• 터널과지하공간
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• 제20권3호
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• pp.153-168
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• 2010

단일시험편의 일축압축시험에서 평면이방성 암석의 5개의 독립적 탄성상수를 얻기 위하여 제 5의 수식이 반드시 필요하다. Saint-Venant에 의하여 제안된 근사식은 오랫동안 전통적으로 사용되어 왔지만 시험편의 특성에 따라 문제를 해결하지 못하는 경우가 있다. 지난 일련의 연구에서 이 식을 대체할 수 있는 3개의 수식이 제안되었으며, 모델연구를 통하여 이들은 적용가능한 수식으로 밝혀졌다. Saint-Venant 근사식은 제안된 식들 가운데 첫째식과 같은 것으로 밝혀졌는데, 이로서 겉보기 탄성계수는 이방성각도에 따른 단조증가함수라는 특성이 있다. 본 연구에서는 단일시험편에 대한 일축압축시험을 수행하여 얻어진 4개의 독립적 변형률로부터 탄성상수를 구하는 자세한 방법이 언급되었으며, 제안된 수식의 필요성과 적합성이 검토되었다. 이방성각도가 중간 또는 큰 크기일 때에는 Saint-Venant 근사식의 적용으로 참값에 가까운 탄성상수를 결정할 수 있기 때문에 다른 수식의 제안은 필요하지 않다. 그럼에도 불구하고 제안된 식들은 이와 비슷한 결과를 유도하므로 적용가능하다고 판단된다. 이방성각도가 작은 경우에는 Saint-Venant 근사식으로 일반적인 여러 구속조건을 만족시키는 값을 얻지 못하는 반면에, 제안된 식들은 참값에 가까운 결과를 유도할 수 있었다. 따라서 보다 더 적합한 수식이 알려지기 전에는 이들 식을 적용하는 것을 제안한다. 모델연구에서 얻어진 지침도를 활용하면, 3개의 수식 가운데 가장 적합한 수식을 결정할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.383-391
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• 2013

1960년대 후반 이래로 수행된 여러 진삼축압축시험 결과에 의하면 암석의 파괴강도는 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받는 것으로 나타나고 있다. 이러한 실험적 결과를 바탕으로 지금까지 중간주응력이 파괴에 미치는 영향을 고려할 수 있는 다양한 3차원 파괴조건식들이 제안되고 있다. 그러나 문헌에 보고된 대부분의 3차원 파괴기준식들은 암석의 진삼축압축 강도를 현상학적으로 재현하기 위한 목적으로 개발되었기 때문에 관련된 강도정수들의 역학적 의미가 명확하지 않다. 이 연구에서는 암석강도의 중간주응력 의존성이 암석 내에 포함된 연약면들의 공간적 분포특성과 관련성이 있다는 가능성을 확인하기 위해 평면이방성 암석모델을 대상으로 수치 진삼축압축시험을 수행하였다. 미소구조텐서 개념을 활용하여 이방성 Mohr-Coulomb 파괴기준식을 개발하였으며 이를 강도기준식으로 활용하고 임계면법을 적용하여 평면이방성 암석의 파괴강도 및 파괴면 방향의 중간주응력 의존성을 분석하였다. 분석결과는 암석에 포함된 미시적 연약면들의 주응력 방향에 대한 방향성이 암석강도의 중간주응력 의존성과 밀접한 관련성이 있음을 암시해준다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권4호
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• pp.443-457
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• 2018

In this article, a comparative study has been made to investigate the scattering behaviour of three layered structure model on torsional surface wave. For such model intermediate layer is taken as fiber reinforced composite, resting over a dry sandy Gibson substratum and underlying by different anelastic media. We consider two distinct mediums for topmost layer. In the first case, topmost layer has been taken as fluid saturated homogeneous porous layer, while in the second case the fluid saturated porous layer has been replaced by a transversely isotropic layer. Simple form expression for the secular equation of torsional surface wave has been worked out in both the cases by executing specific boundary conditions, which comprises Whittaker's function and its derivative, for imminent result that have been elaborated asymptotically. Some special cases have been constituted which are in excellent compliance with recorded literatures. For the sake of comparative study, numerical estimation and graphical illustration have been accomplished to identify the effects of the width ratio of the layers, Biot's gravity parameter, sandy parameter, porosity parameter and other heterogeneity parameters corresponding to the layers and half spaces, horizontal compressive and tensile initial stress on the phase velocity of torsional surface wave.

