• 제목/요약/키워드: Surface Deformation

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준설매립 연약지반에 대한 압밀침하 예측 및 평가 (Prediction and Assessment on Consolidation Settlement for Soft Ground by Hydraulic Fill)

  • 전제성;구자갑;오정태
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제24권9호
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    • pp.33-40
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    • 2008
  • 본 연구에서는 해안 준설매립지반에 대한 연약지반 개량사례를 이용하여 연적배수공법 적용시의 현장계측 및 압밀침하 해석을 실시하였다. 대상현장은 원지반위에 대략 10m의 준설매립을 통해 조성된 부지로서 고함수비 및 고압축성의 해성점토로 구성되어 있다. 1년 동안의 현장 계측결과, 당초 설계시의 예측침하량에 비해 매우 큰 압밀침하가 발생하였고, 이 조건에서의 향후 침하거동을 예측하기 위한 추가 압밀침하 해석 및 계측결과를 이용한 역해석을 실시하였다. 상부시공 영향 등에 의해 준설매립지반에는 과다한 전단변형이 발생하였으며, 이에 대한 현장 계측결과의 평가 및 보정을 실시하였다. 압밀해석 및 원지반 조건을 평가하기 위해 실내시험 결과를 이용한 물질함수분석을 실시하였으며, 최종적으로 부지 인도후의 잔류침하량 및 최종 지반고를 만족시키기 위한 추가 성토고를 산정하였다. 추가 성토이후의 현장 계측결과와 당초 예측했던 압밀침하 거동을 비교하였으며, 이를 통해 당초 예측내용에 대한 검증을 수행할 수 있었다.

Repair of sports bone injury based on multifunctional nanomaterial particles

  • Dongbai Guo
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제86권4호
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    • pp.487-501
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    • 2023
  • Nanoparticles have lower size and larger specific surface area, good stability and less toxic and side effects. In recent years, with the development of nanotechnology, its application range has become wider and wider, especially in the field of biomedicine, which has received more and more attention. Bone defect repair materials with high strength, high elasticity and high tissue affinity can be prepared by nanotechnology. The purpose of this paper was to study how to analyze and study the composite materials for sports bone injury based on multifunctional nanomaterials, and described the electrospinning method. In this paper, nano-sized zirconia (ZrO2) filled micro-sized hydroxyapatite (HAP) composites were prepared according to the mechanical properties of bone substitute materials in the process of human rehabilitation. Through material tensile and compression experiments, the performance parameters of ZrO2/HAP composites with different mass fraction ratios were analyzed, the influence of filling ZrO2 particles on the mechanical properties of HAP matrix materials was clarified, and the effect of ZrO2 mass fraction on the mechanical properties of matrix materials was analyzed. From the analysis of the compressive elastic modulus, when the mass fraction of ZrO2 was 15%, the compressive elastic modulus of the material was 1222 MPa, and when 45% was 1672 MPa. From the analysis of compression ratio stiffness, when the mass fraction of ZrO2 was 15%, the compression ratio stiffness was 658.07 MPa·cm3/g, and when it was 45%, the compression ratio stiffness is 943.51MPa·cm3/g. It can be seen that by increasing the mass fraction of ZrO2, the stiffness of the composite material can be effectively increased, and the ability of the material to resist deformation would be increased. Typically, the more stressed the bone substitute material, the greater the stiffness of the compression ratio. Different mass fractions of ZrO2/HAP filling materials can be selected to meet the mechanical performance requirements of sports bone injury, and it can also provide a reference for the selection of bone substitute materials for different patients.

