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Computation of stress-deformation of deep beam with openings using finite element method

  • Senthil, K.;Gupta, A.;Singh, S.P.
    • Advances in concrete construction
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    • 제6권3호
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    • pp.245-268
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    • 2018
  • The numerical investigations have been carried out on deep beam with opening subjected to static monotonic loading to demonstrate the accuracy and effectiveness of the finite element based numerical models. The simulations were carried out through finite element program ABAQUS/CAE and the results thus obtained were validated with the experiments available in literature. Six simply supported beams were modelled with two square openings of 200 and 250 mm sides considered as opening at centre, top and bottom of the beam. In order to define the material behaviour of concrete and reinforcing steel bar the Concrete Damaged Plasticity model and Johnson-Cook material parameters available in literature were employed. The numerical results were compared with the experiments in terms of ultimate failure load, displacement and von-Mises stresses. In addition to that, seventeen beams were simulated under static loading for studying the effect of opening location, size and shape of the opening and depth, span and shear span to depth ratio of the deep beam. In general, the numerical results accurately predicted the pattern of deformation and displacement and found in good agreement with the experiments. It was concluded that the structural response of deep beam was primarily dependent on the degree of interruption of the natural load path. An increase in opening size from 200 to 250 mm size resulted in an average shear strength reduction of 35%. The deep beams having circular openings undergo lesser deflection and thus they are preferable than square openings. An increase in depth from 500 mm to 550 mm resulted in 78% reduced deflection.

단경간 2-거더교의 여유도 평가 실험-수평브레이싱의 효과 (An Experiment on Redundancy in Simple Span Two-Girder Bridge - Effects of Lateral Bracing)

  • 박용명;조움돋이;황민오;이대용;윤태양
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제19권3호
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    • pp.271-280
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    • 2007
  • 본 연구에서는 단재하경로 구조로 인식되는 2-거더교에서 한 개 거더의 손상 시 여유도를 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험변수는 하부 수평브레이싱으로 하여 하부 수평브레이싱이 설치된 경우와 설치되지 않은 경우의 단경간 1/5 모형 시험체 2개를 제작하였다. 먼저 균열이 없는 정상상태 시험체에 대해서 탄성범위 내에서 재하실험을 수행하였으며, 이후 지간 중앙부의 한 개 거더에 인위적인 손상을 가한 후 종국상태에 이르기까지 재하 실험을 수행하였다. 실험으로부터 정상상태의 교량에서도 수평브레이싱은 하중 재분배 역할을 수행하였으며, 한 개 거더에 심각한 손상이 발생한 경우에는 가로보와 바닥판이 비균열 거더 측으로 하중 재분배 기능을 일부 수행하였으나, 특히 하부 수평브레이싱은 2-거더교의 손상 시 여유도 향상에 매우 중요한 기능을 하는 것으로 나타났다.

5083-H115 알루미늄 합금의 혼합 모우드 피로 균열성장 특성 (Mixed-mode fatigue crack growth behaviors in 5083-H115 aluminum alloy)

  • 옹장우;진근찬;이성근;김종배
    • 대한기계학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.461-471
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    • 1989
  • 본 연구에서는 혼합 모우드 균열문제의 연구를 위하여 .KAPPA.$_{II}$ /.KAPPA.S1I\ulcorner조절이 간편하고, 균열진전경로가 하중방향에 따른 균일전면의 자유표면의 영향을 균일하게 한 시험편(이하 RCM 또는 round compact mixed-mode 시험편이라 한다)을 고안하여 균열길이 및 하중작용 방향에 따른 .KAPPA.$_{I}$ 및 .KAPPA.S1II를 수치해석한 다음 일반화 하였다. 또 고강도와 용접성이 요구되는 항공기부품, 압력용기, 지상운송차량 등에 사용되고 있는 5083-H115 알루미늄 합금에 대해 혼합 모우드 균열진전 방향 및 피로균열 진전특성을 분석하고자 한다.다.

