• Smart Structures and Systems
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• 제22권6호
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• pp.675-687
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• 2018

In the previous studies on the porous rock strength the effect of pore number and its diameter is not explicitly defined. In this paper crack initiation, propagation and coalescence in Brazilian model disc containing a single cylindrical hole and or multiple holes have been studied numerically using PFC3D. In model with internal hole, the ratio of hole diameter to model diameter was varied between 0.03, 0.17, 0.25, 0.33, and 0.42. In model with multiple hole number of holes was different in various model, i.e., one hole, two holes, three holes, four holes, five holes, six holes, seven holes, eight holes and nine holes. Diameter of these holes was 5 mm, 10 mm and 12 mm. The pre-holed Brazilian discs are numerically tested under Brazilian test. The breakage load in the ring type disc specimens containing an internal hole with varying diameters is measured. The mechanism of cracks propagation in the wall of the ring type specimens is also studied. In the case of multi-hole Brazilian disc, the cracks propagation and b cracks coalescence are also investigated. The results shows that breaking of the pre-holed disc specimens is due to the propagation of radially induced tensile cracks initiated from the surface of the central hole and propagating toward the direction of diametrical loading. In the case of disc specimens with multiple holes, the cracks propagation and cracks coalescence may occur simultaneously in the breaking process of model under diametrical compressive loading. Finally the results shows that the failure stress and crack initiation stress decreases by increasing the hole diameter. Also, the failure stress decreases by increasing the number of hole which mobilized in failure. The results of these simulations were comprised with other experimental and numerical test results. It has been shown that the numerical and experimental results are in good agreement with each other.

• 한국재료학회지
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• 제32권11호
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• pp.508-514
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• 2022

Piezoelectric composite films which are enabled by inorganic piezoelectric nanomaterials-embedded polymer, have attracted enormous attention as a sustainable power source for low powered electronics, because of their ease of fabrication and flexible nature. However, the absorption of applied stress by the soft polymeric matrices is a major issue that must be solved to expand the fields of piezoelectric composite applications. Herein, a flexible and porous piezoelectric composite (piezoelectric sponge) comprised of BaTiO₃ nanoparticles and polydimethylsiloxane was developed using template method to enhance the energy conversion efficiency by minimizing the stress that vanishes into the polymer matrix. In the porous structure, effective stress transfer can occur between the piezoelectric active materials in compression mode due to direct contact between the ceramic particles embedded in the pore-polymer interface. The piezoelectric sponge with 30 wt% of BaTiO₃ particles generated an open-circuit voltage of ~12 V and a short-circuit current of ~150 nA. A finite element method-based simulation was conducted to theoretically back up that the piezoelectric output performance was effectively improved by introducing the sponge structure. Furthermore, to demonstrate the feasibility of pressure detecting applications using the BaTiO₃ particles-embedded piezoelectric sponge, the composite was arranged in a 3 × 3 array and integrated into a single pressure sensor. The fabricated sensor array successfully detected the shape of the applied pressure. This work can provide a cost-effective, biocompatible, and structural strategy for realizing piezoelectric composite-based energy harvesters and self-powered sensors with improved energy conversion efficiency.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권6호
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• pp.557-571
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• 2022

Landslides are often triggered by weak interlayers initiated in tailings dam foundations, and hazards gradually occur. This is serious for landslides in high tailings dams due to their high potential energy. Tailing samples with a fine-grained interlayer at a set dip angle were prepared. Consolidated undrained (CU) triaxial shear tests were carried out by using a high-pressure triaxial apparatus. The results were compared with the results under a low confining pressure. Four reasons were summarized for high tailings dams more prone to instability than low dams. The shear strength of the samples with dipping interlayers decreases with increasing dip angle. An obvious straight drop in the stress path after the peak occurs in samples with dipping interlayers at an angle of 60°. The effect of the interlayer on the mechanical behaviour of tailings is very sensitive, especially for the sample with a dipping interlayer at an angle of 60°. Shear slipping along the interlayer should be given more attention in tailings dams. Compared with the results under low confining pressure, the stress decreases continuously for the samples with dipping interlayers at large angles under high confining pressure. The positive pore pressure, which reduces the effective stress, occurred in tailings samples under high confining pressure. The residual strength of tailings under high confining pressure is smaller than that under low confining pressure. These factors increase the dam break risk and the disaster impact for high tailings dams.