구조물의 대변형 비탄성 해석을 위한 범용 목적의 XFINAS 4절점 순수 변위 합응력 쉘요소 (A General and Versatile XFINAS 4-node Co-Rotational Resultant Shell Element for Large Deformation Inelastic Analysis of Structures)

  • 김기두;이창수
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권3A호
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    • pp.447-455
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    • 2006
  • 순수변위 비선형 4절점 쉘요소의 정식화를 제안하여 철근 콘크리트, 강재및 복합재료등 범용 목적의 구조물의 해석에 적합하도록 하였다. 기하강성의 정식은 2차 운동역학적 관계를 이용하여 쉘이 중립면에서 정의되었고 이러한 기하강성은 면내응력, 휨 모멘트와 수직 전단력의 형태로 구성되어 두꺼운 판 및 쉘의 해석에 효과적이다. 가정된 자연 변형률 방법을 사용하여 전단잠김 문제를 제거한 복합 쉘 요소는 얇은 판및 쉘의 경우에도 정확한 해를 구할 수 있다. 콘크리트 경우 소성이론 및 탄소성 파괴역학에 근거한 비탄성 해석이 가능하며 강재경우 폰미스의 항복이론과 이바노브의 항복이론을 이용한 소성해석이 가능하다. 복합 재료의 수직전단 강성 행렬은 평형방정식으로부터 유도하여 구성하였다. 본 연구에서 제안한 쉘 요소는 해석 예제들이 참고문헌과 잘 일치하여 정확성이 입증되었으며 범용목적의 박판구조 해석에 적합한 것으로 사료 되었다.

냉간접합압연 후 시효처리된 AA1050/AA6061/AA1050 층상판재의 미세조직 및 기계적 성질 (Microstructure and Mechanical Properties of AA1050/AA6061/AA1050 Layered Sheet Aging-Treated after Cold Roll-Bonding)

  • 조상현;이성희
    • 한국재료학회지
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    • 제33권12호
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    • pp.565-571
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    • 2023
  • AA1050/AA6061/AA1050 layered sheet was fabricated by cold roll-bonding process and subsequently T4 and T6 aging-treated. Two commercial AA1050 sheets of 1 mm thickness and one AA6061 sheet of 2 mm thickness were stacked up so that an AA6061 sheet was located between two AA1050 sheets. After surface treatments such as degreasing and wire brushing, they were then roll-bonded to a thickness of 2 mm by cold rolling. The roll-bonded Al sheets were then processed by natural aging (T4) and artificial aging (T6) treatments. The as roll-bonded Al sheets showed a typical deformation structure, where the grains are elongated in the rolling direction. However, after the T4 and T6 aging treatments, the Al sheets had a recrystallized structure consisting of coarse grains in both the AA5052 and AA6061 regions with different grain sizes in each. In addition, the sheets showed an inhomogeneous hardness distribution in the thickness direction, with higher hardness in AA6061 than in AA1050 after the T4 and T6 age treatments. The tensile strength of the T6-treated specimen was higher than that of the T4-treated one. However, the strength-ductility balance was much better in the T4-treated specimen than the T6-treated one. The tensile properties of the Al sheets fabricated in the present study were compared with those in a previous study.

α-티타늄 평판표면에서 강체 구형팁의 스크래치로 인한 내부 결정구조 특성 변화에 대한 연구 (A Study on Crystalline Structural Variations of the Rigid Spherical-Tip scratch on the Surface of α-Titanium substrates via Molecular Dynamics Simulations)

  • 정예리;김진호;이태일
    • Tribology and Lubricants
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    • 제39권5호
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    • pp.167-172
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    • 2023
  • Titanium alloys are widely recognized among engineering materials owing to their impressive mechanical properties, including high strength-to-weight ratios, fracture toughness, resistance to fatigue, and corrosion resistance. Consequently, applications involving titanium alloys are more susceptible to damage from unforeseen events, such as scratches. Nevertheless, the impact of microscopic damage remains an area that requires further investigation. This study delves into the microscopic wear behavior of α-titanium crystal structures when subjected to linear scratch-induced damage conditions, utilizing molecular dynamics simulations as the primary methodology. The configuration of crystal lattice structures plays a crucial role in influencing material properties such as slip, which pertains to the movement of dislocations within the crystal structure. The molecular dynamics technique surpasses the constraints of observing microscopic phenomena over brief intervals, such as sub-nano- or pico-second intervals. First, we demonstrate the localized transformation of lattice structures at the end of initialization, indentation, and wear processes. In addition, we obtain the exerted force on a rigid sphere during scratching under linear movement. Furthermore, we investigate the effect of the relaxation period between indentation and scratch deformation. Finally, we conduct a comparison study of nanoindentation between crystal and amorphous Ti substrates. Thus, this study reveals the underlying physics of the microscopic transformation of the α-titanium crystal structure under wear-like accidental events.

