• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.267-275
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• 2022

Non-conforming mesh를 이용해 구조적인 불연속성을 해석 시 요소 내 함수 불연속성과 특이점이 존재하며, 이로 인해 계산의 효율성이 저하된다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 모멘트 피팅법을 응용한 선택적 확장기법(Duster and Allix, 2020)을 토대로 새로운 고효율 확장 기법을 제시하였다. 특히, 적분과정에서의 비효율성에 초점을 두고 두가지 개선 방안을 제안하고 이를 수치 예제를 통해 검증하였다. 첫째로 음함수-모멘트간 효율적 계산을 위해 인공신경망을 도입하였으며, 기존 확장 기법에 비해 해의 정확성이 유지되면서도 효율적인 계산이 가능함을 확인하였다. 더불어, 구조 해석과 형상 표상용 격자를 분리, 낮은 밀도의 구조 해석 격자에서도 정확성이 향상되었음을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제19권3호
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• pp.142-150
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• 2009

In this paper, non-treated ACF (Activated Carbon Fiber) /$TiO_2$ and Zn-treated ACF/$TiO_2$ were prepared. The prepared composites were characterized in terms of their structural crystallinity, elemental identification and photocatalytic activity. XRD patterns of the composites showed that the non-treated ACF/$TiO_2$ composite contained only typical single and clear anatase forms while the Zn-treated ACF/$TiO_2$ contained a mixed anatase and rutile phase with a unique ZnO peak. SEM results show that the titanium complex particles are uniformly distributed on and around the fiber and that the titanium complex particles are more regularly distributed on and around the ACF surfaces upon an increase of the $ZnCl_2$ concentration. These EDX spectra show the presence of peaks from the C, O and Ti elements. Moreover, peaks of the Zn element were observed in the Zn-treated ACF/$TiO_2$ composites. The prominent photocatalytic activity of the Zn-treated ACF/$TiO_2$ can be attributed to the three different effects of photo-degradation: doping, absorptivity by an electron transfer, and adsorptivity of porous ACFs between the Zn-$TiO_2$ and Zn-ACF.

• Computers and Concrete
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• 제23권1호
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• pp.61-68
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• 2019

This paper presents a computational rational model to predict the ultimate and optimized load capacity of reinforced concrete (RC) beams strengthened by a combination of longitudinal and transverse fiber reinforced polymer (FRP) composite plates/sheets (flexure and shear strengthening system). Several experimental and analytical studies on the confinement effect and failure mechanisms of fiber reinforced polymer (FRP) wrapped columns have been conducted over recent years. Although typical axial members are large-scale square/rectangular reinforced concrete (RC) columns in practice, the majority of such studies have concentrated on the behavior of small-scale circular concrete specimens. A high performance concrete, known as polymer concrete, made up of natural aggregates and an orthophthalic polyester binder, reinforced with non-metallic bars (glass reinforced polymer) has been studied. The material is described at micro and macro level, presenting the key physical and mechanical properties using different experimental techniques. Furthermore, a full description of non-metallic bars is presented to evaluate its structural expectancies, embedded in the polymer concrete matrix. In this paper, the mechanism of mechanical interaction of smooth and lugged FRP rods with concrete is presented. A general modeling and application of various elements are demonstrated. The contact parameters are defined and the procedures of calculation and evaluation of contact parameters are introduced. The method of calibration of the calculated parameters is presented. Finally, the numerical results are obtained for different bond parameters which show a good agreement with experimental results reported in literature.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.197-206
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• 2023

The deterioration caused by chloride penetration and carbonation plays a significant role in a concrete structure in a marine environment. The chloride corrosion in some marine concrete structures is invisible but can be dangerous in a sudden collapse. Therefore, as a novelty, this research investigates the ability of a non-destructive damage detection method named the Power Spectral Density (PSD) to diagnose damages caused only by chloride ions in concrete structures. Furthermore, the accuracy of this method in estimating the amount of annual damage caused by chloride in various parts and positions exposed to seawater was investigated. For this purpose, the RC Arosa bridge in Spain, which connects the island to the mainland via seawater, was numerically modeled and analyzed. As the first step, each element's bridge position was calculated, along with the chloride corrosion percentage in the reinforcements. The next step predicted the existence, location, and timing of damage to the entire concrete part of the bridge based on the amount of rebar corrosion each year. The PSD method was used to monitor the annual loss of reinforcement cross-section area, changes in dynamic characteristics such as stiffness and mass, and each year of the bridge structure's life using sensitivity equations and the linear least squares algorithm. This study showed that using different approaches to the PSD method based on rebar chloride corrosion and assuming 10% errors in software analysis can help predict the location and almost exact amount of damage zones over time.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권6호
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• pp.529-540
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• 2023

