• Geomechanics and Engineering
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• 제37권5호
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• pp.443-452
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• 2024

The use of sand-tire chip mixtures in construction industry is a sustainable and environmentally friendly approach that addresses both waste tire disposal and soil improvement needs. However, the addition of tire chip particles to natural soils decreases maximum shear modulus (G_max), but increases compressibility, which can be potential drawbacks. This study examines the effect of overconsolidation stress history on the maximum shear modulus (G_max) of rigid-soft mixtures with varying size ratios (SR) and tire chip contents (TC) by measuring the wave velocity through a 1-D compression test during loading and unloading. The results demonstrate that the G_max of tested mixtures in the normally consolidated state increased with increasing SR and decreasing TC. However, the tested mixtures with a smaller SR exhibited a greater increase in G_max during unloading because of the active pore-filling behavior of the smaller rubber particles and the consequent increased connectivity between sand particles. The SR-dependent impact of the overconsolidation stress history on G_max was verified using the ratio between the swelling and compression indices. Most importantly, this study reveals that the excessive settlement and lower G_max of rigid-soft mixtures can be overcome by introducing an overconsolidated state in sand-tire chip mixtures with low TC.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.125-135
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• 2008

모래 입자와 연약한 고무 입자로 이루어진 강-연성 혼합재의 응력-변형 및 전단파 특성을 평가하기 위해 고무와 모래의 부피비(sf)와 입자 크기비(sr)를 달리하는 시료를 조성하였다. 벤더 엘리먼트가 설치된 압밀셀을 이용하여 응력-변형시험 및 $K_o$ 상태에서의 미소변형 전단파 시험을 실시하였다. 일정한 입자 크기비를 가지는 강-연성 혼합재는 강성의 입자에서 연성의 입자로 거동이 전이되는 응력-변형 및 미소변형 전단파 특성을 보였다. 또한, $G_{max}=\;{\Lambda}({\sigma}'_{o}/kPa)^{\zeta}$ 관계에서 모래의 부피비(sf)가 $0.4{\sim}0.6$인 구간에서 $\Lambda$계수가 급격히 증가하며 $\zeta$ 지수는 최대값을 보이는 것으로 관찰되었다. 전이 혼합재는 구속응력의 변화에 매우 민감한 거동을 보이며 연성인 고무입자는 재하 하중에 의해 쉽게 변형되므로 최소 간극율을 가지는 강-연성 혼합재의 부피비는 재하된 응력의 크기에 좌우된다. 실내시험을 이용한 본 연구에서는 입자 크기 비와 모래 부피비가 강성 입자와 연성 입자의 혼합재료 거동을 결정하는 것으로 요인으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.129-136
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• 2006

단단한 모래 입자와 연약하고 작은 고무 입자로 이루어진 Engineered Soil의 변형률에 따른 거동을 분석하기 위한 시험을 수행하였다. 파의 전파, $K_{o}$ 재하, 삼축 시험을 이용하여 단단한 입상 재료에서 연약한 입상 재료의 전이 거동을 파악하기 위해 다른 모래부피비를 가진 Engineered Soil을 준비하였다. 미소, 중간 및 대변형 변형계수는 단단한 입자의 부피비에 따라 직선 관계가 아닌 것으로 나타났다. 대신 변형계수들은 모래부피비가 $sf=0.6{\sim}0.8$ 사이의 threshold 값을 초과할 때 급격하게 증가하였다. 이는 단단한 입자들의 침투 네트워크(percolating network)의 형성을 나타낸다. 내부마찰각은 단단한 입자의 부피비가 증가함에 따라 증가한다. 반대로, 첨두 강도에서의 축변형률은 연약한 입자의 함유에 따라 증가하며, 모래부피비가 60% 이하인 Engineered Soil에서는 첨두 강도를 관찰 할 수 없었다. 연약한 입자의 존재는 하중 체인(farce chain)의 형성을 바꾼다. 연약한 입자들이 높은 하중 전달 체인(chain)의 역할을 못할 지라도, 단단한 입자 하중 체인의 뒤틀림 방지의 중요한 역할을 수행한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.87-97
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• 2008