반복 하중이 Full veneer crown의 유지력에 미치는 영향에 관한 연구 (THE EFFECT OF CYCLIC LOADING ON THE RETENTIVE STRENGTH OF FULL VENEER CROWNS)

  • 김기연;이선형;정헌영;양재호;허성주
    • 대한치과보철학회지
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    • 제38권5호
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    • pp.583-594
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    • 2000
  • Dislodgement of a crown or extension bridge and the loosening of a retainer of a bridge is a serious clinical problem in fixed restoration. Generally these problems are considered to be associated with deformation of the restoration. During biting, the restoration is subjected to complex forces and deforms considerably within the limit of its elasticity. Deformation of the restoration under the occlusal force induces excessive stress in the cement film, which then leads to the cement fracture. Such a fracture may eventually cause loss of the restoration. Because most of the past retention tests for full veneer crown were done without fatigue loading, they were not exactly simulating intraoral environment. And the purpose of this study was to evaluate the effect of cyclic cantilever loading on the retentive strength of full veneer crowns depending on different type of cements and taper of prepared abutment. Steel dies with $8^{\circ}\;or\;16^{\circ}$ convergence angle were fabricated through milling and crowns with the same method. These dies and crowns were divided into 8 groups. Group 1 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, without loading Group 2 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, with loading Group 3 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, without loading Group 4 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, with loading Group 5 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21, without loading Group 6 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21, with loading Group 7 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21 without loading Group 8 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21, with loading After checking the fit of die and crown, the luting surface of dies and inner surface of crowns were air-abraded for 10 seconds. The crowns were cemented to the dies, with cements mixed according to the manufacturer's recommendations. A static load of 5kg was then applied for 10 minutes with static loading device. Twenty-four hours later, group 1, 3, 5, 7 were only thermocycled, group 2, 4, 6, 8 were subjected to cyclic loading after thermocycling. Retentive tests were performed on the Instron machine. From the finding of this study, the following conclusions were obtained 1. Panavia 21 showed significantly higher retentive strength than zinc phosphate cement for all groups (p<0.05). 2. There was a significant difference in the retentive strength between $8^{\circ}\;and\;16^{\circ}$ taper for zinc phosphate cement(p<0.05), but no significant difference for Panavia 21 (p>0.05). 3. Cyclic loading significantly decreased the retentive strength for all groups(p<0.05). 4. For zinc phosphate cement, there was 35% reduction of the retentive strength after loading in the $16^{\circ}$ taper die, 25% in the $8^{\circ}$ taper die, and for Panavia 21, 21% in the $16^{\circ}$ taper die, 18% in the $8^{\circ}$ taper die.

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백두산 화산의 전조활동 분석 연구 (Analysis of Unrest Signs of Activity at the Baegdusan Volcano)

