• 대한기계학회논문집A
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• 제40권2호
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• pp.167-173
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• 2016

본 논문은 유한요소해석을 이용한 고변형률 조건에서의 연성파손 해석기법을 제안한다. 고변형률 하중이 작용하는 구조물에 대한 파괴거동 예측을 위해 본 논문에서는 Johnson/Cook 모델을 고려한 수정응력 파괴변형률 모델을 사용하였다. 제시된 모델은 인장 실험 모사해석결과로부터 얻어지는 삼축응력 및 파괴변형률에 의해 파손이 정의된다. 다양한 실험속도의 인장 실험결과 및 정적 하중조건에서의 파괴인성 실험을 이용하여 수정응력 파괴변형률 모델의 변수를 결정하였다. 결정된 모델을 이용하여 동적하중조건에서 파괴인성시편에 대한 해석을 수행하였으며 해석결과와 실험결과를 비교하여 해석기법을 검증하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권6호
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• pp.495-501
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• 2019

최근 철근의 대체재로서 인장강도나 내부식성이 좋은 CFRP(carbon fiber reinforced polymer)를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재 피로 파괴에 대한 연구는 미비한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 CFRP보강 콘크리트 보를 제작하여 정적 및 반복 하중에 따른 역학적 거동과 파괴형태를 분석하고 철근의 대체 재료로서 CFRP 보강근 사용에 대한 안전성과 타당성을 평가하도록 하였다. 반복하중의 범위는 극한하중의 10~70%를 취하고 3점 재하방식으로 sine파를 이용한 3Hz의 속도로 재하 하였다. 정적 실험결과 보강량의 증가에 따라 보의 최대하중이나 강성은 현저하게 증가하였지만 피로 실험결과 보강량의 증가에 따라 반복 횟수는 감소하고 처짐량은 증가하여 안전성은 다소 감소됨을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권1호
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• pp.167-184
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• 2016

This paper presents the details of Finite Element (FE) analysis carried out to determine the limiting deformation capacity and failure mode of Laced Steel-Concrete Composite (LSCC) beam, which was proposed and experimentally studied by the authors earlier (Anandavalli et al. 2012). The present study attains significance due to the fact that LSCC beam is found to possess very high deformation capacity at which range, the conventional laboratory experiments are not capable to perform. FE model combining solid, shell and link elements is adopted for modeling the beam geometry and compatible nonlinear material models are employed in the analysis. Besides these, an interface model is also included to appropriately account for the interaction between concrete and steel elements. As the study aims to quantify the limiting deformation capacity and failure mode of the beam, a suitable damage model is made use of in the analysis. The FE model and results of nonlinear static analysis are validated by comparing with the load-deformation response available from experiment. After validation, the analysis is continued to establish the limiting deformation capacity of the beam, which is assumed to synchronise with tensile strain in bottom cover plate reaching the corresponding ultimate value. The results so found indicate about $20^{\circ}$ support rotation for LSCC beam with $45^{\circ}$ lacing. Results of parametric study indicate that the limiting capacity of the LSCC beam is more influenced by the lacing angle and thickness of the cover plate.

• 센서학회지
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• 제10권1호
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• pp.42-51
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• 2001

본 연구에서는 복합재료에 삽입된 광섬유센서의 인장하중하에서의 정적 물성치와 피로하중하에서의 동적 물성치를 실험적인 방법과 유한요소해석을 통하여 고찰하였다. 결과에 의하면 삽입된 광섬유센서는 인접한 강화섬유에 수직한 방향으로 삽입된 피로하중의 경우를 제외하고 복합재료의 기계적인 물성치에 큰 영향을 끼치지 않는다고 결론지을 수 있다. 광강도형 광섬유센서를 복합재료 적층판에 삽입하여 복합재 적층판의 강성저하를 측정함으로써 직교적층판 피로손상을 검출하였다. 이 실험의 결과에 의하면 광강도형 광섬유센서는 간단하고 저렴한 장치와 측정된 신호의 복잡한 후처리 과정이 필요 없다는 장점으로 인하여 구조물의 강성저하를 측정하여 피로손상을 감시하는데 있어서 큰 잠재력을 가진다고 할 수 있다. 또한 삽입된 광강도형 광섬유센서는 우수한 내 피로성과 넓은 강성측정 범위를 보였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.796-805
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• 2020

