• Computers and Concrete
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• 제29권1호
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• pp.15-29
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• 2022

Concrete-filled steel tubes (CFSTs) are increasingly used as composite sections in structures owing to their excellent load bearing capacity. Therefore, predicting the mechanical behavior of CFST sections under axial compression loading is vital for design purposes. This paper presents the first study on the nonlinear analysis of heated CFSTs with high-strength concrete core containing steel fiber and waste tire rubber under axial compression loading. CFSTs had steel fibers with 0, 1, and 1.5% volume fractions and 0, 5, and 10% rubber particles as sand alternative material. They were subjected to 20, 250, 500, and 750℃ temperatures. Using flow rule and analytical analysis, a model is developed to predict the load bearing capacity of steel tube, and hoop strain-axial strain relationship, and axial stress-volumetric strain relationship of CFSTs. An elastic-plastic analysis method is applied to determine the axial and hoop stresses of the steel tube, considering elastic, yield, and strain hardening stages of steel in its stress-strain curve. The axial stress in the concrete core is determined as the difference between the total experimental axial stress and the axial stress of steel tube obtained from modeling. The results show that steel tube in CFSTs under 750℃ exhibits a higher load bearing contribution compared to those under 20, 250, and 500℃. It is also found that the ratio of load bearing capacity of steel tube at peak point to the load bearing capacity of CFST at peak load is noticeable such that this ratio is in the ranges of 0.21-0.33 and 0.31-0.38 for the CFST specimens with a steel tube thickness of 2 and 3.5 mm, respectively. In addition, after the steel tube yielding, the load bearing capacity of the tube decreases due to the reduction of its axial stiffness and the increase of hoop strain rate, which is in the range of about 20 to 40%.

• 문화기술의 융합
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• 제9권6호
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• pp.927-933
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• 2023

현대에 들어서 전자 기기와 같은 반도체 기술 발전으로 자동차, 드론, 비행기, 발사체 및 다양한 분야에서 고도화된 전자 부품이 들어간 탑재 장비 품질의 향상과 함께 탑재된 장비에 대한 다양한 외란의 영향을 줄이는 필요성이 더욱 중요해지고 있다. 자동차, 드론, 비행기, 발사체 등과 같이 다양한 환경에서 작동하는 장비의 파손을 방지하고 품질을 향상시키기 위해서는 하드웨어를 통한 진동제어가 선결되어야 한다. 본 연구는 탑재된 장비를 다양한 외란으로부터 보호하고 안정성 향상을 위한 진동 감쇠 시스템 연구에 중점을 두고 있다. 연구 대상인 고무 댐퍼의 특성을 파악하기 위해 압축강성, 감쇠율, 주파수 응답 등을 포함한 동특성 분석 및 고무 댐퍼의 주파수 영역에서의 진동 특성을 FEM 해석을 통해 다양한 주파수 대역에서의 진동 감쇠를 확인 하였다. 이러한 연구 결과를 통해 다양한 외란 조건에서 적합한 고무 댐퍼를 선택하는 기준을 제시하고자 한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권4호
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• pp.391-401
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• 2000

본 연구에서는 정맥 등과 같은 혈관의 상황을 모사하기 위하여 선형적으로 벽 두께가 변하는 축 대칭 관의 벽면과 유동의 상호작용을 유한요소 방법으로 해석하였다. 사용한 유한요소 상용 소프트웨어(ADINA)의 타당성을 검증하기 위해서 막힘이 있는 혈관에서의 벽과 혈류의 상호작용을 해석하고 이를 기존의 실험결과와 비교하였다. 또한 2차원 신축 벽을 가지는 평판 사이의 유체 유동에 대한 결과를 기존 연구결과와 비교하였다. 축대칭 문제의 경우, 입구의 압력은 일정하게 유지하면서 출구 압력을 감소시켜 나간다. 출구 압력의 감소에 따라, 유량은 증가하며, 관내 유로의 단면적은 감소한다. speed index(평균속도를 파의 속도로 나눈 값)가 1 근방에서 유량은 최대가 되며, 유로 단면적이 최소가 된다. 그리고 출구압력이 좀 더 감소하면 유량은 오히려 줄어든다. 이와 같은 현상을 유동제한(flow limitation) 혹은 초킹(choking)이라 하는데, 폐의 기도(airway) 및 모세혈관, 그리고 이외의 여러 정맥들에서 자주 발생하는 폭포효과의 원인이 된다. 상류벽 두께와 하류 벽두께의 비가 2 일 경우에는 하류쪽에서 목(area throat)이 형성되며 이 비가 3일 경우에는 상류 쪽으로 이동하는데 하류 벽면의 강성(stiffness)이 상류 쪽에 비해 강하게 되어서 상류 쪽에서 먼저 붕괴가 일어나기 때문이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.241-250
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• 2007

