• 한국해양공학회지
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• 제30권6호
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• pp.474-483
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• 2016

Accidental events such as collisions, groundings, and hydrocarbon explosions in marine structures can cause catastrophic damage. Thus, it is extremely important to predict the extent of such damage, which determines the total amount of oil spills and the residual hull girder strength. Punching fracture tests were conducted by Choung (2009b), where various sizes of indenters and circular unstiffened steel plates with different thicknesses were used to quasi-statically realize damage extents. A three-dimensional fracture strain surface was developed based on a reference (Choung et al., 2015b), where the average stress triaxiality and average normalized Lode angle were used as the parameters governing the fracture of ductile steels. In this study, new numerical analyses were performed using very fine axisymmetric elements in combination with an Abaqus user-subroutine to implement the three-dimensional fracture strain surface. Conventional numerical analyses were also conducted for the tests to identify the best fit fracture strain values by changing the fracture strains. Based on the phenomenon of the average normalized Lode angle starting out positive and then becoming slightly negative, it was inferred that the shear stress primarily dominates in determining the fractures locations, with a partial contribution from the compressive stress. It should be stated that the three-dimensional fracture surface effectively predicted at least the shear stress-dominant fracture behavior of a mild steel.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.543-551
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• 2015

뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.519-525
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• 2009

본 연구에서는 복합재료 적층판에서 균열 생성 및 전파로 이루어지는 계면박리 현상을 모사하기 위하여 응집영역모델을 사용하였다. 응집영역모델을 고려한 유한요소해석을 수행하기 위하여 응집요소를 수식화하였으며, 상용유한요소 프로그램인 Abaqus의 사용자 정의 서브루틴 UEL로 구현하였다. 제안된 응집요소의 타당성과 유효성을 평가하기 위하여 복합재료 적층판의 이중외팔보(double cantilever beam) 시험과 ENF(end notched flexure) 시험결과와 유한요소해석 결과를 비교하였다. 해석 결과는 거시적인 하중-변위 곡선을 비교적 잘 예측하였다. 또한 응집요소를 이용한 유한요소해석시 탄성계수와 응집요소의 크기가 구조물의 하중-변위 곡선에 미치는 영향을 수치적으로 연구하였다. 균열 전파 경로의 격자 의존성을 최소화하고 하중-변위 곡선에 나타나는 지그-재그 현상을 제거하기 위하여 균열 선단에서 충분히 작은 응집요소가 사용되어야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.27-40
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• 2021

동상민감성 지반의 융기 및 침하 방지를 위한 공법을 지반 안정화 공법이라고 하며 열 사이펀은 대표적인 지반 안정화 공법 중 하나이다. 열 사이펀은 최근 간편한 해석모델 개발과 더불어 열 해석이 진행되었지만, 이에 따른 동상민감성 지반의 열적 거동을 고려하지 않았다. 따라서 본 연구는 열 사이펀의 성능에 따른 지반의 온도 변화를 위한 열 해석과 이에 따른 지반의 거동을 예측하기 위한 구조해석을 동시에 수행하기 위해 ABAQUS 내부 사용자 서브루틴을 사용하여 열 사이펀을 적용한 TM(Thermo-Mechanical) 모델을 개발하여 열 사이펀의 성능에 따른 지반 융기 억제성능을 확인하였다. 해석결과 열 사이펀의 성능 증가에 따라 지반의 최종 융기가 감소하였으며 냉매 충전율 25%, 50% 그리고 100%의 열 사이펀 적용 시 각각 5.5%, 14.4%, 21% 융기 억제성능을 나타내었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.82-93
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• 2019

In this paper, the ductile fracture criteria for a marine structural steel (EH36) are presented and validated. The theoretical background of the recently developed Hosford-Coulomb (HC) fracture strain model and the DSSE fracture strain model which was developed to apply to the shell elements is described. In order to accurately estimate the flow stress in the large strain range up to the fracture, the material constants for the combined Swift-Voce constitutive equation were derived by the numerical analyses of the smooth and notched specimens made from the EH36 steel. As a result of applying the Swift-Voce flow stress to the other notched specimen model, a very accurate load - displacement curve could be derived. The material constants of the HC fracture strain and DSSE fracture strain models were independently calibrated based on the numerical analyses for the smooth and notch specimen tests. The user subroutine (VUMAT of Abaqus) was developed to verify the accuracy of the combined HC-DSSE fracture strain model. An asymmetric notch specimen was used as verification model. It was confirmed that the fracture of the asymmetric specimen can be accurately predicted when a very small solid elements are used together with the HC fracture strain model. On the other hand, the combined HC-DSSE fracture strain model can predict accurately the fracture of shell element model while the shell element size effect becomes less sensitive.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.258-264
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• 2019