연구목적: I형 강거더의 압축플랜지에 80MPa급의 고강도 콘크리트가 합성된 거더의 극한휨강도 평가를 위하여 정적재하시험을 수행하였다. 연구방법: 본 실험은 전단연결 상세가 다른 2종류의 실험체를 설계 및 제작하여 극한한계상태 도달까지 극한휨거동을 평가하였다. 또 실험 결과와 변형률적합법 결과 비교를 통해 극한강도를 평가하였다. 연구결과: 상대슬립 측정 결과 0.02mm 이내 변위를 확인함으로서 두 실험체가 완전결합을 담보한다는 것을 검증하였다. 따라서 전단상세의 차이는 강성에 큰 영향을 미치지 않으며 완전합성 된다면 극한한계상태까지의 거동에도 차이가 없다. 결론:실험 대상이 되는 거더는 사용하중이 탄성범위 내 있고, 허용처짐에 대한 사용성 요구조건을 충족시킨다. 따라서 케이싱 일부가 균열이 발생하는 수준의 인장력을 받더라도 철근의 역할로 인해 바닥판이 압축 파괴에 먼저 도달한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.993-999
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• 2008

인구밀집지역인 도심부나 주거지역 인근에서 이루어지는 철도교량 신축에 있어서 급속시공은 매우 의미가 있다. 이러한 신속한 시공과 더불어 교량 거더의 형고의 유동적 조절도 중요하다. 기존 I형 거더는 단면에서 수직방향으로 중립축으로부터 떨어진 모멘트 팔 길이와 긴장력을 이용한 평형을 근간으로 하는 까닭에 형고 조절에 있어 다소 어려움이 있었다. 이에 기존 단일 박스거더의 축소형인 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 보는 긴장력 조절과 콘크리트 압축강도에 따라 경간길이 및 형고 변화가 상대적으로 I형보에 비해 용이하다. 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 거더의 철도교 적용성을 확인하기 위해 지간 30m, 형고 1.7m, 폭 3.63m의 실물크기 거더를 제작하였고 하중재하/변위재하를 이용하여 총 6,200kN의 하중을 유사정적으로 가력하였다. 실험은 4점재하시험으로 하중-변위곡선, 하중-변형율을 이용하여 휨성능을 기본적으로 확인하였고 1차 하중제거와 재재하를 통해 긴장재의 역할을 확인 하였다. 유사정적거동을 본질적으로 확인하기 위해 쉘요소를 이용한 3차원 재료비선형해석을 통하여 실험결과와 평행하게 비교하였다. 콘크리트의 비선형성은 손상-소성모델(Lee & Fenves,1998)을 이용하여 콘크리트 인장/압축 소성연화거동, 인장강화거동을 묘사하였다. 실제 균열패턴과 해석 손상패턴을 비교검토 하였고 하중-변위, 단면에 따른 하중-변형율 관계를 실제 실험결과와 비교검토 하였다. 비선형 해석에 사용된 재료물성치와 해석모델의 보유 탄성에너지 조율은 실제 거더에 가진실험을 통해 획득한 고유주파수를 통하여 확인하였다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제33권1호
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• pp.28-38
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• 2008

본 연구는 3차원 유한요소 분석법적 연구를 통해 쐐기형 비우식성 치경부병소의 복합레진 수복물에서 다른 탄성계수를 가진 복합레진의 수복과 와동의 형태와 응력의 방향에 따른 응력분포의 영향에 대해 알아보고자 하였다. 발거된 상악 제2소구치를 Micro-CT로 스캔한 후 3D-DOCTOR로 3차원유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동과 변형시킨 와동을 형성하고 각 와동을 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진 또는 흐름성 복합레진으로 수복하였다. 수복 전, 후 협측교두와 설측교두에 500N의 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS 프로그램을 이용하여 주 응력 분석법으로 평가한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 수복 전 응력은 근심측 백악법랑경계와 와동저 선각부에 집중되었으며 최대응력은 근심협측우각부에서 나타났다. 2. 와동수복 후 와동저 선각의 응력은 현저히 감소했으나 치경부측 변연의 응력은 수복전보다 증가하였다. 3. 쐐기형태의 병소의 수복 시 와동저 선각부는 탄성계수가 높은 재료가 유리하고 치경부측 변연은 탄성계수가 낮은 재료가 유리하였다. 4. 와동저 선각부를 둥글게 변화시키는 것은 압축응력은 감소시키지 않으나 인장응력은 감소시켰다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권4호
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• pp.485-499
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• 2018