단단한 모래 입자와 연약한 고무 입자로 이루어진 Engineered soils을 고결화 시킨 후 $K_o$ 상태에서의 거동 특성을 분석하였다. 고결화 효과에 따른 영향 및 모래부피비에 따른 영향을 파악하기 위하여 다양한 모래부피비를 가지는 비고결화 및 고결화 시료를 준비하여, 수직 응력에 따른 변형 및 탄성파 속도를 측정하였다. 탄성파 속도 측정은 벤더 엘리먼트와 PZT 엘리먼트를 이용하였다. 고결화 이 후 응력에 따른 수직 변형율의 기울기는 이중 선형 관계를 보이며 고결화 결합 파괴 이후에는 비고결화 시료와 비슷한 기울기를 가진다. 정규화된 수직 변형량은 응력에 따라 capillary force, cementation, decementation 구간으로 나눌 수 있다. 근접장 내에서 측정된 전단파 신호의 첫 번째 움직임은 압축파의 도달과 일치하였다. 고결화에 의해 탄성파 속도는 수직 응력의 증가 없이 급격한 증가를 보였으며, 고결화 이후 추가적인 응력 증가에도 일정한 값을 보였다. 고결화 파괴 후 지속적인 수직 응력의 증가에 따라 탄성파속도는 증가하였다. 고결화는 비고결화 시료에서 나타나는 유사고무, 유사모래, 전이 3가지의 거동을 방해한다. 고무-모래 혼합재의 고결화 결합의 파괴 메커니즘은 모래부피비에 따라 다르며 낮은 모래부피비의 시료는 입자 모양의 변화가, 높은 모래부피비 시료에서는 입자 구조의 변화가 고결화 결합의 파괴가 주요한 원인이다. 본 연구를 통해 연약한 고무 입자와 단단한 모래 입자의 혼합재인 Engineered soils의 거동은 고결화 및 고결화 파괴에 따라 비고결화 시료와 구분됨을 알 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권6호
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• pp.509-517
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• 2021

Smart materials capable of changing their characteristics in response to stimuli such as light, heat, pH, and electric and magnetic fields are promising for application to flexible electronics, soft robotics, and biomedicine. Compared with conventional rigid materials, these materials are typically composed of soft materials that improve the biocompatibility and allow for large and dynamic deformations in response to external environmental stimuli. Among them, smart magnetic materials are attracting immense attention owing to their fast response, remote actuation, and wide penetration range under various conditions. In this review, we report the material design and fabrication of smart magnetic materials. Furthermore, we focus on recent advances in their typical applications, namely, soft magnetic actuators, sensors for self-assembly, object manipulation, shape transformation, multimodal robot actuation, and tactile sensing.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.59-69
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• 2019

This paper focuses on the numerical simulation of ice abrasion induced by unbreakable ice floe. Under the assumption that unbreakable floes behave as rigid body, the Discrete Element Method (DEM) was applied to simulate the interaction between a fixed structure and ice floes. DEM is a numerical technique which is eligible for computing the motion and effect of a large number of particles. In DEM simulation, individual ice floe was treated as single rigid element which interacts with each other following the given interaction rules. Interactions between the ice floes and structure were defined by soft contact and viscous Coulomb friction laws. To derive the details of the interactions in terms of interaction parameters, the Finite Element Method (FEM) was employed. An abrasion process between a structure and an ice floe was simulated by FEM, and the parameters in DEM such as contact stiffness, contact damping coefficient, etc. were calibrated based on the FEM result. Resultantly, contact length and contact path length, which are the most important factors in ice abrasion prediction, were calculated from both DEM and FEM and compared with each other. The results showed good correspondence between the two results, providing superior numerical efficiency of DEM.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.90-96
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• 2008

Engineered mixtures composed of rigid sand particles and soft rubber particles are tested to investigate their behavior with strain level. Mixtures are prepared with different volumetric sand fractions (sf) to identify response using small strain resonant column, intermediate strain oedometer, and large strain direct shear tests. The small strain shear modulus and damping ratio are determined with volumetric sand fractions. The asymmetric frequency response curve increases with decreasing sand fraction. Linear responses of shear strain and damping ratio with shear strain are observed at the mixture of sf=0.2. Vertical strain increases with decreasing sand fraction. Mixtures with $04.{\leq}sf{\leq}0.6$ show the transitional stress-deformation behavior from rubber-like to sand-like behavior. The friction angle increases with the sand fraction and no apparent peak strength is observed in mixture without sf=1.0.