폭발하중을 받는 콘크리트 구조물을 섬유 복합재 등의 보강 재료를 사용하여 보강하는 경우에는 강성 증가와 함께 적절한 연성을 확보할 수 있어야 한다. 그러나, 폭발하중을 받는 구조물의 설계 및 해석에 일반적으로 사용되는 기존의 근사적이며 단순화 모델은 보강 재료에 대한 효과를 정확히 반영할 수 없을 뿐 아니라 해석 결과의 정확성 및 신뢰성에 문제가 제기되어왔다. 또한, 동적 하중에 대한 콘크리트와 철근의 응답은 정적 하중에 대한 응답과 상이하기 때문에 기존의 정적, 준정적하에서 정의된 재료물성값들을 폭발하중에 대한 응답 계산에 사용하는 것은 부적절하다. 따라서, 본 연구에서는 명시적(explicit) 해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 매우 빠른 재하속도를 갖는 폭발하중에 대하여 강도 증진 및 변형률 속도 효과가 반영된 재료 모델을 포함하고 있는 정밀 HFPB(high fidelity physics based) 유한요소해석 기법을 제시하였다. 제시된 해석적 기법을 통하여 탄소섬유 복합재와 유리섬유 복합재를 사용하여 보강된 콘크리트 벽체의 폭발하중에 대한 거동을 해석하였으며, 이를 보강하지 않은 벽체의 해석 결과와 비교함으로써 보강 성능 분석을 실시하였다. 해석 결과 보강에 따른 최대 처짐이 약 $26{\sim}28%$ 감소하는 보강 성능을 확인하였으며, 제안된 해석 기법이 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.107-117
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• 2004

본 연구에서는 폐타이어를 활용하여 새롭게 고안한 타이어셀 매트의 모래지반 보강효과를 알아보기 위하여 다양한 조건의 평판재하시험을 수행하였다. 계하시험조건은 셀 간의 연결을 위한 볼트 수, 상대밀도, 복토두께, 보강층수, 타이어셀 매트 폭을 변수로 보강효과를 조사하였다. 재하시험 결과 연결용 볼트의 수는 지지력에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며 1개의 볼트로 주어진 하중을 충분히 견딜 수 있었다. 보강토의 극한지지력과 무보강토의 극한지지력의 비로 정의되는 지지력비(BCR)는 낮은 밀도에서 최대값을 나타내었다. 또한 극한상태에서의 침하감소효과도 낮은 밀도에서 큰 것으로 나타났다. 복토에 따른 보강효과는 복토두께가 1.0B이내에서 보강효과를 얻을 수 있었으나 그 이상에서는 보강효과가 나타나지 않았다. 보강층의 간격이 재하판폭의 0.4내지 0.5배일 경우 보강효과는 보강층이 2층일 때까지는 보강효과가 있으나 3층 이상에서는 효과가 없는 것으로 나타났다. 특히 보강층이 1개층일 때 지지력 증가 효과가 크며 2개층으로 증가함에 따라 증가율은 저하되는 것으로 나타났다. 타이어셀 매트폭이 2.0B에서 최대지지력을 보였으나 매트폭의 영향은 타이어셀의 강성이 크기 때문에 미소하였다. 타이어셀 매트의 지반보강효과는 문헌상의 상업용 지오웹과 비교하여 뛰어난 것으로 나타났다.