In this paper, a hollow steel tube (HST) shear connector is proposed for use in a slim-floor system. The HST welded to a perforated steel beam web and embedded in concrete slab. A total of 10 push-out tests were conducted under static loading to investigate the mechanical behavior of the proposed HST connector. The variables were the shapes (circular, square and rectangular) and sizes of hollow steel tubes, and the compressive strength of the concrete. The failure mode was recorded as: concrete slab compressive failure under the steel tube and concrete tensile splitting failure, where no failure occurred in the HST. Test results show that the square shape HST in filled via concrete strength 40 MPa carried the highest shear load value, showing three times more than the reference specimens. It also recorded less slip behavior, and less compressive failure mode in concrete underneath the square hollow connector in comparison with the circular and rectangular HST connectors in both concrete strengths. The rectangular HST shows a 20% higher shear resistance with a longer width in the load direction in comparison with that in the smaller dimension. The energy absorption capacity values showed 23% and 18% improvements with the square HST rather than a headed shear stud when embedded in concrete strengths of 25 MPa and 40 MPa, respectively. Moreover, an analytical method was proposed and predicts the shear resistance of the HST shear connectors with a standard deviation of 0.14 considering the shape and size of the connectors.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.3-11
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• 2005

본 연구에서는 지오텍스타일 백으로 보강된 철도노반 강화효과를 확인하기 위하여 실대형실험 및 2차원 평면 수치해석을 수행하였다. 선정된 지오텍스타일 백 축조노반위에 모사열차하중을 고려한 정적하중을 재하하여 무보강 노반과의 비교를 통해 정량적인 보강효과 및 성능을 평가하였으며, 2차원 평면 수치해석은 실대형실험과 동일 조건하에서 범용 FEM 프로그램인 Pentagon 2D를 이용하여 수치해석을 수행하여 비교 분석하였다. 각각의 실대형실험 및 2차원 수치해석결과 지오텍스타일 백의 재료특성, 인장특성, 지오텍스타일 백간의 마찰특성등에 의해 하중분산효과 및 침하저감효과를 확인하였으며, 2차원 수치해석결과가 실대형 실험결과 보다 전반적으로 작게 나타남을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권5호
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• pp.1095-1113
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• 2015

In order to determine the mechanical behavior of the curved laminates in practical applications, three right-angled composite brackets with different lay-ups were investigated both experimentally and numerically. In the experimental, quasi-static tests on both unidirectional and multidirectional curved composite brackets were conducted to study the progressive failure and failure modes of the curved laminates. In the numerical modeling, three-dimensional finite element analysis was used to simulate the mechanical behavior of the laminates. Here, a strength-based failure criterion, namely the Ye criterion, was used to predict the delamination failure in the composite curved laminates. The mechanical responses of the laminate subjected to off-axis tensile loading were analyzed, which include the progressive failure, the failure locations, the load-displacement relationships, the load-strain relationships, and the stress distribution around the curved region of the angled bracket. Subsequently, the effects of stacking sequence and thickness on the load carrying capacity and the stiffness of the laminates were discussed in detail. Through the experimental observation and analysis, it was found that the failure mode of all the specimens is delamination, which is initiated abruptly and develops unstably on the symmetric plane, close to the inner surface, and about $29^{\circ}$ along the circumferential direction. It was also found that the stacking sequence and the thickness have significant influences on both the load carrying capacity and the stiffness of the laminates. However, the thickness effect is less than that on the curved aluminum plate.