• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1078-1080
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• 2002

The pressure variation of interstitial fluid is one of the most important factors in bone physiology. In order to understand the role of interstitial fluid and the biomechanical interactions between fluid and solid constituents within bone, poroelastic theory was applied. The purpose of this study is to describe the behavior of calf vertebral trabecular bone composed of the porous solid trabeculae and the viscous bone marrow by using a commercial finite element analysis program based on the poroelasticity. In this study, the model was numerically tested for 5 different strain rates, i. e., 0.001, 0.01, 0.1, 1.0, and 10 per second. The material properties of the calf vertebral trabecular bone were utilized from the previous experimental study. Two asymptotic poroelastic response, the drained and undrained deformation, were predicted. From the predicted results for the simulated five strain rate, it was found that the pore pressure generation has a linearly increasing behavior when the strain rate is the highest at 10 per second, other wise it showed a nonlinear the strain rate Increased. Based on the results of the present study, it was suggested that the calf vertebral trabecular bone could be modeled as a porous material and its strain rate dependent material behavior could be predicted.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1038-1041
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• 2004

In this study, developed a micro-level experimental setup to measure pore pressure and poroelastic modulus in various strain and strain rate about a stress in micro-structure of bone tissue. It is essential device in the development of the model to analysis the interstitial bone fluid flow of the lacuno-canalicular system to be known that would effect on the bone remodeling. The constitution of the experimental setup is as follows, microscopic image processing system; actuator control unit; load measurement system. A pilot study was used an artificial chemical wood to have similar poroelastic property of bone matrix and conducted to validate the suitability of the measurement system.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.183-194
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• 2017

지반을 굴착하여 시추공을 형성할 때 공벽을 중심으로 응력의 재분배가 이루어지고 이 때 시추 안정액을 활용하여 공벽에 응력의 평형을 이룸으로써 공벽의 안정성을 유지한다. 시추공 내에 주입하는 시추 안정액이 시추공의 안정성을 유지하기 위한 압력의 상한과 하한의 범위를 Mud window라고 정의하고 다양한 이론에 의해 계산된다. 본 연구에서는 수치해석을 활용하여 시추공의 안정성을 분석하여 Mud window를 작성하고 이론값과 비교 분석하여 모델링에 대한 검증을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.527-534
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• 2014

본 논문에서는 이미지 기반 전산 모형을 이용하여 섬유강화 복합재료의 기공 탄성 해석을 수행하였다. 먼저 다공성 기지에 대한 단면 이미지를 분석하여 기공도, 기공 개수, 기공 분포 등을 확인하였다. 이미지의 해상도, 위치, 크기에 따른 전산 모형화 및 유한요소 해석을 수행하였으며, 주요 결과로써 유효 탄성 계수, 기공 탄성 인자, 변형 에너지 밀도를 정량적으로 산출하였다. 기공 탄성 인자는 유효 탄성 계수와 기공 압력에 의한 팽창 변형도를 기준으로 계산하였다. 또한 이미지 기반 전산 모형을 이용한 기공 탄성 해석 결과의 신뢰성 확인을 위해, 기공의 형상 및 배열을 단순화시킨 대표 체적 요소 모형의 해석 결과와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권2호
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• pp.92-98
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• 2017

열분해 현상을 겪는 고분자 복합재료의 내부에서는 기공이 형성되며, 이는 열기계적 거동에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 기공이 형성된 복합재료의 분층형 삼차원 유한요소 모델을 개발하고 이를 이용하여 기공 탄성 및 파손 해석을 수행하였다. 유한요소 모델의 삼차원 확장 효과와 기공이 복합재료 내부에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분층수와 기공도에 따른 분층형 유한요소 모델을 사용하였다. 해석 결과로서 유효 탄성 계수 및 기공 탄성 계수는 기공도가 0.5까지 증가함에 따라 최대 74.0%, 442.1%, 분층 수가 5까지 증가함에 따라 최대 98.7%, 37.2% 차이를 보였다. 또한, 초기 및 최종 파손 강도는 기공도에 따라 최대 88.2%, 90.0%, 분층에 따라 최대 87.5%, 171.8%까지 감소함을 확인하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권7호
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• pp.1032-1040
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• 2001

It is widely accepted that the pressure variation of interstitial fluid is one of the most important factors in bone physiology. In order to understand the role of interstitial fluid on porous bony structure, a consideration for the biomechanical interactions between fluid and solid constituents within bone is required. In this study, a poroelastic theory was applied to investigate the elastic behavior of calf vertebral trabecular bone composed of the porous solid trabeculae and the viscous bone marrow. The poroelastic behavior of trabecular bone in a uniaxial stress condition was simulated using a commercial finite difference analysis software (FLAC, Itasca Consulting Group, USA), and tested for 5 different strain rates, i.e., 0.001, 0.01, 0.1, and 10 per second. The material properties of the calf vertebral trabecular bone were utilized from the previous experimental study. Two asymptotic poroelastic responses, the drained and undrained deformations, were predicted. From the predicted results for the simulated five strain rates, it was found that the pore pressure generation has a linearly increasing behavior when the strain rate is the highest at 10 per second, otherwise it showed a nonlinear behavior. The pore pressure generation with respect to the strain was found to be increased as the strain rate increased. The elastic moduli predicted at each strain were 208.3, 212.2, 337.6, 593.1, and 602.2 MPa, respectively. Based on the results of the present study, it was suggested that the calf vertebral trabecular bone could be modeled as a poroelastic material and its strain rate dependent material behavior could be predicted.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.5-16
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• 2002

사면 내의 지하수 유동과 사면의 안정성에 대한 강수의 영향을 평가하기 위하여 수리지질역학적 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 변형성 지질매체 내에서의 포화-불포화 지하수 유동을 설명하는 완전 연동된 간극탄성론적 지배 방정식들과 Galerkin 유한요소법에 근거하여 개발되었다. 이렇게 개발된 완전 연동된 수리지질역학적 수치 모델은 다양한 강수량 조건 하에 있는 불포화 사면에 대한 일련의 수치모의실험에 적용되었다. 이러한 수치모의실험 결과들은 강수량이 증가할수록 사면의 전반적인 수리역학적 안정성이 저하되며 잠재적인 파괴가 사면 전단부에서부터 시작되어 사면 정상부 쪽으로 팽창됨을 보여주고 있다. 강수량이 증가함에 따라 수리지질학적으로는 압력수두와 전체 수리수두가 증가한다. 그 결과 지하수면이 상승하고 불포화대가 감소하며 삼출면이 사면 전단부로부터 사면 정상부쪽으로 팽창하고 이러한 삼출면에서의 지하수 유동 속도도 증가하게 된다. 한편 강수량이 증가함에 따라 지질역학적으로는 사면 전단부를 향해 수평 변위는 증가하지만 수직 변위는 감소하게 된다. 이는 강수량 증가에 따른 지하수면의 상승에 수반하는 부력에 기인하는 것으로 해석된다. 그 결과 사면의 전반적인 변형이 사면 전단부를 향해 심화되고 전단파괴 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 두꺼워지면서 사면 전단부에서부터 사면 정상부 쪽으로 팽창하게 된다. 또한 수치모의실험 결과들은 이러한 잠재적인 전단파괴면과 지표면 사이의 지반에서는 잠재적인 인장파괴가 발생할 수 있음을 보여주고 있다.