• 제목/요약/키워드: Stress intensity factor

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단조 및 반복하중 하에서의 모사 암석 시료의 임계하 균열성장 지수에 관한 연구 (A Study on Subcritical Crack Growth Parameters in Rock-like Material under Monotonic and Cyclic Loading)

  • 고태영
    • 터널과지하공간
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    • 제29권2호
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    • pp.124-134
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    • 2019
  • 암석에서의 임계하 균열성장은 단조 및 반복하중 하에서 일어날 수 있다. 임계하 균열 성장은 암반에 건설되는 지하구조물의 장기 안정성의 평가에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 모사 암석 시료를 사용하여 단조 및 반복하중 하에서의 임계하 균열성장 지수를 구하였다. 단조하중 조건에서는 일정 응력 속도법이 적용되었으며, 반복하중에 의한 임계하 균열성장 지수는 반복에 의한 균열성장 속도와 응력확대계 수폭의 관계를 이용하였다. 연구에 사용된 시험편은 $45^{\circ}$$60^{\circ}$의 균열 경사각을 가지고 있으며, 균열의 간격 및 연속성에 변화를 주어 전단 또는 인장에 의한 균열성장이 가능하도록 하여 전단 또는 인장에 의한 임계하 균열성장 지수도 구하였다. 그 결과, 임계하 균열성장 지수 n은 작용하는 하중 조건, 즉 단조 및 반복하중, 혹은 전단 및 인장에 관계없이 거의 일정한 값을 나타내었다.

Vitamin D in athletes: focus on physical performance and musculoskeletal injuries

  • Yoon, Sewoon;Kwon, Ohkyu;Kim, Jooyoung
    • 운동영양학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.20-25
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    • 2021
  • [Purpose] The aim of this review was to discuss the effects of vitamin D on physical performance and musculoskeletal injuries in athletes and provide information on the field applications of vitamin D. [Methods] A systematic review was conducted to identify studies on vitamin D in athletes that assessed serum vitamin D levels, vitamin D and physical performance, vitamin D and musculoskeletal injuries, and practical guidelines for supplementation of vitamin D. [Results] Several studies reported that a high proportion of athletes had vitamin D insufficiency or deficiency. Low serum levels of vitamin D in athletes were more pronounced in winter than in other seasons, and indoor athletes had lower serum vitamin D levels than outdoor athletes. Low vitamin D levels have been demonstrated to have negative effects on muscle strength, power, and endurance; increase stress fractures and other musculoskeletal injuries; and affect acute muscle injuries and inflammation following high-intensity exercises. Therefore, periodic assessment and monitoring of vitamin D levels are necessary in athletes; the recommended serum level of 25(OH)D is > 32 ng/mL and the preferred level is > 40 ng/mL (-1). In those with low levels of vitamin D, exposure to sunlight and an improved diet or supplements may be helpful. Particularly, 2000-6000 IU of supplemental vitamin D3 can be consumed daily. [Conclusion] Vitamin D is a potential nutritional factor that can significantly affect physical performance and musculoskeletal injuries in athletes. The importance and role of vitamin D in athletes should be emphasized, and the current levels of vitamin D should be assessed. Therefore, it is essential to periodically evaluate and monitor serum vitamin D levels in athletes.

Marine phytoplankton improves recovery and sustains immune function in humans and lowers proinflammatory immunoregulatory cytokines in a rat model

  • Sharp, Matthew;Wilson, Jacob;Stefan, Matthew;Gheith, Raad;Lowery, Ryan;Ottinger, Charlie;Reber, Dallen;Orhan, Cemal;Sahin, Nurhan;Tuzcu, Mehmet;Durkee, Shane;Saiyed, Zainulabedin;Sahin, Kazim
    • 운동영양학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.42-55
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    • 2021
  • [Purpose] This study investigated the effects of marine phytoplankton supplementation (Oceanix®, Tetraselmis chuii) on 1) maximal isometric strength and immune function in healthy humans following a oneweek high-intensity resistance-training program and 2) the proinflammatory cytokine response to exercise in a rat model. [Methods] In the human trial, 22 healthy male and female participants were randomly divided into marine phytoplankton and placebo groups. Following baseline testing, participants underwent a 14-day supplement loading phase before completing five consecutive days of intense resistance training. In the rat model, rats were randomly divided into four groups (n=7 per condition): (i) control, (ii) exercise, (iii) exercise + marine phytoplankton (2.55 mg/kg/day), or (iv) exercise + marine phytoplankton (5.1 mg/kg/day). Rats in the exercising groups performed treadmill exercise 5 days per week for 6 weeks. [Results] In the human model, marine phytoplankton prevented significant declines in the isometric peak rate of force development compared to placebo. Additionally, salivary immunoglobulin A concentration was significantly lower following the resistance training protocol in the placebo group but not in the marine phytoplankton group. Marine phytoplankton in exercising rats decreased intramuscular levels and serum concentrations of tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and interleukin-1 beta (IL-1β) and intramuscular concentrations of malondialdehyde. [Conclusion] Marine phytoplankton prevented decrements in indices of functional exercise recovery and immune function. Mechanistically, these outcomes could be prompted by modulating the oxidative stress and proinflammatory cytokine response to exercise.

