• 제목/요약/키워드: Initial shear stress

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광산폐석의 유변학적 특성과 토석류 흐름특성 분석 (Rheological Characteristics and Debris Flow Simulation of Waste Materials)

  • 정승원
    • 대한토목학회논문집
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    • 제34권4호
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    • pp.1227-1240
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    • 2014
  • 휴 폐광산지역은 복합지질재해지역으로 집중호우에 의해 토사재해와 산성광산배수를 발생시킨다. 본 연구는 폐석적치장 전반에 걸쳐 토사재해가 관측된 임기광산에 대해 지반공학적 유변학적 시험을 수행하고 얻어진 시험결과를 토대로 1-D 토석류 수치해석을 수행함으로써 토석류의 확산성을 조사하였다. 모래와 자갈로 구성된 광산폐석 시료의 유변학적 특성을 조사하기 위해 베인관입형 레오미터(Vane-penetrated rheometer)를 사용하였으며, 전단응력 제어를 통한 전단응력(${\tau}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$)와 점도(${\eta}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$) 간의 상관관계를 얻었다. 또한 광산폐석 시료에 대해 잘 알려진 유변학적 모델들(Bingham, Herschel-Bulkley, Power-law, bilinear 및 Papanastasiou 모델)을 적용함으로써 수치해석에 필요한 유변학적 매개변수(항복응력과 소성점도)를 결정하였다. 실험결과에 따르면, 체적농도에 무관하게 전형적인 전단담화(shear thinning) 거동이 관측되었으며, 함수비가 증가할수록 Bingham 유체처럼 거동하는 것으로 나타났다. 또한 사용된 모든 유변학적 모델들은 파괴 후 거동에 적합한 모델들로 밝혀졌다. 토석류 흐름특성을 조사하기 위해 실험결과를 토대로 토석류 크기(5 m, 10 m 및 15 m)와 항복응력(100 Pa, 200 Pa, 300 Pa 및 500 Pa)을 선정하여 1-D BING을 통해 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 토석류 이동거리와 이동속도는 항복응력의 크기에 반비례한 것으로 나타났으며, 토석류 항복응력이 500 Pa 이하인 경우 대부분의 토사는 계곡부까지 흘러갈 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 집중호우 기간에 산악지역에 방치된 광산폐석은 토사재해에 취약하고 2차적으로 인근 수계로 유입되어 환경적 문제를 야기시킬 수 있는 것으로 나타났다.

전단응력에 의한 골육종 세포의 칼슘이온 시응답 특성 측정 (Measurement of Time response of Calcium Ion in MG-63 Cells Induced by Shear Stress)

  • 박소희;신정욱;정옥찬
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 Techno-Fair 및 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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    • pp.183-183
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    • 2008
  • This paper presents the time responses of calcium ($Ca^{2+}$) ion concentration of MG-63 cells induced by a constant shear stress in micro channel were observed in the real time. Most of cells have similar rising time. There were some time delays because of the initial position of the cell in the micro channel along the pressure-driven fluid flow. The concentration of $Ca^{2+}$ exponentially decreased while time constant of each profile did not have any relation to the peak value of concentration.

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요인실험계획을 이용한 수도관 생물막 형성 영향 인자의 효과 분석 (Analysis of Effects of Factors Influencing Biofilm Formation in Drinking Water Distribution Pipe Using Factorial Experimental Design)

  • 박세근;최성찬;김영관
    • 상하수도학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.181-192
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    • 2005
  • This study evaluated the effect of factors influencing the initial biofilm formation in drinking water distribution pipe by running experiments using a $2^{4-1}$ fractional factorial experimental design with a replicate. Important variables used for assessing biofilm formation included BDOC(biodegradable dissolved organic carbon), viable heterotrophic bacteria present in drinking water, water temperature, and shear stress at two levels each. Based on the statistical analysis of biofilm levels measured as attached HPC(heterotrophic plate count) and community-level assay, the main factors that have significant effects on biofilm formation were found to be viable heterotrophic bacteria and BDOC. Water temperature only exhibited significant effect on the levels of attached HPC, while shear stress was not a significant factor under given conditions. Moreover, the statistical analysis revealed that interactions between the important variables were not statistically significant at a 0.05 significance level.