• 대한약침학회지
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• 제25권4호
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• pp.369-381
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• 2022

Objectives: Hyperlipidemia (HL) is a major cause of ischemic heart diseases. The size-limiting effect of ischemic preconditioning (IPC), a cardioprotective phenomenon, is reduced in HL, possibly because of the opening of the mitochondrial permeability transition pore (MPTP). The objective of this study is to see what effect pretreatment with Inula racemose Hook root extract (IrA) had on IPC-mediated cardioprotection on HL Wistar rat hearts. An isolated rat heart was mounted on the Langendorff heart array, and then ischemia reperfusion (I/R) and IPC cycles were performed. Atractyloside (Atr) is an MPTP opener. Methods: The animals were divided into ten groups, each consisting of six rats (n = 6), to investigate the modulation of I. racemosa Hook extract on cardioprotection by IPC in HL hearts: Sham control, I/R Control, IPC control, I/R + HL, I/R + IrA + HL, IPC + HL, IPC + NS + HL, IPC + IrA+ HL, IPC + Atr + oxidative stress, mitochondrial function, integrity, and hemodynamic parameters are evaluated for each group. Results: The present experimental data show that pretreatment with IrA reduced the LDH, CK-MB, size of myocardial infarction, content of cardiac collagen, and ventricular fibrillation in all groups of HL rat hearts. This pretreatment also reduced the oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Inhibition of MPTP opening by Atr diminished the effect of IrA on IPC-mediated cardioprotection in HL rats. Conclusion: The study findings indicate that pretreatment with IrA e restores IPC-mediated cardioprotection in HL rats by inhibiting the MPTP opening.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권11호
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• pp.117-130
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• 2009

본 논문에서는 순환골재 다공질 콘크리트말뚝(Recycled-Aggregate Porous Concrete Pile, RAPP)에 의한 지반개량효과를 파악하기 위하여 기존에 수행된 실내모형실험(유승경 등, 2008(a)) 결과를 분석하였다. 본 연구에서 얻어진 실험 결과를 동일한 조건에서 수행한 SCP 실험 결과와 비교하여 RAPP로 개량된 복합지반의 침하량과 과잉간극수압 및 연직응력증분의 시간에 따른 변화 특성과 복합지반의 거동 특성을 비교, 분석하였다. 또한, 수치해석을 통하여 실내모형실험 결과를 평가하였다. 그 결과, RAPP로 개량된 복합지반에서 하중재하시 응력분담이 뚜렷이 발생하여 침하저감 효과가 크게 얻어졌다. 또한, 복합지반의 압밀도를 산정하여 분석한 결과, RAPP는 배수재로서의 기능을 충분히 발휘하여 압밀촉진 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3C호
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• pp.181-190
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• 2006

본 연구에서는 석고함유율을 달리한 고결된 모래 시료를 조성하여 고결정도 및 상대밀도에 따른 고결모래의 거동양상을 분석하였다. 상대밀도 25, 40, 60%의 모래에 모래중량비 5~20%의 석고를 혼합하여 교반시킨 후 상재하중 55kPa 상태에서 양생하여 시료를 조성하였다. 조성된 고결시료는 일정한 구속압(200kPa)상태에서 비배수 전단시험(CIU)이 실시되었다. 실험 결과 고결정도의 증가에 따른 고결된 모래의 항복강도 및 강성의 증가양상을 확인하였고, 고결 결합이 파괴되기 전에는 다일레이션 경향이 억제되지만, 결합이 파괴된 직후 다일레이션 경향이 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 또한 고결정도 및 상대밀도에 따라 간극수압 발생경향이 변하였으며, 고결에 의해 상전이선 및 파괴포락선에서의 유효응력비가 변하는 것을 유효응력경로 분석을 통하여 확인하였다. 일반적으로 상대밀도에 비해 고결정도가 고결된 모래의 거동에 더 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.31-39
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• 2016