본 논문에서는 Hashin 파손 기준식과 crack band 모델이 접목된 손상변수를 이용하여 점진적파손해석 방법이 개발되었다. 파손기준식을 이용하여 파손의 개시 유무가 판단된다. 파손이 개시된 경우에는 각 파손모드(섬유 인장/압축, 기지 인장/압축)에서 손상변수가 선형 열화 거동에 따라 계산되고, 손상강성행렬을 계산하는데 사용된다. 손상강성행렬은 손상된 재료에 반영되고, 계산된 손상강성행렬을 이용하여 재료의 완전한 파괴를 의미하는 손상변수가 1인 시점이 되기까지 점진적 파손해석이 계속해서 반복적으로 수행된다. 일련의 과정들은 상용해석프로그램인 ABAQUS에 사용자 정의 부프로그램을 이용하여 수행되었다. 제안된 점진적파손해석 도구의 검증을 위하여, 원공을 가진 복합재료 적층판의 시험 결과와 비교를 수행하였으며, 시험 중 디지털 이미지 상관법을 이용하여 획득한 변형률 거동과 해석을 통해 획득한 변형률 거동을 비교하였다. 제안된 해석결과는 시험 결과와 비교하여 유효한 일치를 보였다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.393-399
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• 2018

레일의 잔류응력은 레일의 피로 및 파괴 특성에 영향을 끼치는 인자로서, 레일의 가공 및 열처리 등 생산 과정 단계에서 이미 형성되며, 이를 정확하게 분석하는 기술은 매우 중요한 문제이다. 본 연구에서는 레일 내부에 존재하는 잔류응력을 측정하기 위하여, 잔류응력 분석방법의 하나인 파괴법 기반 굴곡측정법을 적용하여 레일 축 방향의 잔류응력을 평가하였다. 레일의 축 방향과 수직한 단면을 방전가공을 사용하여 느린 속도로 단면을 절단한 후 레이저 기반인 굴곡 측정기를 이용하여 단면의 굴곡을 정밀 측정하였다. 측정된 데이터는 유한요소해석 프로그램 ABAQUS를 활용하여 설정한 요소로 잔류응력으로 변환시켰으며, 총 3종의 다른 규격을 갖고 있는 신 레일 (50N, KR60, UIC60)의 잔류응력 값의 경향과 수치를 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.33-40
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• 2008

본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 말뚝-지반 상호작용즉, 지반의 연속성을 고려한 하중전이해석을 수행하였다. 이를 위하여 주면 하중전이함수를 사용자 정의의 경계면 모델(FRIC)로 구현하여 말뚝지반의 미끄러짐 거동과 하중전이 거동을 모델링 하였다. 본 연구결과, 주면마찰력에 의해 발생되는 선단침하량으로 대변되는 지반 연속성 영향은 주면마찰력이 극한상태로 도달할 때까지 증가함을 알 수 있었으며, 말뚝직경과 암반계수의 비(D/$E_{mass}$), 전체하중에서 주면마찰력의 비($R_s$/Q)에 영향을 받는 것으로 나타났다. 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, FRIC을 이용한 유한요소해석방법은 말뚝의 하중전이 거동과 말뚝-지반 상호작용 효과(coupling effect)를 적절히 나타낼 수 있었으며, 말뚝의 거동을 예측하는데 크게 개선되었음을 확인하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권3호
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• pp.222-228
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• 2008

본 논문은 해저 연약지반 위를 주행하는 시험집광기의 동적거동 해석을 다루고 있다. 시험집광기는 단괴채집장치, 무한궤도, 단괴파쇄기, 샤시프레임, 전기 전자 시스템으로 구성되어 있다. 시험집광기의 공기 중 무게는 8,600 kg이며, 수중에서의 시험집광기의 평균접지압은 6.0 kPa이다. 상용해석 프로그램인 RecurDyn-LM과 Visual Fortran 90을 이용하여 시험집광기의 동적거동 해석 모델 및 유체저항력 모델을 구축하였다. 상용해석 프로그램(RecurDyn-LM)에서 제공되는 사용자 정의 서브루틴을 이용하여 연약지반역학 모델 및 유체저항력 모델을 구축하였으며, 이를 통하여 해저 시험집광기의 동적거동 해석을 수행하였다. 궤도속도, 지반조건, 항력계수 및 추가질량 계수의 변화에 따른 시험집광기의 동적응답을 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.291-302
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• 2004

발파압력이 발파공 주위 암반에 발생시키는 암반손상을 연속체 손상역학과 사용자 부프로그램을 이용한 수치해석을 통하여 분석하였다. 암반의 이방성 특성을 적용한 이방성 발파압력을 산출하였으며, 이를 이용하여 이방성 암반손상을 분석하였다. 또한 등방성 암반손상에 대해서도 분석하였다. 자연 암반이 가지고 있는 초기손상을 함께 고려하여 암반손상을 분석하였다. 등방성 암반손상의 매개변수 분석결과, 발파압력과 탄성계수가 암반손상에 가장 크게 영향을 미쳤다. 또한 이방성 암반손상의 매개변수 분석결과, 발파압력이 이방성 암반손상에 가장 크게 영향을 미쳤으나 탄생계수는 이방성 암반손상에 크게 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 등방성과 이방성 암반손상을 등방성 암반손상과 비교한 결과, 이방성 암반의 수평방향 암반손상이 약 34% 증가 하였고 수직방향은 12% 감소하는 결과를 얻을 수 있었다. 등방성 암반에 대한 밀장전 조건과 디커플링장전 조건하에 발파로 인한 암반손상을 비교한 결과, 밀장전 조건의 암반손상이 디커플링장전 조건보다 약30배 정도 크게 나타났으며, 밀장전 조건의 발파압력은 디커플링장전 조건보다 10배 이상 큼을 알 수 있었다.