Aluminum toxicity-induced alterations of root proteome in wheat seedlings

  • Oh, Myeong Won;Roy, Swapan Kumar;Cho, Kun;Cho, Seong-Woo;Park, Chul-Soo;Chung, Keun-Yook;Choi, Jong-Soon;Woo, Sun-Hee
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.127-127
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    • 2017
  • Aluminum is the most abundant metallic element in the Earth's crust and considered as the most limiting factor for plant productivity in acidic soils. The inhibition of root growth is recognized as the primary effect of Al toxicity. Seeds of wheat cv. Keumkang (Korean cultivar) were germinated on petridish for 5 days and then transferred hydroponic apparatus which was treated with $0{\mu}M$ $AlCl_3$ (control), $100{\mu}M$ $AlCl_3$ and $150{\mu}M$ $AlCl_3$ for 5 days. The length of roots, shoots and fresh weight of wheat seedlings were decreased under aluminum stress. The concentrations of $K^+$, $Mg^{2+}$ and $Ac^{2+}$ were decreased whereas $Al^{3+}$ and $P_2O_5{^-}$ concentration was increased under aluminum stress. Using confocal microscopy, the fluorescence intensity of aluminum was increased with morin staining. In this study, a proteome analysis was performed to identify proteins, which is responsible to aluminum stress in wheat roots. In 10-day-old seedlings, proteins were extracted from roots and separated by 2-DE, stained by CBB. Using image analysis, a total of 47 differentially expressed protein spots were selected, whereas 19 protein spots were significantly up-regulated such as s-adenosylmethionine, oxalate oxidase, malate dehydrogenase, cysteine synthase, ascorbate peroxidase and 28 protein spots were significantly down-regulated such as heat shock protein 70, o-methytransferase 4, enolase, amylogenin by aluminum stress following protein spots analyzed by LTQ-FTICR mass spectrometry. The results provide the global picture of Al toxicity-induced alterations of protein profiles in wheat roots, and identify the Al toxicity-responsive proteins related to various biological processes that may provide some novel clues about plant Al tolerance.

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다중벽 탄소나노튜브강화 폴리프로필렌 나노복합재료의 전자파 차폐효과 및 기계적 특성 (Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness and Mechanical Properties of MWCNT-reinforced Polypropylene Nanocomposites)

  • 임윤지;서민강;김학용;박수진
    • 폴리머
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    • 제36권4호
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    • pp.494-499
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    • 2012
  • 본 연구에서는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)의 함량을 1에서 10 wt%까지 달리하여 MWCNT 강화 폴리프로필렌(PP) 나노복합재료의 전자파 차폐효과 및 기계적 특성에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다. 전기전도도는 4단자법으로 측정하였고, 전자파 차폐효과는 흡수와 반사방법으로 분석하였다. 기계적 특성은 임계응력세기인자($K_{IC}$) 측정을 통하여 고찰하였으며, 모폴로지는 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 실험결과, MWCNT의 함량이 증가함에 따라 차폐효과가 향상됨을 확인할 수 있었으며, MWCNT의 함량이 전자파 차폐효과를 결정하는 중요한 요소임을 알 수 있었다. $K_{IC}$값도 MWCNT의 함량이 증가할수록 큰 값을 가지는 것을 확인할 수 있었으나 5 wt% 이상에서는 오히려 감소하였다. 이는 과량의 MWCNT가 PP 내에서 서로 뭉침으로 인하여 $K_{IC}$값을 감소시킨 것으로 판단된다.