• 한국안전학회지
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• 제20권2호
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• pp.26-31
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• 2005

The strong continuous fiber reinforced metal matrix composites (MMCs) are recently used in aerospace and transportation applications as an advanced material due to its high strength and light weight. Unidirectional fiber-metal matrix composites have superior mechanical properties along the longitudinal direction. However, the applicability of continuous fiber reinforced MMCs is somewhat limited due to their relatively poor transverse properties. Therefore, the transverse properties of MMCs are significantly influenced by the properties of the fiber/matrix interface. In order to be able to utilize these MMCs effectively and with safety, it must be determined their elastic plastic behaviors at the interface. In this study, the interfacial stress states of transversely loaded unidirectional fiber reinforced metal matrix composites investigated by using elastic-plastic finite element analysis. Different fiber volume fractions $(5-60\%)$ were studied numerically. The interlace was treated as three thin layer (with different properties) with a finite thickness between the fiber and the matrix. The fiber is modeled as transversely isotropic linear-elastic, and the matrix as isotropic elastic-plastic material. Using proposed model, the effects of the interface region and fiber arrangement in MMCs on the distributions of stress and strain are evaluated. The stress distributions of a thin multi layer interface have much less changes compared with conventional perfect interface. The analyses were based on a two-dimensional generalized plane strain model of a cross-section of an unidirectional composite by the ANSYS finite element analysis code.

• 터널과지하공간
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• 제26권3호
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• pp.235-252
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• 2016

본 연구에서는 다각형 입자 기반 개별요소모델을 이용하여 실험실 스케일에서 등방성, 횡등방성 암석의 거동과 점진적 파괴 과정을 모델링할 수 있는 시뮬레이션 기법을 구축하였다. 가압에 따른 미세균열의 개시와 성장 과정을 모니터링할 수 있는 기법을 제안하였으며, 이를 통해 전단균열과 인장균열의 개시와 성장이 암석의 점진적 파괴 과정에 미치는 영향을 살펴보았다. 다각형 입자기반 개별요소모델의 거동 및 미세균열의 발생 양상은 실험실에서 관찰되는 암석의 일반적인 특징과 상당 부분 일치하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 상기 모델이 암석의 역학적 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있음을 확인하였다. 다각형 입자기반 개별요소모델에 대한 기초연구로서 접촉면의 미시변수와 시료의 거시물성 간의 상관관계를 살펴보았으며, 미시변수를 조정함으로써 다양한 암석의 강도와 변형 특성을 재현하였다. 한편, 상기 모델을 횡등방성 암석을 모사하기 위한 방법론을 제시하였으며, 이를 국내 횡등방성 암석인 아산편마암에 적용하여 근소한 오차 범위 내에서 실내시험 결과를 재현하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권1호
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• pp.30-39
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• 2006

Feasibility is studied for an application of the mass-spring lattice model (MSLM), a numerical model previously developed for unidirectional composites, to the numerical simulation of ultrasonic inspection of austenitic welds modeled as transversely isotropic. Fundamental wave processes, such as propagation, reflection, refraction, and diffraction of ultrasonic waves in such an inspection are simulated using the MSLM. All numerical results show excellent agreement with the analytical results. Further, a simplified model of austenitic weld inspection has been successfully simulated using the MSLM. In conclusion, a great potential of the MSLM in numerically simulating ultrasonic inspections of austenitic welds has been manifested in this work, though significant further efforts will be required to develop a model with field practicality.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권3호
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• pp.241-249
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• 2006