A novel laminated-hybrid-composite-beam (LHCB) of glass-epoxy infused with flyash and graphene is constructed for this study. The conventional mixture-rule and constitutive-relationship are modified to incorporate filler and lamina orientation. Eringen's non-local-theory is used to include the filler effect. Hamilton's principle based on fifth-order-layer-wise-shear-deformation-theory is applied to formulate the equation of motion. The analogous shear-spring-models for LHCB with multiple-cracks are employed in finite-element-analysis (FEA). Modal-experimentations are conducted (B&K-analyser) and the findings are compared with theoretical and FEA results. In terms of dimensionless relative-natural-frequencies (RNF), the dynamic-response in cantilevered support is investigated for various relative-crack-severities (RCSs) and relative-crack-positions (RCPs). The increase of RCS increases local-flexibility in LHCB thus reductions in RNFs are observed. RCP is found to play an important role, cracks present near the end-support cause an abrupt drop in RNFs. Further, multiple cracks are observed to enhance the nonlinearity of LHCB strength. Introduction of the first to third crack in an intact LHCB results drop of RNFs by 8%, 10%, and 11.5% correspondingly. Also, it is demonstrated that the RNF varies because of the lamina-orientation, and filler addition. For 0° lamina-orientation the RNF is maximum. Similarly, it is studied that the addition of graphene reduces weight and increases the stiffness of LHCB in contrast to the addition of flyash. Additionally, the response of LHCB to moving mass is accessed by appropriately modifying the numerical programs, and it is noted that the successive introduction of the first to ninth crack results in an approximately 40% to 120% increase in the dynamic-amplitude-ratio.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.138-145
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• 2017

본 연구는 고강도 철근이 배근된 철근콘크리트 전단벽체 실험체에 대하여 균열의 발생에서부터 철근의 항복과 콘크리트의 파쇄에 이르는 전반적인 거동 특성과 함께 내진성능 평가 예측을 위한 합리적인 해석적 방안을 마련하는 것을 목표로 한다. 1.0의 일정한 형상비를 갖으며 각 방향으로 철근비와 항복강도, 배근상세, 콘크리트 설계 강도, 단부형상 및 단부 횡구속 후프(Hoop) 여부 등을 주요 변수로 갖는 총 8개의 실험체를 검증 대상으로 선정하여 기존에 저자 등에 의해 새로이 수정된 구성관계식을 적용한 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 해석을 수행하였다. 실험과 해석으로부터의 최대 하중 및 이에 대응되는 변위에 대한 평균과 변동계수는 각각 1.05와 8% 및 1.17과 19% 정도로 예측하였다. 모든 실험체에 대한 파괴모드와 파괴시까지의 전반적인 거동 특성 역시 비교적 적절히 예측하고 있음을 확인하였으며 이러한 연구결과들은 향후, 고강도 철근의 적용과 관련된 국내외 설계기준에의 적용을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.429-440
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• 2006

이 연구의 목적은 두 가지로 대별할 수 있다. 첫째는, 베리오그램 모델링에 기초를 둔 정규크리깅 보간법의 p-적응적 유한요소법으로의 적용성이다. 둘째는, 수정된 초수렴 팻취복구 기법을 사용한 사후오차평가기와 연계된 계층적 p-체눈 세분화의 적응적 유한요소 과정을 제시하는 것이다. 가중치를 부여한 보간기법중의 하나인 정규크리깅 방법은 가우스 적분점에서의 응력데이타로 부터 소위 준정해를 얻는데 적용된다. 가중치를 동일하게 가정하는 종래의 보간기법과는 달리 실험적 및 이론적 베리오그램을 작성한 후 보간을 위한 가중치를 결정하게 된다. 한편, 적응적 p-체눈 세분화는 해석영역의 각 체눈에서 p-차수를 만족할만한 정확도를 얻을 수 있도록 프로그램내에서 자동으로 사후오차평가를 통해 불균등 또는 선택적으로 증가시킨다. 수정된 초수렴 팻취복구기법을 검증하기 위해 극한치를 사용한 새로운 오차평가기가 제안된다. 제안된 알고리즘의 정당성은 선형탄성파괴역학의 대표적 문제들인 중앙균열판, 일변균열 및 양변균열 해석을 통해 테스트되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권9호
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• pp.1041-1050
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• 2011