알루미나 나노섬유와 분말이 첨가된 에폭시 복합재료의 열전도도 특성 및 파괴인성에 대한 연구 (A Study on Thermal Conductivity and Fracture Toughness of Alumina Nanofibers and Powders-filled Epoxy Matrix Composites)

  • 최정란;박수진
    • 폴리머
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    • 제37권1호
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    • pp.47-51
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    • 2013
  • 본 연구에서는 알루미나 나노섬유의 함량을 20에서 100 phr까지 달리하여 알루미나 나노섬유와 분말이 첨가된 에폭시 복합재료의 열전도도 및 파괴인성에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다. 열전도도는 열전도도분석기로 측정하였고, 파괴인성은 임계응력세기인자($K_{IC}$) 측정을 통하여 고찰하였다. 모폴로지는 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 실험결과, 알루미나 나노섬유의 함량이 증가함에 따라 열전도도가 향상됨을 확인할 수 있었으며, 알루미나 나노섬유의 함량이 열전도도를 결정하는 중요한 요소임을 알 수 있었다. $K_{IC}$ 값도 알루미나 나노섬유의 함량이 증가할수록 큰 값을 가지는 것을 확인할 수 있었으나 40 phr 이상에서는 오히려 감소하였다. 이는 과량의 알루미나 나노섬유가 에폭시 내에서 서로 뭉침으로 인하여 $K_{IC}$ 값을 감소시킨 것으로 판단된다.

지능형 복합재 구조물에 대한 광섬유센서의 적용에 관한 연구 (A study on the application of optical fiber sensors to smart composite structures)

  • 장태성;김호;이정주
    • 센서학회지
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    • 제5권6호
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    • pp.15-24
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    • 1996
  • 본 연구에서는 광섬유센서를 지능형 복합재 구조물에 적용하기 위한 기초적 연구의 일부로서, 구조물내에서의 광섬유센서의 건전성 평가와 주조물에 유발된 변현 및 손상에 대한 광섬유센서의 신호검출 거동을 연구 검토하였다. 첫째로, 최약체결파손이론에 거한 광섬유센서의 누적파손분포를 비교하고 수정계수를 도입함으로써, 굽힘시험이 인장시험을 대신할 수 있음을 보였다. 실험에 의해 Weibull 파라미터를 얻고, 굽힘시험에서 유도된 누적파손분포에 적용될 수정계수를 구했다. 열처리한 강섬유센서와 열처리하지 않은 광섬유센서의 인장강도 평균값을 비교함으로써 복합재료 적층관의 경화 사이클 동안 열처리에 의해 야기되는 광섬유센서의 건전성을 평가하였다. 둘째로, 직교적층판과 일방향적층판의 인장시험에서 측정된 시편의 응력-변형률과 삽입된 광섬유센서를 통과한 레이저신호 세기와의 관계를 검토하고, 광섬유센서를 이용한 효과적 손상검출 가능성을 연구 검토하였다.

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블완전용입 맞대기 용접재의 용입깊이에 따른 피로강도특성 및 잔류수명의 산출 (Investigation of Fatigue Strength and Prediction of Remaining Life in the Butt Welds Containing Penetration Defects)

  • 한승호;한정우;신병천
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제10권3호통권36호
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    • pp.423-435
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    • 1998
  • 본 연구에서는 기존의 강교에서 흔하게 발견되고 있는 맞대기 용접부의 용입불량으로 인한 부재의 피로강도 저하도를 정량적으로 평가하고자 하였다. 이를 위하여 강교량의 재료로 널리 사용되고 있는 SWS490강으로 제작된 완전용입 및 용입깊이가 서로 다른 불완전용입 맞대기 용접시험편을 대상으로 일정진폭하중시험을 수행하여 S-N선도를 산출하고 이를 비교 검토하였으며, 파괴역학적 방법을 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하였다. 본 연구의 결과로서, 완전용입 용접재의 경우 AASHTO의 피로강도등급선도와의 비교에서 피로한도값은 A등급보다 높은 값을 보였고, S-N선도의 기울기는 5.57로 매우 높게 나타났다. 불완전용입 용접재의 경우 불완전용입깊이 D가 증가함에 따라 피로강도가 감소하는데, D=14.7mm인 경우 AASHTO의 E'등급보다 낮게 나타난다. 불완전용입 용접재의 파손거동에서 피로균열은 내부 용접루트 선단부에서 a/c가 매우 작은 반타원형 표면균열의 형태로 발생하고, 시험체의 두께방향으로 진전하여 최종파손을 유발한다. 파괴역학적 방법을 이용한 불완전용입 용접재의 피로수명을 평가하기 위하여 3차원 반타원형 균열형상에 대한 응력확대계수 K를 유한요소해석으로 구하였다. 여기서 얻어진 K값과 실험으로 얻어진 Paris식의 상수를 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하여 비교하였다. 그리고 실제 불완전용입 맞대기용접부의 파손으로 붕괴사고가 발생한 성수대교의 수직재에 본 연구결과를 적용하여 피로수명을 계산해 보았다.

