• Structural Engineering and Mechanics
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• 제37권6호
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• pp.617-632
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• 2011

A concept of crash energy absorbing (CEA) lattice structure for an inflatable morphing vehicle body (Lee et al. 2008) has been investigated as a method of providing rigidity and energy absorption capability during a vehicular collision (Lee et al. 2007). A modified analytical model for the CEA lattice structure design is described in this paper. The modification of the analytic model was made with a stiffness approach for the elastic region and updated plastic limit analysis with a pure plastic bending deformation concept and amended elongation factors for the plastic region. The proposed CEA structure is composed of a morphing lattice structure with movable thin-walled members for morphing purposes, members that will be locked in designated positions either before or during the crash. What will be described here is how to model the CEA structure analytically based on the energy absorbed by the CEA structure.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권12호
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• pp.33-38
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• 2005

본 연구에서는 팽창형 막 구조물의 대변형 특성을 수치적 그리고 실험적으로 살펴보았다. Miller와 Hedgepeth의 막 이론을 이용하여 주름 효과를 고려한 막재료 구성방정식을 FORTRAN으로 해석 알고리즘을 만들어 user material(UMAT) subroutine을 개발하였다. 개발된 주름 해석 UMAT subroutine을 상용 해석 프로그램 ABAQUS와 연계 해석하여 팽창형 막 구조물의 주름 영역과 변형된 형상 특성 연구를 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.109-117
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• 2016

본 연구는 팽창구조체 설계에서 중요한 인자인 마찰계수의 결정에 대하여 중점을 두었다. 팽창구조체는 지중 구조물 의 시공 및 운영 시 발생되는 돌발용수 및 이상누수에 의한 사고들에 대비한 많은 가치가 있는 수동적 급속차폐시스템이다. 특히 해저터널에 있어서는 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구는 팽창구조체를 구성하는 섬유재료의 상대적인 마찰거동에 대한 결과를 제시하였다. 이러한 마찰거동을 평가하기 위하여 마찰실험과 모형터널마찰실험을 실시하였다. 마찰시험으로부터 서로 다른 표면 조건에서 마찰계수를 결정하였으며, 이 결과로 얻어진 마찰계수는 실질적인 모형 미끄럼시험 결과를 통하여 분석 비교하였다. 이 들 결과로부터 터널과 팽창구조체 상호 마찰거동에 대하여 검토하였다. 이 연구 결과로부터 모형터널마찰실험으로부터 얻어진 마찰계수 값은 실내마찰시험으로부터 얻은 마찰계수 값보다 약 12%작게 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권8호
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• pp.1221-1230
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• 2008

Inflatable rubber dams are used for controlling flood, impounding water for recreations, preventing beach erosions, diverting water for irrigations, and generating hydropower. They are long, flexible, inflated with air, cylindrical structures on a rigid horizontal foundation such as concrete. The dam is modeled as an elastic shell inflated with air. The mechanical behaviors of the inflated dam model were investigated by using the finite element method. The analysis process such as One Way Coupling Fluid-Structure Interaction consists of two steps. First, the influences of the fluid side were investigated, viz, the shape changes of the inflated rubber dam due to the fluid motions was captured when the height of the dam was 30cm with air pressure 0.01MPa, at which the pressure distributions over the surface of the dam were calculated. And next, the structural deformations were calculated using the pressure distributions. The initial inlet velocity for flow field was set to 0.1m/s. The structural deformation behaviors were investigated. The final research goal is to develop a Korean Inflatable Rubber Dam to be used for generating small hydropower.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.161-177
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• 2017

본 연구는 해저터널에서 급격한 홍수 피해를 방지하기 위해 팽창구조체의 설계 및 현장적용을 제시하였다. 팽창구조체는 지중 구조물에 시공 및 운영 시 발생되는 돌발용수 및 이상누수에 의한 사고들에 대비한 많은 가치가 있는 수동적 급속차폐시스템이다. 특히 해저터널에 있어서는 필수적이라고 할 수 있다. 팽창구조체의 설계에서 주요인자는 인플레이터와 터널 벽면사이의 누수 와 마찰 거동이다. 팽창구조체의 설계시 설계 고려사항을 개발하고 매개 변수를 조사하기 위해 이론분석 및 실험적 연구를 수행하였다. 팽창구조체의 주요 설계 요소 및 고려사항들을 제안하기 위하여 박막이론을 적용한 이론적 분석 및 개발하였다. 또한 여러 섬유 재료의 상대 마찰 시험은 인플레이터와 터널 표면 사이의 마찰 조건에 따라 마찰거동을 결정하기 위해 수행하였다. 시험 결과는 침수조건에서의 마찰 계수가 건조조건에서의 값보다 약 20% 낮게 나타났다. 추가로 한국에서 계획중인 2개의 가상해저터널현장에 대한 보호시스템 가상 설계를 본 연구를 바탕으로 수행하였다. 이 연구 결과로부터 향후 터널 보호 구조물인 인플레이터 구조 설계 및 개발 기술을 이해하는데 매우 유용할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.469-484
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• 2020