광중합 복합레진의 중합초기 동적 점탄성의 변화 (THE CHANGE OF THE INITIAL DYNAMIC VISCO-ELASTIC MODULUS OF COMPOSITE RESINS DURING LIGHT POLYMERIZATION)

  • 김민호;이인복
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제34권5호
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    • pp.450-459
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    • 2009
  • 본 연구의 목적은 새로 개발한 점탄성 측정기를 사용하여 수종의 광중합 복합레진의 초기 동적 점탄성 변화를측정하는 것이다. 본 연구에 사용된 점탄성 측정기는 세 부분으로 구성되었다. 첫째, 시편이 놓여지는 parallel plates; 둘째, DC 모터와 크랭크로 이루어진 회전진동전단변형 (Oscillatory shear strain)을 발생시키는 부분; 셋째, 전자기적 토크센서를 이용한 응력 측정 부분으로 구성되었다. 본 점탄성 측정기는 최대 2 Ncm의 토크를 측정할 수 있으며, 광중합기의 스위치는 컴퓨터와 연동하여 데이터 획득을 시작할 때 동시에 켜지도록 하였다. 본 연구에서는 시판 중인 6종의 광중합 복합레진 [Z-100 (Z1), Z-250 (Z2), Z-350 (Z3), DenFil (DF), Tetric Ceram (TC), Clearfil AP-X (CF)]을 사용하였다. 점탄성 측정기를 사용하여 동적 회전전단실험을 시행하였다. 직경 3 mm인 유리막대로 구성된 parallel plates 사이에 $14.2\;mm^3$의 복합레진을 적용시켰으며, 6 Hz의 진동수와 0.00579 rad의 진폭으로 변형을 가하고 발생된 응력을 측정하였다. 광중합이 시작됨과 동시에 측정이 시작되었으며, 광중합 후 10초 동안 점탄성의 변화를 관찰하였다. 각 복합레진에 대해 5 회 반복하여 측정하였고, 실험은 $25{\pm}0.5^{\circ}C$에서 진행되었다. 측정된 변형-응력 곡선으로부터 복소전단탄성계수 G*, 저장전단탄성 계수 G', 손실전단탄성 계수 G"를 구하였고 G*가 10 MPa에 이르는 시간을 구하였다. 각 재료의 복소전단탄성계수 G*와 10 MPa에 이르는 시간에 대해 일원분산분석 (One-way ANOVA)과 사후검정 (Tukey 검정)을 시행하였다 (${\alpha}$= 0.05). 결과는 다음과 같다. 1.본 연구를 위해 제작한 점탄성 측정기는 광중합 복합레진의 중합 초기 10초 동안의 동적 점탄성 변화를 신뢰성 있게 측정 할 수 있었다. 2. 모든 복합레진은 광조사 개시 후 $1{\sim}2$초의 불응기를 지난 다음 급격한 전단탄성계수의 증가를 보였다. 3. 모든 복합레진은 광중합 10 초간 손실전단탄성계수보다 저장전단탄성계수의 높은 증가를 보였다. 4. 광중합 초기 10초 후 복소전단탄성계수 값은 $150.3{\sim}563.7\;MPa$로, Z-100이 가장 높았고, 그 다음 Clearfil, Z-250, Z-350, Tetric Ceram, DenFil의 순이었다. 5. 복소전단탄성계수가 10 MPa에 이르는 시간은 Z-100이 2.55초로 가장 빨랐고, DenFil이 4.06초로 가장 느렸다.