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시추코어를 이용한 암석의 mode II 파괴인성 시험법 개발과 적용 (Development and Application of Mode II Fracture Toughness Test Method Using Rock Core Specimen)

  • 정용복;박의섭;김현우
    • 터널과지하공간
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    • 제26권5호
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    • pp.396-408
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    • 2016
  • 암석파괴역학은 토목공학과 암반공학의 다양한 분야에서 널리 적용되는 학문이다. 그러나 대부분의 암반 공학 문제에서 mode II 거동이 우세함에도 불구하고 관련 연구는 mode I 거동에 대한 것이 대부분이다. 현재 mode I의 경우 4개, mode II 파괴인성의 경우 단 한 개의 ISRM 표준시험법이 있다. 본 연구에서 제안하는 새로운 시험법은 문헌조사를 통해서 필요조건으로 구속압 가능 여부, 노치성형의 용이성, 기존 시험장비의 활용, 단순한 시험절차를 정하고 이에 부합하도록 개발하였으며 SCC(Short Core in Compression)로 이름을 정하였다. Mode II 파괴인성 계산에 필요한 응력확대계수 계산식을 3차원 수치해석을 통해 선하중과 분포하중 조건에 대해서 구하였고 노치성형을 위한 지그도 제작하였다. 개발된 시험법을 MTS 시스템을 사용하여 화강암에 적용하였으며 가압속도는 0.002 mm/s로 하였다. 시험 결과 $2.33MPa{\sqrt{m}}$의 mode II 파괴인성을 얻었다. 동일한 화강암 블록에서 확보한 시험편에 대하여 간접인장시험으로 구한 mode I 파괴인성은 $1.12MPa{\sqrt{m}}$였다. 따라서 $K_{IIC}/K_{IC}=2.08$로 mode II 파괴인성이 mode I보다 크게 나타났다. 또한 비교적 매끄러운 파괴면과 암분의 생성을 통하여 SCC 시험법이 mode II 거동을 잘 표현함을 확인하였다. 따라서 제안된 SCC 시험법은 암석의 mode II 파괴인성을 결정하는 데 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

헬리컬기어의 동적해석을 통한 전달오차 예측 (Prediction of Transmission Error Using Dynamic Analysis of a Helical Gear)

  • 이정석;윤문영;부광석;김흥섭
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제40권12호
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    • pp.1005-1011
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    • 2016
  • 기어소음의 근본적인 원인은 전달오차로 인해 발생하게 된다. 전달오차는 기어가 맞물릴 때 발생하는데 크게 정적전달오차와 동적전달오차가 있다. 이러한 오차들은 기어 이빨의 처짐 또는 치면 마찰에 의해 발생하고 이 요인들이 원인이 되어 기어 시스템에 진동이 발생하게 된다. 그리고 이 진동이 기어의 축으로 이동하게 되어 축을 떠받치고 있는 베어링에 전달되고 베어링에 전달된 가진은 최종적으로 기어의 케이싱으로 이동하게 되어 소음을 방출하게 된다. 본 논문에서는 이러한 전달오차에 의해 발생하는 최대 굽힘응력을 가지는 롤각을 찾기 위한 응력해석을 수행되었다. 본 논문에서는 이론적 바탕으로 설계되어 인볼류트 곡선을 가진 기어와 수정된 치형을 가진 기어의 전달오차에 대한 해석을 진행하였다. 또한, 급작스러운 작동이나 큰 백래쉬로 인해 발생하는 충격강도에 대한 영향을 알아보기 위해 유한요소해석을 통해 각각 정적 최대굽힘응력과 동적 최대굽힘응력의 결과를 이용하여 충격인자 값을 예측해 보았다.