occurs. Significant residual stresses remain in the CT cross-section, and the CT exhibits a residual curvature, the initial residual bending configuration of CT under wellbore constraints, after running into the hole, is sinusoidal. The residual stresses and residual bending configuration significantly decrease the buckling load, making the buckling and buckling release of CT in the downhole an elastic-plastic process, exacerbating the helical lockup. The conclusions drawn in this study will improve CT models and contribute to the operational and economic success of CT services.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.217-226
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• 2018

차량의 측면은 전면이나 후면과 다르게 비대칭으로 설계되어있기 때문에 측면충돌이 일어나는 경우 충돌부위에 따라 차체의 변형정도가 크게 달라진다. 충돌로 인하여 차체에 탄성 및 소성 변형이 일어날 때 운동에너지가 차체로 흡수되어 운동량이 감소하게 된다. 일반적으로 교통사고분석은 충돌 후 차량의 거동을 운동량 보존법칙으로 분석하며 차체의 변형에 따른 에너지 흡수량은 반발계수를 적용해 그 오차를 보정한다. 본 연구에서는 차체의 구조와 각 부품의 재료특성을 적용한 유한요소 차량모델을 LS-DYNA로 해석하였으며, 그 결과를 분석하여 SUV와 승용차의 측면충돌에서 차량의 접촉부위에 따른 반발계수와 충돌감지시간을 도출하였다. 최종적으로 산출된 반발계수와 충돌감지시간을 실제 교통사고 사례에 적용하였을 때 결과오차의 개선효과를 얻었다. 유한요소해석 모델을 이용하여 도출한 초기 입력값을 적용했을 때 기존의 분석기법보다 해석의 신뢰도가 높다는 결과를 얻게 되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.51-61
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• 1993

본 연구에서는 에너지법으로 축대칭 박판성형 공정을 해석할 때, Lee와 Yang 이 제안한 방법을 적용함에 있어 굽힘효과를 효과적으로 고려할 수 있는 방법을 제안 하고 축대칭 컵드로잉 공정을 해석하여 본 이론의 타당성을 입증하고자 한다. 굽힘 효과는 박판소재를 몇개의 층(layer)으로 나눈 뒤, 각 층에서 소비되는 변형에너지를 합하여 전체 에너지를 최소화시킴으로써 고려하였다. 해석시 펀치 목부분과 다이목 부분에서의 접촉압력은 각각 균일한 분포를 갖는 것으로 가정하였다. 본 이론의 타 당성을 입증하기 위하여 계산결과를 실험치 및 탄소성 유한요소해석 결과와 비교하였 다.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권6호
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• pp.633-646
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• 2017

The compressive behavior of special-shaped concrete filled tube (CFT) mega column coupled with multiple cavities is studied by testing six columns subjected to cyclically uniaxial compressive load. The six columns include three pentagonal specimens and three hexagonal specimens. The influence of cavity construction, arrangement of reinforcement, concrete strength on failure feature, bearing capacity, stiffness, and residual deformation is examined. Experimental results show that cavity construction and reinforcements make it possible to form a combined confinement effect to in-filled concrete, and the two groups of special-shaped CFT columns show good elastic-plastic compressive behavior. As there is no axial bearing capacity calculation method currently available in any Code of practice for special-shaped CFT columns, values predicted by normal CFT column formulas in GB50936, CECS254, ACI-318, EC4, AISCI-LRFD, CECS159, and AIJ are compared with tested values. The calculated values are lower than the tested values for most columns, thus the predicted bearing capacity is safe. A reasonable calculation method by dividing concrete into active and inactive confined regions is proposed. And high accuracy shows in estimating special-shaped CFT columns either coupled with multiple cavities or not. In addition, a finite element method (FEM) analysis is conducted and the simulated results match the test well.