한국의 지질 환경은 암석 분포가 매우 다양하고 복잡한 구조 활동의 영향을 받아 지하매질의 이방성 특성이 국부적으로 심하게 변화한다. 기존의 이방성 주시 모델링의 경우 지질 모델을 2차원으로 단순화시킴으로써 이러한 복잡한 지질 환경을 제대로 고려할 수 없었다. 또한 약 이방성 가정을 사용하여 실제로 나타날 수 있는 지하 매질의 심각한 이방성 영향을 주시 모델링에서 고려할 수 없었다. 이에 이 연구에서는 보다 실제적이고 복잡한 3차원 횡등방성 매질(transversely isotropic media)에서 q-P파의 초동 주시 양상을 모사할 수 있는 주시 모델링 알고리듬을 개발하였다. 이 알고리듬에서는 2차원 비선형 주시 내삽(2D nonlinear traveltime interpolation) 기법과 주시의 3차원 격자 채움법(mapping)을 이용한 직접 전파법(direct calculation)을 통해 급격한 물성의 변화에도 주시 계산이 가능하도록 하였다. 또한, 최소 주시 계산과정에서 수치 미분을 통한 최대 경사법(steepest descent method)을 사용하여 약 이방성 가정을 극복하였다. 개발된 알고리듬은 해석해와 비교하여 그 타당성을 검증하였고 3차원 2층구조에 대한 주시 계산을 수행하여 물성이 급격히 변화하는 모델에 대해서도 안정적으로 주시 계산이 이루어짐을 확인하였다. 이 연구에서 개발한 3차원 주시 모델링 알고리듬은 향후 구조보정이나 토모그래피 알고리듬 개발에 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.173-182
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• 1996

An analytical model has been developed to predict the elastic properties of a filled resin reinforced by chopped fibers, a three-phase composite such as a filled sheet molding compound(SMC). In the model the matrix material and fillers form an effective matrix. The effective matrix is then considered to be reinforced with long fibers lying in the sheet plane but randomly oriented in the plane. Expressions for the resulting transversely isotropic composite properties are explicitly presented. Using this model, the Young's and shear moduli are calculated for the SMC sample with filler weight fraction of 35% and fiber content of 30%. The same properties are also determined experimentally. The agreement between the calculated and measured elastic moduli is found to be very good for the in-plane properties. However, the out-of-plane properties show a large difference because the effect of voids is not taken into account in the model.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권3호
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• pp.198-205
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• 2006

The necessity of nondestructively inspecting austenitic steels, fiber-reinforced composites, and other inherently anisotropic materials has stimulated considerable interest in developing beam models for anisotropic media. The properties of slowness surface playa key role in the beam models based on the paraxial approximation. In this paper, we apply a modular multi-Gaussian beam (MMGB) model to study the effects of material anisotropy on ultrasonic beam profile. It is shown that the anisotropic effects of beam skew and excess beam divergence enter into the MMGB model through parameters defining the slope and curvature of the slowness surface. The overall beam profile is found when the quasilongitudinal(qL) beam propagates in the symmetry plane of transversely isotropic austenitic steels. Simulation results are presented to illustrate the effects of these parameters on ultrasonic beam diffraction and beam skew. The MMGB calculations are also checked by comparing the anisotropy factor and beam skew angle with other analytical solutions.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권5호
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• pp.563-570
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• 2014

Two transversely isotropic plasticity-based models for wood, derived from the standard compression properties and the embedment properties were investigated for suitability of application for bolted connections. It was found that the conventional connection models involving the compression properties were incapable of simulating the real behaviour of the connections because the compression properties provided too stiff foundation to represent embedding behaviour of wood under the bolt. However, wood foundation-based connection model that was newly developed using the bolt embedment properties showed good agreement with the actual behaviour of bolted connections.