일반적으로 고함수비를 가진 연약지반의 경우 압밀 촉진을 원활히 하기 위하여 연직배수재를 주로 사용하고 있다. 부산 점토는 대심도 연약지반 아래에 존재하는 모래 및 자갈 대수층에 피압이 관측되었다. 그러나 연직배수재가 설치된 연약지반에 피압이 미치는 영향에 대한 조사나 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 연직배수재가 설치된 부산 낙동강 하구 연약지반에 피압의 작용 유 무에 따른 압밀 거동을 조사하기 위해 일차원 대형 컬럼 장치를 제작하여 점토지반의 압밀 거동 실험을 수행하였다. 실험 결과 최종 침하량은 피압이 작용하는 지반이 피압이 작용하지 않는 지반보다 더 크게 나타났다. 이는 피압의 상향침투로 인해 점토층의 유효응력이 감소하여 나타난 결과로 판단된다. 또한 피압이 작용하는 지반의 경우 과잉간극수압이 완전 소산되지 않고 잔류하는 것으로 나타났으며, 비배수 전단강도는 피압이 작용하지 않는 지반에 비해 상대적으로 낮은 값을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.151-151
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• 2011

Large amounts of natural gas, mainly methane, in the form of hydrates are stored on continental margins. When gas hydrates are dissociated by any environmental trigger, generation of excess pore pressure due to released free gas may cause sediment deformation and weakening. Hence, damage on offshore structures or submarine landslide can occur by gas hydrate dissociation. Therefore, geotechnical stability of gas hydrate bearing sediments is in need to be securely assessed. However, geotechnical characteristics of gas hydrates bearing sediments including small-strain elastic moduli have been poorly identified. Synthesizing gas hydrate in natural seabed sediment specimen, which is mainly composed of silty-to-clayey soils, has been hardly attempted due to their low permeability. Moreover, it has been known that hydrate loci in pore spaces and heterogeneity of hydrate growth in specimen scale play a critical role in determining physical properties of hydrate bearing sediments. In the presented study, we synthesized gas hydrate containing sediments in an instrumented oedometric cell. Geotechnical and geophysical properties of gas hydrate bearing sediments including compressibility, small-strain elastic moduli, elastic wave, and electrical resistivity are determined by wave-based techniques during loading and unloading processes. Significant changes in volume change, elastic wave, and electrical resistivity have been observed during formation and dissociation of gas hydrate. Experimental results and analyses reveal that geotechnical properties of gas hydrates bearing sediments are highly governed by hydrate saturation, effective stress, void ratio, and soil types as well as morphological feature of hydrate formation in sediments.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.261-267
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• 2014

다양한 종류와 크기의 하중이 터널에 재하되는데, 본 연구에서는 쉴드 터널 내부에 작용하는 열차 진동하중이 연약 사질지반에 미치는 영향을 3차원 수치모델에 의하여 수치해석적으로 검토하였다. 이를 위하여 사인함수와 열차제원을 이용하여 열차진동의 형상과 주파수를 산정하고 속도충격률 및 노반압력을 계산하여 열차진동하중을 획득하였다. 계산된 열차진동하중을 3차원 유한차분해석망에 재하하여 Finn model을 이용한 유효응력해석을 수행하였다. 그 결과, 시간에 따른 과잉간극수압이력을 산정하였고 과잉간극수압비를 이용하여 액상화 가능성을 판정하였다. 그 결과 열차진동하중에 의하여 과잉간극수압이 발생함을 확인하였으나, 발생 정도는 미미함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.29-38
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• 2018

액상화 시 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간영역에서 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 지반의 전단변형에 따른 간극수압의 발달을 직접적으로 모사하기 위해 유효응력 해석법을 이용한 액상화 모델인 Finn model을 적용하였으며 Mohr-Coulomb 탄소성 모델에 접목되어 해석이 수행되었다. 이력감쇠모델을 적용하여 지반 비선형 거동을 고려하였으며 지반과 말뚝 간의 분리현상, 미끄러짐 현상을 모사하는 인터페이스 모델을 적용하였다. 경계조건으로써 단순화 연속체 모델링 기법을 도입하여 반사파의 생성을 막고 해석 효율을 증가시켰으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 비선형 거동을 정확히 모사하고자 하였다. Wilson(1998)이 수행한 원심모형시험 케이스 중 상부지반 상대밀도가 55%인 모델을 이용하여 제안된 모델링 기법의 캘리브레이션을 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 깊이 별 과잉간극수압 비-시간 이력, 휨모멘트-시간이력, 말뚝 두부 변위-시간이력이 실험 결과를 잘 모사하였다. 상부지반 상대밀도가 30%인 모델의 결과를 이용하여 제안된 모델링 기법의 적용성 평가를 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 지반 및 말뚝 응답이 실험 결과를 잘 모사하였으며 제안된 모델링 기법이 지반-말뚝 시스템의 액상화 거동을 적절히 모사한다고 판단되었다.