  • 윤성효;이정현
    • 암석학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.1-12
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    • 2012
  • 우리 민족의 영산인 백두산은 동북아시아 지역에서 가장 활동적인 화산의 하나이며, 10세기 대분화는 지난 2,000년 이내에서 가장 격렬한 화산활동이었다. 백두산 천지 일원에서는 2002년에서 2005년까지 지하 마그마의 관입에 의한 화산성 지진의 급증 및 비정상적인 지표 변형이 발생하였다. 화산구조성 지진의 규모가 2002년 7월부터 갑자기 급증하였으며, 지진발생 빈도도 한 달에 수십 회에서 수백 회로 증가하였으며, 2002-2003년도에는 하루에 백 여 회의 군발(群發)지진이 발생하였으며, 2003년에는 연간 2,100여 회 발생하였고, 2006년도부터는 감소하는 추세를 보여 현재에는 1999년-2001년의 수준을 유지하고 있다. 주파수가 대체로 5 Hz 또는 5-10 Hz의 범위에 속하는 이러한 지진들은 B-형 화산구조성 지진(VT-B)과 장주기 지진(LP)으로 지하 3~5 km 천부에 위치한 마그마방 상부의 균열과 마그마의 관입에 기인하는 것이다. 2002년도부터 2009년도까지의 GPS관측에 의한 지표면의 수평변위에 의하면 2002년 이후 천지 칼데라 정상부를 중심으로 화산체가 팽창하는 것이 감지되었으며, 2002년도 대비 2003년도에는 약 4 cm 이상이었고 2003년도 이후에 그 변화율은 감소하는 경향으로 보였다. 백두산 성층화산체 사면에서의 정밀수준 측량에 의한 지표면의 수직적 팽창 또한 최대 10 cm 이상의 변위를 보였으며, 수직 변위와 수평 변위 모두 2006년도 이후 변화율은 다소 감소하는 추세를 보이나, 여전히 불안정한 상태를 보이고 있다. 온천에서 채취한 화산가스로부터 분석된 헬륨 동위원소비($^3He/^4He$)의 높은 값은 이들 가스들이 맨틀로부터 유래된 것임을 증명하고 있다. 천지 주변의 온천수의 온도가 $69^{\circ}C$에서 점진적으로 증가하여 최대 $83^{\circ}C$에 이르고 있다. 그간 비교적 큰 규모의 지진에 의한 산사태, 암벽붕괴, 화산가스에 의한 나무의 고사 등이 관찰되었고, 올해 여름 천지 칼데라 외륜산의 절벽으로부터 수차례의 암벽붕괴도 발생하였다. 이런 모든 현상들이 백두산 천지화산이 불안정한 상태에 있으며, 잠재적으로는 충분하게 분화 가능성이 있다는 것을 지시하는 것이다. 강력한 화산 감시 모니터링과 화산재해 경감을 위한 사전 방재대책이 필요한 단계라고 평가된다.

WC-Co계 미세조직에 따른 CVD 다이아몬드 코팅막의 접착력 변화 (Dependence of the Diamond Coating Adhesion on the Microstructure of WC-Co Substrates)

  • 이동범;채기웅
    • 한국세라믹학회지
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    • 제41권10호
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    • pp.728-734
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    • 2004
  • 평균입자크기가 서로 다른 WC-Co계 모재위에 고온 열처리법과 화학적 에칭방법을 이용하여 다이아몬드 막을 코팅하고 압흔법을 통해 그 접착력(adhesion strength)을 평가하였다. $1450^{\circ}C$의 고온 열처리 방법에 의해 준비된 WC-Co 시편표면에서는 WC 입자가 성장하였으며, 그 결과 20$\mu$m 이상의 다이아몬드 막이 증착된 경우에도 100kg의 하중에서도 우수한 접착력이 얻어졌다. 그러나, 모재 표면입자의 과도한 입성장으로 시편 인선부에는 변형이 발생하였으며, 증착된 다이아몬드 막은 거친 표면조도를 보였다. 이와 비교하여, 화학적 부식의 경우에는 submicron 크기의 WC 입자를 제외하고, 2$\mu$m 이상의 WC 입자를 가지는 모재를 이용하여 10$\mu$m의 다이아몬드 코팅막을 증착시킨 경우에는, 60kg의 하중에서도 양호한 접착력이 유지되었다 특히, WC 입자가 클수록 접착력의 신뢰성이 대폭 향상되었다. 이는 수 $\mu$m 이내의 비교적 얇은 두께의 다이아몬드 막을 증착하는 경우 화학적 에칭방법이 시편 형상의 변형을 방지하고, 양호한 표면조도를 얻을 수 있어 고온 열처리 방식에 비해 효과적임을 의미한다.

