• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.419-424
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• 2020

Poroelasticity theory has been widely used for detecting cancellous bone deterioration because of the safe use for humans. The tortuosity itself is an important indicator for ultrasound detection for bone diseases. The transport properties of cancellous bone are also important in bone mechanotransduction. In this paper, two important factors, the wave velocity and attenuation are examined for permeability (or tortuosity). The theoretical calculation for the relationship between the wave velocity (and attenuation) and permeability (or tortuosity) for cancellous bone is shown in this study. It is found that the wave along the solid phase (trabecular struts) is influenced not by tortuosity, but the wave along the fluid wave (bone fluid phase) is affected by tortuosity significantly. However, the attenuation is different that the attenuation of a fast wave has less influence than that of a slow wave because the slow wave is observed by the relative motion between the solid and fluid phases.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1078-1080
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• 2002

The pressure variation of interstitial fluid is one of the most important factors in bone physiology. In order to understand the role of interstitial fluid and the biomechanical interactions between fluid and solid constituents within bone, poroelastic theory was applied. The purpose of this study is to describe the behavior of calf vertebral trabecular bone composed of the porous solid trabeculae and the viscous bone marrow by using a commercial finite element analysis program based on the poroelasticity. In this study, the model was numerically tested for 5 different strain rates, i. e., 0.001, 0.01, 0.1, 1.0, and 10 per second. The material properties of the calf vertebral trabecular bone were utilized from the previous experimental study. Two asymptotic poroelastic response, the drained and undrained deformation, were predicted. From the predicted results for the simulated five strain rate, it was found that the pore pressure generation has a linearly increasing behavior when the strain rate is the highest at 10 per second, other wise it showed a nonlinear the strain rate Increased. Based on the results of the present study, it was suggested that the calf vertebral trabecular bone could be modeled as a porous material and its strain rate dependent material behavior could be predicted.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.519-526
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• 2000

강수량 변동에 따른 사면 내의 지하수유동과 사면의 안정성 변화를 동시에 분석.평가하기 위하여 하나의 완전 연동된 수리지질역학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 변형성 지질매체 내에서의 지하수유동을 설명하는 일련의 지배식들과 Galerkin 유한요소법에 기초하여 개발되었다. 1990년부터 1999년까지의 서울지역의 건기 (1월) 및 우기 (8월) 강수량 하에 있는 토양 사면에 대해 개발된 모델을 적용하여 일련의 수치실험을 실시하였다. 수치실험의 결과는 강수량이 증가함에 따라 사면의 수리역학적 안정성이 전반적으로 악화됨을 보여준다. 즉 강수량이 증가할수록 공극수압이 증가하고 지하수면이 상승한다. 그 결과 불포화대가 축소되고 삼출면이 팽창되며 사면의 전단부를 따라 지하수유동속도가 증가하게 된다. 동시에 강수량이 증가할수록 사면 전단부를 향해 전반적인 변위량이 증가한다. 그 결과 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 사면 상부 쪽으로 전파.팽창되며 그 두께도 증가한다. 수치실험의 결과는 또한 사면의 표면에서는 전단파괴와 더불어 인장파괴도 발생할 수 있음을 보여준다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권7호
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• pp.1032-1040
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• 2001

It is widely accepted that the pressure variation of interstitial fluid is one of the most important factors in bone physiology. In order to understand the role of interstitial fluid on porous bony structure, a consideration for the biomechanical interactions between fluid and solid constituents within bone is required. In this study, a poroelastic theory was applied to investigate the elastic behavior of calf vertebral trabecular bone composed of the porous solid trabeculae and the viscous bone marrow. The poroelastic behavior of trabecular bone in a uniaxial stress condition was simulated using a commercial finite difference analysis software (FLAC, Itasca Consulting Group, USA), and tested for 5 different strain rates, i.e., 0.001, 0.01, 0.1, and 10 per second. The material properties of the calf vertebral trabecular bone were utilized from the previous experimental study. Two asymptotic poroelastic responses, the drained and undrained deformations, were predicted. From the predicted results for the simulated five strain rates, it was found that the pore pressure generation has a linearly increasing behavior when the strain rate is the highest at 10 per second, otherwise it showed a nonlinear behavior. The pore pressure generation with respect to the strain was found to be increased as the strain rate increased. The elastic moduli predicted at each strain were 208.3, 212.2, 337.6, 593.1, and 602.2 MPa, respectively. Based on the results of the present study, it was suggested that the calf vertebral trabecular bone could be modeled as a poroelastic material and its strain rate dependent material behavior could be predicted.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.5-16
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• 2002

사면 내의 지하수 유동과 사면의 안정성에 대한 강수의 영향을 평가하기 위하여 수리지질역학적 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 변형성 지질매체 내에서의 포화-불포화 지하수 유동을 설명하는 완전 연동된 간극탄성론적 지배 방정식들과 Galerkin 유한요소법에 근거하여 개발되었다. 이렇게 개발된 완전 연동된 수리지질역학적 수치 모델은 다양한 강수량 조건 하에 있는 불포화 사면에 대한 일련의 수치모의실험에 적용되었다. 이러한 수치모의실험 결과들은 강수량이 증가할수록 사면의 전반적인 수리역학적 안정성이 저하되며 잠재적인 파괴가 사면 전단부에서부터 시작되어 사면 정상부 쪽으로 팽창됨을 보여주고 있다. 강수량이 증가함에 따라 수리지질학적으로는 압력수두와 전체 수리수두가 증가한다. 그 결과 지하수면이 상승하고 불포화대가 감소하며 삼출면이 사면 전단부로부터 사면 정상부쪽으로 팽창하고 이러한 삼출면에서의 지하수 유동 속도도 증가하게 된다. 한편 강수량이 증가함에 따라 지질역학적으로는 사면 전단부를 향해 수평 변위는 증가하지만 수직 변위는 감소하게 된다. 이는 강수량 증가에 따른 지하수면의 상승에 수반하는 부력에 기인하는 것으로 해석된다. 그 결과 사면의 전반적인 변형이 사면 전단부를 향해 심화되고 전단파괴 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 두꺼워지면서 사면 전단부에서부터 사면 정상부 쪽으로 팽창하게 된다. 또한 수치모의실험 결과들은 이러한 잠재적인 전단파괴면과 지표면 사이의 지반에서는 잠재적인 인장파괴가 발생할 수 있음을 보여주고 있다.