판재의 초기집합조직이 평면변형률 스트레칭 변형에 미치는 영향 (Effect of Initial Textures on the Plane Strain Stretching)

  • 배석용;이용신
    • 소성∙가공
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    • 제7권5호
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    • pp.459-464
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    • 1998
  • Effect of the several initial textures such as random texture, rolling texture and cube texture, on the plane strain stretching was studied by interpretation of the finite element method. The calculation of yield locus indicated that the sheet oriented in the cube texture exhibits easy yielding on uniaxial stress state whereas the sheet having either a random or the rolling texture exhibits easy yielding on shear deformation. Upon stretching tests, the thickness strain at the center region contacting the punch was identical regardless of the initial textures while the dependence of the thickness strain on the initial texture was found in the other regions. In general punch loads required or the sheet with an initial cube texture was as expected from calculated yield locus, lower than those for the others.

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Hygrothermal analysis of laminated composites using C0 FE model based on higher order zigzag theory

  • Singh, S.K.;Chakrabarti, A.
    • Steel and Composite Structures
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    • 제23권1호
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    • pp.41-51
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    • 2017
  • A $C^0$ FE model developed based on an efficient higher order zigzag theory is used for hygrothermal analysis of laminated composite plates. The $C^0$ FE model satisfies the inter-laminar shear stress continuity at the interfaces and zero transverse shear stress conditions at plate top and bottom. In this model the first derivatives of transverse displacement have been treated as independent variables to circumvent the problem of $C^1$ continuity associated with the above plate theory. In the present theory the above mentioned $C^0$ continuity of the present element is compensated in the stiffness matrix formulation by using penalty parameter approach. In order to avoid stress oscillations observed in the displacement based finite element, the stress field derived from temperature/moisture fields (initial strains) must be consistent with total strain field. Special steps are introduced by field consistent approach (e.g., sampling at gauss points) to compensate this problem. A nine noded $C^0$ continuous isoparametric element is used in the proposed FE model. Comparison of present numerical results with other existing solutions shows that the proposed FE model is efficient, accurate and free of locking.

혼합모드(I+II)에서 피로균열진전에 미치는 응력비의 영향 (Effect of Stress Ratio on Fatigue Crack Growth in Mixed Mode(I+II))

  • 공병채;최명수;권현규;최성대
    • 한국기계가공학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.90-96
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    • 2009
  • The loading condition of actual construction works is complex. The shear effect of mixed-mode load component are crack propagation mechanism in step larger than the crack initial mechanism. Therefore, in this study received a mixed-mode loading on fatigue crack stress ratio on crack propagation path and speed of progress to learn whether stress affects crack propagation. ${\Delta}$ P a constant state of fatigue tests in Mode I, II give the same stress ratio, frequency 10Hz, sinusoidal waveform was used. A lower stress ratio fatigue crack propagation angle is small. This is less affected by the Mode II. Therefore, a mixed-mode fatigue crack propagation is to progress by the Mode. Stress ratio in a mixed mode crack in the path of progress and found a lot of impact.

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베인에 작용하는 수평응력과 토크를 이용한 모래의 마찰각 측정 (Measurement of Friction Angle of Sand from Horizontal Stress and Torque Acting on Vane)

  • 박성식;김동락;이새벽
    • 대한토목학회논문집
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    • 제38권1호
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    • pp.63-71
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    • 2018
  • 본 연구에서는 베인에 작용하는 수평응력과 토크를 측정한 다음 이를 이용하여 모래의 마찰각을 구하는 연구를 수행하였다. 건조한 낙동강모래를 원통형 셀에 느슨하거나 조밀한 상태로 성형한 다음 상부에서 공기압 실린더로 상재하중(overburden pressure)을 25, 50, 75 또는 100kPa 가하여 베인(직경 5cm, 높이 10cm) 회전 시 주변에 작용하는 수평응력과 토크를 실시간으로 측정하였다. 베인 회전에 따른 최대 토크값은 느슨한 모래는 3.5~9.5Nm, 조밀한 모래는 7.4-17.6Nm 사이로 상재하중이 증가할수록 최대 토크값도 증가하였다. 조밀한 정도에 관계없이 $14-20^{\circ}$ 회전 시 최대 토크값에 도달하였으며, 베인날과 토압계의 초기 위치에 따른 최대값의 차이는 나지 않았다. 상재하중에 따라 베인에 작용하는 초기 수평응력비($K_0$)는 평균 0.33-0.35 사이이며, 베인 회전에 따라 수평응력이 전반적으로 증가하다가 모래 입자가 교란되면서 다시 감소하는 경향을 보였다. 실시간으로 측정된 수평응력과 토크를 이용하여 계산된 마찰각은 상재하중이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 느슨한 모래는 직접전단시험 결과와 유사한 마찰각을 보였다. 하지만, 조밀한 모래의 마찰각은 다소 과대평가하는 경향을 보였다.