미크론 단위의 크기를 갖는 구조물의 소성변형에서 나타나는 길이 효과를 고려하여 유한요소 해석을 하기 위하여 변형률 구배 소성이론을 이용하는 탄소성 유한요소 모델링 및 해석법을 제안하였다. 기존의 연구에서 주로 고차, 고자유도 및 혼합요소, 초 요소 등을 필요로 하였던 것에 비하여 본 논문에서는 이들을 배제하는 변위법 저차 평면 요소 및 삼차원 요소를 도입하였다. 이는 비선형 증분 해석의 프레임워크에서 계산된 소성 변형률의 절점 평균값으로 보간하여 적분점에서의 변형률 구배를 구하고 테일러 전위 모델에 의한 변형률 경화 구성방정식을 적용하므로서 가능하였다. 제안된 방법론은 선형 삼각 및 사각요소, 선형 사면체, 육면체 요소에 대해 적용되었으며 마이크로 굽힘, 마이크로 비틀림, 마이크로 기공과 같은 대표적인 길이 스케일 문제를 통하여 수치적으로 검증하였다. 본 논문에서 제안한 방법은 계산이 매우 쉬우면서도 실험값들과 비교해 볼 때, 변형률 구배 소성이론 즉, 길이 효과를 잘 나타내어 주었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권1호
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• pp.77-85
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• 2016

본 연구에서는 소산 및 전투시설의 복토를 통한 방호성능 보강 정도에 대한 수치적인 판단근거를 제시하였다. 먼저 지근탄보다 직격탄의 피해가 더 크며 이를 방호기준에 적용해야 함을 폭발실증시험을 통해 확인하였다. 지근탄과 달리 직격탄의 경우 신관의 작동특성을 고려할 때 복토에 의한 방호가 중요하다. 복토를 위한 수치모형 제시를 위해 현장실사를 통해 방호시설 제원을 확보하고 이를 복토 물성치의 불확실성과 함께 고려하여 유한요소해석을 통한 방호성능 충족여부를 판단하였다. 해석결과를 토대로 로지스틱 회귀분석을 수행하여 복토를 통한 방호성능 보강을 위한 수치적 판단근거를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 수치모형은 접적지역 내 소산시설 및 전투시설의 방호성능 보강정도 판단에 활용될 수 있다. 향후 폭발효과가 구조체에 미치는 요소에 대한 추가적 식별하거나 비선형 회귀모형을 이용한다면 보다 신뢰성있는 모델 제시가 가능할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.84-91
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• 2022

본 연구에서는 국내 내진설계기준에 의해 중간모멘트골조로 설계된 철골 모멘트접합부에서 면외방향 어긋남을 갖는 보가 접합부의 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 기둥을 중심으로 보가 접합되는 형식에 따라 2가지 경우(단면접합 및 양면접합)와 각각의 경우에 대하여 4개 수준의 어긋남 각도(0°, 10°, 20°, 30°)를 조합하여 총 14개의 유한요소해석 모델을 구성하였다. 해석결과, 면외 어긋남을 갖는 대상 모멘트접합부는 국내 구조기준에 따른 중간모멘트골조의 성능수준을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나, 면외 어긋남 각도가 커질수록 접합부 시스템의 하중저항능력이 감소하였다. 면외 어긋남 각도가 30°인 접합부에서 보-기둥이 직교된 접합부에 비하여 최대 하중은 약 13% 감소하였고, 층간 변위각 0.02 rad까지의 에너지 소산능력은 최대 26% 감소하였다. 또한, 어긋남 형상에 기인하여 접합부와 인접한 보 플랜지에서 응력이 비대칭으로 분포되며, 보 플랜지와 기둥 플랜지가 예각을 이루는 내측 플랜지(Inner Flange)에 응력이 집중되었다. 본 연구에서 고려한 보-기둥 접합에서는 어긋난 보에 의해 기둥의 축방향 회전에 미치는 영향은 미미하여 무시할 만 하였다.