• 소성∙가공
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• 제23권5호
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• pp.289-296
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• 2014

Uniaxial tensile tests were conducted to accurately evaluate the in-plane mechanical properties of fiber metal laminates (FMLs). The FMLs in the current study are comprised of a layer of self-reinforced polypropylene (SRPP) sandwiched between two layers of aluminum alloy 5052-H34. The nonlinear tensile behavior of the FMLs under in-plane loading conditions was investigated using both numerical simulations and a theoretical analysis. The numerical simulation was based on finite element modeling using the ABAQUS/Explicit code and the theoretical constitutive model was based on the volume fraction approach using the rule of mixture and a modification of the classical lamination theory, which incorporates the elastic-plastic behavior of the aluminum alloy and the SRPP. The simulations and the model are used to predict the inplane mechanical properties such as stress-strain response and deformation behavior of the FMLs. In addition, a post-stretching process is used to reduce the thermal residual stresses before uniaxial tensile testing of the FMLs. Through comparison of both the numerical simulations and the theoretical analysis with the experimental results, it is concluded that the numerical simulation model and the theoretical approach can describe with sufficient accuracy the actual tensile stress-strain behavior of the FMLs.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권2호
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• pp.88-104
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• 1988

이차원의 유한요소법을 이용하여 axisymmetric R-$\theta$system으로 나누어서 정상과 부하추종 운전시에 핵연료 페렛트와 피복관의 열역학적 거동을 분석하기 위해서 FURA전산코드를 개발하였다. 온도분포와 내부압력을 정확히 계산하기 위해서 페렛트와 피복관의 변형과 핵분열의 기체방출을 전체 핵연료봉 길이로 고려하였다. 열역학적 평 형방정식을 얻기 위해서 Galerkin's Technique과 가상일의 원리를 사용하였고 역학적 해석을 위해서 탄성-소성, 크리프뿐만아니라 스엘링, 재배열, 고밀화 현상등을 고려하였다. 기하학적 모델에서는 4-결점 요소라 페레트 길이의 1/2만을 택하였다. 비선형식을 안정하게 해석하기 위해서 음해법을 도입하여 뉴튼-랩손 반복법을 적용하였다 이 코드의 검증은 해석해와 실험데이타로 비교하였다. 핵연료봉의 일반적인 거동은 axisymmetry system으로 계산하였고 균열된 페레트에 접촉하는 피복관의 거동은 R-$\theta$system을 사용하였다. 부하추종에 의한 피복관의 변형시효의 민감도는 출력율, 진동수, 진폭등으로 비교하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제4권2호
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• pp.117-131
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• 2006

한국의 고준위폐기물 기준 처분 시스템의 공학적 방벽에서의 T-H-M(Thermo-Hydro-Mechanical) 거동 실증을 위한 KENTEX(KAERI Engineering-scale T-H-M Experiment for Engineered Barrier System)실험 장치를 대상으로 열-수리-역학 연동현상 해석을 하여 온도, 포화도 및 응력의 변화를 예측하였다. 그리고 이들 변수와 열-수리-역학의 연동현상에 사용된 세물성법칙인 탄성물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙과의 관계를 분석하였다. 열-수리-역학 연동현상을 계산하는 데는 상용 유한요소 코드인 ABAQUS를 사용하였다. 열 계산에서 벤토나이트 내 온도는 히터 가열 후 초기에는 급격히 증가하다가 얼마의 시간이 경과한 후에는 거의 일정한 값에 도달하였다. 이 도달시간은 약 37.5일로 반경방향의 모든 지점(H=0.68m 일때)에서 정상상태에 도달한 것을 알 수 있었다. 즉, 히터와 벤토나이트 경계면에서는 $90^{\circ}C$, 벤토나이트와 외부 셀 경계면에서는 약 $70^{\circ}C$를 유지하였다. 열-수리-역학 연동현상 계산에서 시간에 따른 벤토나이트 포화도는 탄성 물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 세 경우 모두 거의 차이가 없었다. 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과의 비교에서 온도의 증가는 탄성 물성법칙 및 공극탄성 물성법칙 각각에 대해 시간이 경과함에 따라 포화도가 증가함을 초래해 포화가 빨리 진행됨을 알 수 있었다. 특히 히터에 가까운 쪽에서는물이 침투하고 있는 쪽 보다 포화도 증가가 큰 것으로 나타나 벤토나이트가 물로 포화되기 전의초기상태가 온도의 영향을 많이 받는 것을 알 수 있었다. 또한 응력은 세 물성 법칙 모두 시간의 경과에 따라 증가하는 경향을 보이나 탄성 물성법칙의 경우가 다른 두 경우보다 현저한 변화를 보이는데 이는 변형율이 탄성한계를 넘어서도 계속 작용하여 공극비 변화를 고려한 다른 두 물성법칙과 차이가 있음을 나타내고 있다. 그러나 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 경우에 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과를 비교하면 시간이 경과함에 따라 응력은 증가하지만 온도의 변화에 따른 서로의 응력의 차이는 작은 것을 알 수 있다. 즉 온도변화의 영향보다는 시간에 따른 포화도 변화의 영향이 더 큰 것으로 생각된다. 따라서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 온도의 증가로 포화가 빨라지고, 포화도 증가는 응력을 증가시키는 결과를 보이므로 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받고 있는 것으로 이해된다. 그래서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받으므로 탄성과 소성을 동시에 고려할 수 있는 물성법칙을 선택하는 것이 바람직하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권9호
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• pp.77-92
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• 2009