강합성 플레이트 2-거더교의 가로보 제원 및 설치 간격에 따른 여유도 평가 (Redundancy of the Composite Twin Steel Plate Girder Bridgeaccording to the Dimension and Spacing of Cross Beams)

  • 박용명;조움돋이;백성용
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제18권2호
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    • pp.137-146
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    • 2006
  • 본 연구에서는 단재하경로 구조로 인식되는 강합성 2-거더교에서 가로보의 제원 및 배치 간격에 따른 여유도 평가를 위한 해석적인 연구를 수행하였다. 이를 위해 수평브레이싱은 생략하고 수직브레이싱은 I-단면 가로보로 적용한 40+50+40m의 2차로 연속교를 대상으로 하였다. 본 교량에 대해 정상 상태 및 한 개 거더에 심각한 균열을 가정한 손상 상태로 구분하고 가로보의 제원과 배치 간격을 변수로 하여 재료 및 기하비선형 해석을 수행하였다. 해석으로부터 구해진 각 경우에 대한 내하력을 토대로 정상 상태 및 손상 상태 교량의 여유도를 평가하였다. 평가 결과, 정상 상태 및 손상 상태 모두 가로보의 제원과 배치 간격에 따른 여유도 차이는 거의 없었다.

상대거리 지문 정보를 이용한 무인이송차량의 주행 경로 제어 (A Moving Path Control of an Automatic Guided Vehicle Using Relative Distance Fingerprinting)

  • 홍윤식;김다정;홍상현
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제2권10호
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    • pp.427-436
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    • 2013
  • 본 논문에서는 실내에서 비전센서를 이용한 마커 영상 인식을 통해 무인이송차량(AGV)의 주행 경로를 제어하는 방안을 제안한다. 적외선센서와 랜드마크를 이용한 AGV 주행 제어 시스템의 경우 실내로 투과되어 들어 온 햇빛으로 인해 적외선 센싱 결과를 제대로 인식하지 못하는 공간이 발생하는 점과 작업 공간이 협소할 경우 랜드마크를 이용한 주행 경로 제어가 어려운 상황이 발생하였다. 이처럼 WSN 환경에서 센싱정보를 획득하지 못하는 상황을 보완할 수 있는 방안으로 마커와 AGV 간 상대 거리 정보를 지문 정보로 활용하는 방안을 제안한다. 무선신호 수신세기(RSS)를 지문으로 사용하는 방식에 비해 마커 영상 이미지 크기를 지문으로 사용하면 상대적으로 신뢰도가 높은 위치 정보를 획득할 수 있다. 모형 AGV를 이용한 다양한 실험을 통해 상대 거리 정보를 지문으로 사용하는 방안의 타당성을 입증하였다. 본 논문의 연구 결과는 화장장에서 시신을 운구하는 무인이송차량 시스템에 적용될 것이다.

Nanophase Catalyst Layer for Direct Methanol Fuel Cells

  • Chang Hyuk;Kim Jirae
    • 전기화학회지
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    • 제4권4호
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    • pp.172-175
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    • 2001
  • 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 Nanophase 촉매층을 형성하여 Direct Methanol Fuel Cell(DMFC)에 적용하였다. 일반적인 박막 증착 방법보다 높은 압력 (Ar/He혼합기체)에서 금속 Target과 탄소 Target을 동시에 스퍼터링하여 내피온막 위에 직접 코팅함으로써 기공성 있는 PtRu혹은 Pt및 탄소입자를 포함한 새로운 구조의 촉매층을 형성하였다. 본 방법에 의하여 $1.5mg/cm^2$의 PtRu(Anode) 및 $1mg/cm^2$ Pt(Cathode) 로딩으로 2M Methanol, 1 Bar공기, $80^{\circ}C$조건에서 $45mW/cm^2$의 출력을 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 상용방법에 의하여 제조된 전극보다 같은 조건에서 $30\%$의 성능향상을 제시한 것이다. 이는 Nanophase촉매층 구조로 인하여 초미세 분말을 적용하였고, 많은 량의 원자들이 입계에 배열하게 됨으로써 촉매반응을 원활하게 하고,연료의 공급을 효율적으로 해준 것에 기안한 것으로 판단된다. 그러므로, 본 연구의 결과를 응용할 경우 DMFC를 휴대용 전자기기에 적용함에 있어서 성능향상 및 가격경쟁력 확보에 도움을 줄 것으로 기대된다.