본 논문은 해중터널에 돌발용수 발생 시 급속팽창구조체를 통한 차폐에 관한 연구이다. 현재 국내에는 터널 내 돌발용수에 대한 대책이 미비한 실정이다. 터널 내 방수로, 수문 등 유입수 처리 시설이 설비되어 있지만 많은 양의 해수 또는 지하수 유입에 대한 한계가 있으며, 수문의 경우 차단하는 시간이 느리기 때문에 피해를 최소화 할 수 없는 상황이다. 이에 따라 급속팽창구조체에 대한 차폐율 및 축 방향 이동거리에 대한 연구를 진행하였다. 축소모형 실험 결과를 통해 급속팽창구조체의 개수 및 내부 공압이 차폐율에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 급속팽창구조체의 개수가 한 개에서 두개로 늘어남에 따라 차폐율이 약 35~40% 더 커지게 되었다. 또한 내부 공압이 0.2 bar에서 0.3 bar로 증가함에 따라 차폐율이 약 4% 더 커지는 것을 확인하였다. 실대형 실험을 통해 본 연구에서 확인된 결과를 검증하고 더욱 발전시킨다면 해저터널 또는 해중터널의 돌발용수에 있어 효과적인 방수대책으로 활용 가능할 것이라 판단된다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제7권1호
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• pp.91-98
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• 2006

The thermomechanical behaviors of SMA thin film actuator and their application are investigated. The numerical algorithm of the 2-D SMA thermomechanical constitutive equation is developed and implemented into the ABAQUS finite element program by using the user defined material (UMAT) subroutine. To verify the numerical algorithm of SMAs, the results are compared with experimental data. For the application of SMA thin film actuator, the methodology to maintain the precise configuration of inflatable membrane structure is demonstrated.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권6호
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• pp.653-669
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• 2018

This work has the objective to analyze multibody mechanisms of inflatable structures for manned space applications. The focus is on the evaluation of the main characteristics of MaxFlex, a new module of MSC Adams including the effect of nonlinear flexible bodies. MaxFlex integrates the nonlinear Finite Element Analysis (FEA) of Nastran-SOL400-and the Adams multibody capabilities in one unique solver, providing an improvement concerning the concept and technology based on the co-simulation among solvers. MaxFlex converts the equations of motion of the nonlinear FEA into phase-space form and discretizes them according to the multibody system integrator framework. The numerical results deal with an inflatable manned space module having rigid components and a flexible coating made of Kevlar. This paper is a preliminary assessment of the computational capabilities of the software and does not provide realistic guidelines for the actual design of the structure. The analysis leads to some recommendations related to the main issues to consider in a nonlinear simulation including both rigid and flexible components. The results underline the importance of realistic deployment times and applied forces. Also, a proper structural modeling is necessary, but can lead to excessive computational overheads.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권6호
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• pp.108-116
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• 2006

• Advanced Composite Materials
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• 제17권4호
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• pp.319-332
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• 2008

The thermoelastic behaviors of an inflatable fabric membrane structure for use in a stratospheric airship envelope are experimentally and numerically investigated. Mechanical tensile properties of the membrane material at room, high, and low temperatures are measured using an $Instron^{(R)}$ universal testing machine and an $Instron^{(R)}$ thermal chamber. To characterize the nonlinear behavior of the inflated membrane structure due to wrinkling, the bending behavior of an inflated cylindrical boom made of a fabric membrane is observed at various pressure levels. Moreover, the envelope of a stratospheric airship is numerically modeled based on the thermoelastic properties of the fabric membrane obtained from experimental data, and the wrinkled deformed shape induced by a thermal load is analyzed.