본 연구에서는 압밀이 진행중인 싱가포르 지역 연약지반에서 말뚝-그라우팅 슬라브 공법이 적용된 흙 막이 굴착 시 합리적인 말뚝의 인장력 산정을 위한 수치해석 연구를 수행하였다. 선형탄성/Mohr-Coulomb소성 모델을 적용한 2차원 수치해석을 통해 굴착 중 말뚝-그라우팅 슬라브 공법에 의한 보강효과를 살펴보았고 다양한 지반 변수에 대한 매개 변수 해석을 수행하여 말뚝 인장력의 산정과 관련하여 핵심적인 영향 인자를 파악하였다. 이를 바탕으로 해성점토 지반의 압밀 상태를 고려하기 위하여 수정 Cam-Clay 모델을 통해 현장의 비배수 전단강도 분포로부터 현장의 유효응력상태를 역으로 추정하였으며 실내 시험 분석을 통해 추정된 핵심 영향 인자의 범위를 산정하여 합리적으로 말뚝의 인장력을 산정하고자 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권3호
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• pp.275-282
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• 2014

입자강화 금속기지 복합재는 입자와 기지재간의 열팽창계수 차이와 탄소성 강성도의 차이에 따라 변형률 구배가 발생하고 이로 인한 기하적 필수 전위가 입자 주위에 형성됨에 따라 변형시 입자 크기 의존 길이 스케일에 의한 강화 효과를 가지고 있다. 본 연구에서는 유한요소법을 활용하여 복합재를 압밀 성형할 때 입자 주위에 펀칭되는 기하적 필수 전위에 의한 강도 증가를 입자 주위 영역에 부가시켜 입자 의존 길이 스케일이 복합재의 입자 경계 파손 및 기지재의 연성 파손에 미치는 영향을 살펴 보았다. 파손 거동은 입자의 크기와 체적비를 달리하고, 특히 분리 에너지와 강도 등의 경계 파손 물성값을 변화시켜가는 매개변수적 계산을 수행하여 관찰하였다. 두 개의 파손 모드는 서로 영향을 미치면서 입자 크기 의존 길이 스케일에 밀접하게 연관됨을 보였다. 즉 입자의 크기가 작은 경우에 입자의 크기가 큰 경우에 비하여 입자를 둘러싸고 있는 기하적 필수 전위가 상대적으로 더 집적됨으로 인해 입자경계와 기지재의 연성 파손에 의한 복합재의 파손 개시가 지연되고 파손이 진행되는 동안의 유동 응력 감소도 상대적으로 작은 것을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1441-1446
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• 2014

본 논문에서는 휜 광폭평판의 두께와 폭, 균열길이 그리고 가공경화지수의 변화가 휜 광폭평판의 균열부 구속상태에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 5가지의 휜 광폭평판 두께, 3가지의 균열길이, 3가지의 휜 광폭평판 폭 그리고 3가지의 가공경화지수를 고려한 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. Ramberg-Osgood 관계식을 만족하는 비선형 재료로 가정하였으며 균열부 구속상태를 정량화하기 위해서 Q-응력을 이용하였다. 3차원 유한요소해석 결과를 바탕으로 기하학적 형상 및 재료특성에 따른 휜 광폭평판의 Q-응력 변화를 평가하였다. 평가 결과 면외 구속조건에 의한 영향은 면내 구속조건과 밀접한 관계가 있었으며, 면외 구속조건이 면내 구속조건 보다 균열부 구속상태에 더 큰 영향을 미쳤다.