사질토 지반을 통과하는 쉴드 TBM에서 뒤채움 그라우팅이 지반 거동에 미치는 영향에 대한 수치해석적 연구 (Numerical investigation on the effect of backfill grouting on ground behavior during shield TBM tunneling in sandy ground)

  • 오주영;박현구;장석부;최항석
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제20권2호
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    • pp.375-392
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    • 2018
  • 쉴드 TBM 공법은 터널의 변형을 최소화할 수 있는 공법으로 도심지 얕은 터널 공사에 적합한 공법이다. 하지만 이러한 쉴드 TBM 공법의 장점에도 불구하고 침하가 발생하며, 토피가 낮은 지반에서 쉴드 TBM 굴진 중 침하에 대한 대책은 여전히 주요 쟁점사항 중 하나로 남아있다. 쉴드 TBM 공법에서 테일 보이드는 불가피하게 발생하는 공간으로 테일 보이드의 변형은 침하의 주요 원인이 된다. 이러한 테일 보이드의 변형은 뒤채움 그라우팅을 통해 제어되며, 이를 통해 침하를 억제하거나 회복시킬 수 있다고 여겨지고 있다. 하지만 실제 뒤채움 그라우팅을 통한 침하 회복은 기대하기 어려우며 특히 사질토에서 두드러진다. 이는 뒤채움 그라우팅과 사질토 지반 사이의 상호작용에 기인한 것으로 유추할 수 있다. 본 연구에서는 3차원 수치해석을 통해 사질토 지반에서 뒤채움 그라우팅이 지반거동에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 해석결과, 뒤채움 그라우팅은 침하증가율을 감소시켜 쉴드 TBM 굴진으로 인하 침하를 감소시키나, 그라우팅 이전에 발생한 침하를 회복시키지는 못하는 것으로 나타났다. 이는 뒤채움 그라우팅으로 인해 감소된 체적손실의 지표침하 감소 효과를 지반 내 체적변형이 상쇄하기 때문인 것으로 나타났다.

유한요소 연계해석을 이용한 불포화 토사사면 안전성 평가 (Coupled Finite Element Analysis of Partially Saturated Soil Slope Stability)

  • 김재홍;임재성;박성완
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제30권4호
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    • pp.35-45
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    • 2014
  • 사면의 안정성을 위한 한계평형해석은 간편함과 적용성 때문에 가장 널리 적용되고 있다. 이러한 간편한 방법으로 균질하지 않고 방향성 있는 지층 같은 다양한 지형조건을 해석하기에는 신뢰성과 설득력 있는 결과를 주기에 한계가 있다. 또한 지반굴착과 성토지반 같은 토사사면의 초기 응력상태나 응력경로와 같은 지반의 응력변화에 대해서 고려하지 못한다. 반면, 한계평형해석과는 다르게, 유한요소법에 의한 변형과 응력분포 해석은 시간에 따른 복잡한 하중단계와 탄성영역외의 범위를 다룰 수 있다. 본 연구에서는 불포화 토사사면에서 발생하는 얕은 파괴의 안전율 계산과 임계단면을 결정하는 방법을 제안한다. 유한요소해석은 유효응력 거동을 근간으로 각 요소들의 가우스 포인트에서 응력들이 계산되고 안전율이 가장 약한 지점들을 찾아 비선형 임계단면이 결정된다. 이러한 사면안정해석은 강우침투에 의해 변형되는 지반의 사면 표층파괴에 적합하게 계산된다. 침투에 의한 지반의 단위중량의 변화는 사면의 연직 및 수평변위에 영향을 주며, Drucker-Prager 파괴기준은 수리학-역학적인 연계된 불포화토의 거동 해석과 응력-변형률 관계를 위해 적용된다.