Effect of shear-span/depth ratio on cohesive crack and double-K fracture parameters of concrete

  • Choubey, Rajendra Kumar;Kumar, Shailendra;Rao, M.C.
    • Advances in concrete construction
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    • 제2권3호
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    • pp.229-247
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    • 2014
  • A numerical study of the influence of shear-span/depth ratio on the cohesive crack fracture parameters and double - K fracture parameters of concrete is carried out in this paper. For the study the standard bending specimen geometry loaded with four point bending test is used. For four point loading, the shear - span/depth ratio is varied as 0.4, 1 and 1.75 and the ao/D ratio is varied from 0.2, 0.3 and 0.4 for laboratory specimens having size range from 100 - 500 mm. The input parameters for determining the double - K fracture parameters are taken from the developed fictitious crack model. It is found that the cohesive crack fracture parameters are independent of shear-span/depth ratio. Further, the unstable fracture toughness of double-K fracture model is independent of shear-span/depth ratio whereas, the initial cracking toughness of the material is dependent on the shear-span/depth ratio.

미세퇴적물(微細堆積物)의 부상특성(浮上特性)에 관한 연구(硏究) (Resuspension Characteristics of Deposited Fine-Grained Sediments)

  • 김차겸;이종섭
    • 대한토목학회논문집
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    • 제12권3호
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    • pp.221-229
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    • 1992
  • 퇴적물(堆積物)의 형태(形態), 함수비(含水比) 및 저면전단응력(底面剪斷應力)(${\tau}_b$)이 미세퇴적물(微細堆積物)의 부상특성(浮上特性)에 미치는 영향을 연구하기 위해 순환식 개수로에서 부상실험(浮上實驗)을 하였다. 시료는 한국(韓國)의 서해안(西海岸)에 위치한 영광해역과 남동해안(南東海岸)에 위치한 영도해역에서 채취한 것을 사용하였다. 퇴적물(堆積物)의 종류 및 함수비의 크기에 따른 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)(${\tau}_c$)이 유추되었다. 동일한 시료에 대해서 함수비(含水比)가 클 수록 상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 감소하였으나, 부상량(浮上量)은 증가하였다. 퇴적물(堆積物)의 부상(浮上)은 퇴적물(堆積物)의 함수량(含水量)에도 크게 좌우되지만, 입자간(粒子間)의 결합력(結合力)(점참력(粘着力))을 특징짓는 퇴적물(堆積物)의 형태(形態)에도 강하게 지배되었다. 한 방향 흐름장에서 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 파-흐름 공존장에서의 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)보다 약 4배 이상 크게 나타났다. 저면전단응력(底面剪斷應力)이 작을 경우에는 실험초기(實驗初期)에 급부상(急浮上)한 후 시간이 경과할 수록 저면의 경화로 인해 부상량(浮上量) 어느 일정치에 가까와지고 있으나, 저면전단응력(底面剪斷應力)이 클 수록 시간의 경과에 따라 저변의 연약화로 인해 부상량(浮上量)도 계속적으로 증가하였다. 각(各) 실험(實驗)에 대한 초기(初期) 부하율(浮上率) $E={\alpha}_3({\tau}_b/{\tau}_c-1)^{\beta}$ (${\alpha}_3$, ${\beta}$ = 경험적 상수)을 평가하였으며, 동일한 시료에 대해서는 함수비(含水比)가 클 수록 ${\alpha}_3$${\beta}$ 값이 증가하였다.

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