• Smart Structures and Systems
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• 제16권3호
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• pp.415-433
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• 2015

Tendon failures in bonded post-tensioned bridges over the last two decades have motivated ongoing investigations on various aspects of unbonded tendons and their monitoring methods. Recent research shows that change of strain distribution in anchor heads can be useful in detecting wire breakage in unbonded construction. Based on this strain variation, this paper develops a damage detection model that enables an automated tendon monitoring system to identify and locate wire breaks. The first part of this paper presents an experimental program conducted to study the strain variation in anchor heads by generating wire breaks using a mechanical device. The program comprised three sets of tests with fully populated 19-strand anchor head and evaluated the levels of strain variation with number of wire breaks in different strands. The sensitivity of strain variation with wire breaks in circumferential and radial directions of anchor head in addition to the axial direction (parallel to the strand) were investigated and the measured axial strains were found to be the most sensitive. The second part of the paper focuses on formulating the wire breakage detection framework. A finite element model of the anchorage assembly was created to demonstrate the algorithm as well as to investigate the asymmetric strain distribution observed in experimental results. In addition, as almost inevitably encountered during tendon stressing, the effects of differential wedge seating on the proposed model have been analyzed. A sensitivity analysis has been performed at the end to assess the robustness of the model with random measurement errors.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권6호
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• pp.26-33
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• 2017

본 연구에서는 외골격 크기를 변화하여 효과적으로 구동력을 조절하고 우수한 장애물 통과능력을 가진 구형로봇을 구현하였다. 호버만구를 외골격으로 채택하고 슬라이더-크랭크 구조의 확대 수축 메커니즘을 설계하여 무선으로 로봇의 크기변화와 이동제어가 가능하도록 제어시스템을 구축하였다. 로봇의 효율적인 구동에 필요한 주요 변수를 확인하기 위하여 오일러-라그랑주 운동방정식을 세워 해석하였고, 이를 바탕으로 DC 모터를 선정하였다. 로봇의 성능을 평가하기 위해 Prototype 의 기초 구동실험을 진행함과 동시에 유한요소 해석을 통해 구조적 안정성을 보완한 최종 모델을 제작하였다. 결과적으로, 외경 기준 최대 650 mm 에서 최소 520 mm 까지 수축/팽창이 가능한 로봇이 0.85 m/s로 주행이 가능한 것을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권5호
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• pp.1540-1555
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• 2021

The plate-type fuel assembly adopted in nuclear research reactor suffers from complicated effect induced by non-uniform irradiation, which might affect its stress conditions, mechanical behavior and thermal-hydraulic performance. A reliable numerical method is of great importance to reveal the complex evolution of mechanical deformation, flow redistribution and temperature field for the plate-type fuel assembly under non-uniform irradiation. This paper is the first part of a two-part study developing the numerical methodology for the thermal-fluid-structure coupling behaviors of plate-type fuel assembly under irradiation. In this paper, the thermal-fluid-structure coupling methodology has been developed for plate-type fuel assembly under non-uniform irradiation condition by exchanging thermal-hydraulic and mechanical deformation parameters between Finite Element Model (FEM) software and Computational Fluid Dynamic (CFD) software with Mesh-based parallel Code Coupling Interface (MpCCI), which has been validated with experimental results. Based on the established methodology, the effects of non-uniform irradiation and fluid were discussed, which demonstrated that the maximum mechanical deformation with irradiation was dozens of times larger than that without irradiation and the hydraulic load on fuel plates due to differential pressure played a dominant role in the mechanical deformation.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.443-453
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• 2013

하이브리드 실험은 수치해석 모형과 물리적 부분구조 모형사이의 상호작용을 통하여 구조물의 거동을 예측하는 실험법이다. 본 연구에서는 지진하중 재하 시 1경간 2층 강 뼈대 구조물에 대한 다자유도 하이브리드 실험을 수행하고 유효성을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 전용 하이브리드 수치해석 프로그램인 FEAPH을 개발하였으며, 최적화된 시스템을 구축하였다. FEAPH은 고정 반복법(Fixed iteration)과 병렬화(Parallelization) 기법을 적용하여 순차적 해석에서 발생되는 비효율적 연산을 개선하였다. 또한, 종전에 데이터 통신과 부분구조물과 해석프로그램간의 인터페이스를 간략화하여 하이브리드 시스템 구성을 최적화 하였다. 그 결과, 입력 가진시간(30초) 대비 약 10%의 실험시간이 소요되었다. 시스템의 신뢰성을 검증하고 선형실험과 강 뼈대 구조물의 동적거동을 예측하기 위해 비선형 실험을 수행하였으며 수치해석과의 변위응답이력은 거의 일치 하였다. 그러나 최대변위에 대한 응답은 다소 차이를 보였으며, 이는 재료 비선형성에 대한 해석상의 오차와 영구변형에 의해 발생한 것으로 판단된다. 따라서 적절한 재료 비선형 모델과 알고리즘의 개선이 이루어지면, 실시간 하이브리드 시스템은 구조물의 동적거동을 예측하는데 유용하게 활용될 것이며, 추후 진동대 실험을 대체할 수 있는 효과적인 실험 방법이 될 것으로 판단된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제49권4호
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• pp.316-323
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• 2011