MRAC 기법을 이용한 무인 컨테이너 운송차량의 조향 제어 (Steering Control of Unmaned Container Transporter Using MRAC)

  • 이영진;허남;최재영;이권순;이만형
    • 한국항만학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.291-301
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    • 2000
  • T his paper presents the lateral and longitudinal control algorithm for the driving of a 4WS AGV(Automated Guided Vehicle). The control law to the lateral and longitudinal control of the AGV includes adaptive agin tuning ability, that is the controller gain of the gravity compensated PD controller can be changed on a real-time. The gain tuning law is derived from the Lyapunov direct method using the output error of the reference model and the actual model, And to show the performance of the presented lateral and longitudinal control algorithm, we simulate toe nonlinear AGV equations of the motion by deriving the Newton-Euler Method, The read path is from quay yard area to docking position in loading yard area. The quay yard area is where the quay crane loads the container to the AGV and the docking position is where the container is transferred to the gantry crane. The road types are constructed in a straight line and J-turn. When driving the straight line, the driving velocity is 6㎧ and the J-turn is 3㎧.

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비틀림전단시험에 의한 대응력반전시 모래의 거동 (Behavior of Sand during Large Stress Reversal in Torsion Shear Test)

  • 홍원표;남정만
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제15권4호
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    • pp.3-17
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    • 1999
  • 대응력반전시 모래의 거동을 연구하기 위하여 여러 가지 응력경로에 따른 비틀림전단시험이 수행되었다. 응력경로는 토르크의 작용방향에 따라 시계방향과 반시계방향으로 구분할 수 있으며 대응력반전을 포함하는 응력경로에 대한 소성변형률증분의 방향이 응력상태 및 응력증분의 방향과 비교된다. 이들 시험 결과로부터, St, Venant의 원리를 이용한 등방경화이론은 최초재하와 파괴점 부근에서 소성변형률증분의 방향이 응력의 방향과 일치하는 좋은 결과를 나타내었으나 응력반전에 의한 감하과 재재하 부분에서는 차이가 있는 것으로 나타났다.

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Progressive fracture analysis of concrete using finite elements with embedded displacement discontinuity

  • Song, Ha-Won;Shim, Byul;Woo, Seung-Min;Koo, Ja-Choon
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제11권6호
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    • pp.591-604
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    • 2001
  • In this paper, a finite element with embedded displacement discontinuity which eliminates the need for remeshing of elements in the discrete crack approach is applied for the progressive fracture analysis of concrete structures. A finite element formulation is implemented with the extension of the principle of virtual work to a continuum which contains internal displacement discontinuity. By introducing a discontinuous displacement shape function into the finite element formulation, the displacement discontinuity is obtained within an element. By applying either a nonlinear or an idealized linear softening curve representing the fracture process zone (FPZ) of concrete as a constitutive equation to the displacement discontinuity, progressive fracture analysis of concrete structures is performed. In this analysis, localized progressive fracture simultaneous with crack closure in concrete structures under mixed mode loading is simulated by adopting the unloading path in the softening curve. Several examples demonstrate the capability of the analytical technique for the progressive fracture analysis of concrete structures.

공작기계용 NC제어기의 엔코더 신호를 이용한 위치제어 특성 측정 및 분석 (Measurement and Analysis for Positioning Control Characteristics using Encoder Signal of NC Machine Controller)

  • 김종길;이응석
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제29권2호
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    • pp.311-317
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    • 2005
  • NC controller parameters are fixed when the controller is combined with a machine. However, the characteristics of controller could be changed as it has being used by the machine or other environmental conditions. Ultimately, it results in tool positioning accuracy changing. The loading torque in servo motor also influences on the positioning accuracy. This study focus on a measuring and analysing method for verifying the angular positioning accuracy of NC servo motor. We used a high resolution A/D converter for acquiring analogue signal of rotary encoder in servo motor. Generating tool path by the combination of axial movements (X,Y,Z) is compared with the encoder signals with the servo motor torque. The current variation signal is also read from the servo motor power using a hall sensor and converted to the motor torque. The method of analysing proposed in this study will be used for determining the gains (tuning) of parameter in NC controller, when the controller is set up at a machine initially or the controller condition is changed during the work.