연구 목적: 본 연구의 목적은 치과용 임플란트 나사산 디자인이 변연골 응력에 미치는 영향에 정량적인 분석을 하고자 한다. 연구 재료 및 방법: 외경 4.1 mm (경부직경 3.5 mm), 매식부 길이 10 m인 표준형 ITI 임플란트 시스템(ITI Dental Implant System; Straumann AG, Waldenburg, Switzerland)을 기본모델(대조모델)로 채택하고, 그 몸체의 나사산은 다른 임플란트 시스템에 채택되고 있는 삼각형, 사각형, buttres형 디자인을 가지는 가상의 해석모델을 4종 만들었다. 해석모델은 나사산 형태와 크기에 따라 (1) 모델 A (작은 삼각형 나사산), (2) 모델 B (큰 삼각형 나사산), (3) 모델 C (buttres형 나사산), 및 (4) 모델 D (사각형 나사산)로 구분하였다. 유한요소 모델링과 해석에는 NISA II/DISPLAY III (Engineering Mechanics Research Corporation, Troy, MI, USA) 프로그램을 사용하였다. Mesh 구성에는 NKTP type 34형 solid 요소(4각형 축대칭 요소, 요소당 절점수 8개)를 사용하여 임플란트 장축과 평행한 축대칭 하중은 물론 장축과 경사각을 갖는 비축대칭 하중조건을 모두 해석할 수 있도록 하였다. 임플란트의 표면으로부터 각각 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 mm 떨어진 위치에 5개의 응력관찰점(stress monitoring point)을 설정 하여 기록된 응력 값으로부터 회귀분석을 통하여 변연골 응력 최대값(peak stress)을 정량화하였다. 해석에 사용한 하중 조건은 2가지로, 임플란트 축에 평행한 수직하중 100 N과 임플란트 축과 $30^{\circ}$를 이루는 경사력 100 N 조건이었다. 결과: 임플란트 경부와 접하고 있는 인접 변연골에 응력집중현상이 보이고 있었으며, 그 양상은 임플란트 나사산 디자인과 무관하게 거의 유사하게 관찰되었다. 수직력 100 N 조건에서 산출된 변연골 최대응력값은 대조모델과 실험모델 A, B, C, D에서 7.84, 6.45, 5.96, 6.85, 5.39 MPa이었고, 경사력 조건에서는 각각 29.18, 26.45, 25.12, 27.37, 23.58 MPa이었다. 결론: 임플란트 나사산의 디자인은 변연골의 응력에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.23-30
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• 2017

20T 이상의 높은 자장을 발생시키는 초전도마그넷은 다중 마그넷형태로 제작된다. 주로 저온초전도선재와 고온초전도선재를 혼합하여 제작되며 근래에는 고온초전도선재만을 이용하는 연구도활발하게 진행되고 있다. 고온초전도선재는 외부자계의 방향에 따라 임계상태가 달라지고 임계전류가 달라지는 자계이방성 성질을 가지고 있다. 따라서 고자장용 다중마그넷의 임계전류를 계산할 때에는 적절한 해석기법을 사용해야 한다. 기존에 사용되어왔던 고자장용 다중마그넷의 임계전류 계산방법은 대부분 수직 및 수평각도만을 고려한 부하선 기법이 사용되어왔다. 이 계산방법은 외부자계의 최대수직자장에 의해서 임계전류가 제한되기 때문에 수평자장의 영향이 잘 고려되지 않는 단점이 있다. 본 논문에서는 마그넷의 임계전류를 정밀하게 계산하기위하여 수직 및 수평각도뿐만 아니라 $0{\sim}90^{\circ}$ 사이 모든 각도의 $I_C-B({\Theta})$ 데이터를 고려하였다. 본 논문에서 제시한 해석기법을 사용하여 두 가지 고자장용 다중마그넷 모델을 해석하고 임계전류를 계산하였다. 마그넷에 인가되는 자계분포를 해석하기 위해 전자계수치해석 프로그램을 사용하였으며 진화론적 최적화 알고리즘을 사용하여 중심 자장이 최대로 되는 임계전류를 계산하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제18권3호
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• pp.145-155
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• 2002

본 연구에서는 knitted glass fabric 강화 레진에 대한 치과보철소재로서의 적용가능성을 평가하기 위한 목적으로, 가장 높은 수준의 교합하중이 작용하게 되는 구치부 3본 고정성국소의치에 이 재료를 사용하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 우선 구치부3본 고정성국소의치에 대해 knitted glass fabric 강화 레진을 적용한 두 가지 설계 개념을 상정하였고, 각 설계형상에 대한 유한요소해석을 하였다. 강도 평가를 위해서75N의 생리적인 반복 수직 교합 하중 조건을 부여, 보철물에 유도되는 국소응력을 피로강도측면에서 고찰하였다. 각각의 설계에는 knitted glass fabric을 모재로 하고 보강재로 unidirectional 형의 glass 복합재가 사용되었다. 본 연구에서 개념설계 된 두 가지의 3본 고정성국소의치는 수직 교합 하중 75N 에 대해 충분한 강성과 강도를 가진 것으로 분석되었다. 가공치와 knitted caps사이의 연결 부위에서 국소적인 응력 집중이 관찰되었으나 그 크기는 재료의 피로강도 범위 이내였으며 국소적인 설계변경을 통하여 응력분포를 더욱 개선할 수 있을 것으로 추정하였다. 본 연구를 통해 knitted glass fabric 은 새로운 치과 보철 소재로서의 그 가능성이 기대된다.