• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.50-53
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• 2022

To investigate the validity of the finite element analysis program to assess structural integrity of a spent nuclear fuel transport cask subjected to extreme impact loads, structural integrity of the cask for the case of an aircraft engine collision is evaluated using three FE analysis programs: Autodyn, Speed and ABAQUS explicit version. As a result of all analyses, it is confirmed that no penetration occurred in the cask wall. Even though the different programs are used, it is identified that there are insignificant differences in the FE analysis variables such as von Mises effective stress and equivalent plastic strain among the programs.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1991년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.133-138
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• 1991

The aim of the present paper is to develop a computer program predicting ultimate fracture strength of initially cracked structure under monotonically increasing external loads. For this purpose, two kinds of 3-D isoparametric solid elements, one 6-node wedge element and another 8-node brick element are formulated along the small deformation theory. Plasticity in the element is checked using von Mises' yield criterion. Elasto-plastic stiffness matrix of the element is calculated taking account of strain hardening effect. If the principal strain at crack tip which is one nodal point exceeds the critical strain dependin on the material property, crack tip is supposed to be opened and the crack tip node which was previously constrained in the direction perpendicular to the crack line is released. After that, the crack lay be propagated to the adjacent node. Once a crack tip node is fractured, the energy of the newly fractured node should be released which is to be absorbed by the remaining part. The accumulated reaction force which was carried by the newly fractured node so far is then applied in the opposite direction. During the action of crack tip relief force, since unloading may be occured in the plastic element, unloading check should be made. If a plastic element unloads, elastic stress-strain equation is used in the calculation of the stiffness matrix of the element, while for a loading element, elasto-plastic stress-strain equation is continuously used. Verification of the computer program is made comparing with the experimental results for center cracked panel subjected to uniform tensile load. Also some factors affecting ultimate fracture strength of initially cracked plate are investigated. It is concluded that the computer program developed here gives an accurate solution and becomes useful tool for predicting ultimate fracture load of initially cracked structural system under monotonically increasing external loads.

• Tribology and Lubricants
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• 제21권4호
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• pp.185-192
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• 2005

The press cutter is productive equipment that practically manufactures mechanical components and polymer-based materials such as fabrics, papers, films, leathers, and rubbers into the desired shapes using a press cutting tool. The plate cutting process is one of the primary energy absorbing mechanisms in a grounding or collision event between a press cutter and a material on a die. The cutting mechanism is complicated and involves plastic flows of a plate in the vicinity of the tip, friction between the wedge and the plate, deformation of the plate. In this paper, we studied the effect of friction between cutter and plastic sheet far producing precise and superior products. In this paper, the press cutter is analyzed numerically using MARC finite element program for a optimization design of a press cutter. The FEM computed results show that the maximum von Mises stress is concentrated on the tip of a press cutter, which may lead to the edge wear or impact wear of the sharp cutter. Based on the FEM result and Taguchi's experimental design method, the optimized design model 9 for a press cutter is recommended as a best one.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.121-128
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• 2020

본 논문에서는 고속열차-차륜-레일-지반부의 상호작용에 따른 지반부의 변위장과 가속도장의 분포양상을 연구하고자 하였다. 이를 위해 고속열차 주행을 실제 차륜으로 모형하여 차륜-레일간의 연직접촉과 사행동에 의한 횡접촉을 모사하고, 이동질량해석을 근간으로 하였다. 이 때 지반부는 Modified Drucker-Prager 모델을 이용하여 상면 지반부의 비선형 거동을 부여하고 이에 따른 변위, 가속도의 변화를 탄성지반의 거동과 비탄성지반의 거동을 상호 비교하였다. 이를 통해, 실제 지반거동과 가까운 변위와 가속도 범위를 예측하고자 하였다. 이 때 지반부의 von-Mises응력과 등가소성변형도를 검토하고, 각 파괴면에서의 등가소성변형도, 전체 체적변형도 등을 검토하였다. 이동질량을 이용한 차륜-레일 접촉부의 수직응력, 횡압, 종방향 구속압 등의 시간이력에 따른 응력변화도 검토하였다. 비선형 지반모델의 경우 탄성 지반모델에 비해 열차 주행에 따른 변위 차이는 크지 않는 반면에 가속도의 경우는 큰 감소를 발생시키는 것으로 나타났다.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권6호
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• pp.240-245
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• 2021

Ceramic coatings with high hardness and excellent chemical stability have been successfully applied to various machine elements, tools, and implants. However, in the case of monolayer coating on soft substrates, a high-stress concentration at the interface between the coating and the substrate causes delamination of the coating layer. Recently, to overcome this problem, multilayer coatings with a metal layer with a low modulus of elasticity added between the ceramic and the substrate have been widely applied. This study presents the third part of a recent study and focuses on the effect of the number of coating layers on the Brinell hardness of multilayered coating with TiN/Ti, following the two previous studies on a new Brinell hardness test method for a coated surface and on the influence of substrate and coating thickness. Indentation analyses are performed using finite element analysis software, von Mises stress and equivalent plastic strain distributions, load-displacement curves, and residual indentation shapes are presented. The number of TiN/Ti layers considerably affect the stress distributions and indentation shapes. Moreover, the greater the number of TiN/Ti layers, the higher is the Brinell hardness. The stress and plastic strain distributions confirm that the multilayer coatings improve the wear resistance. The results are expected to be used to design and evaluate various coating systems, and additional study is required.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.25-33
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• 1986

본 연구에서는 선단요소 해법의 방법을 토대로 소형컴퓨터를 위한 비선형 유한요소의 개발을 시도한 것이다. 주로 참조한 선단요소 해법의 프로그램은 Hinton과 Owen이 작성한 프로그램이며 원판메모리를 최대로 활용하여, 활동변수를 최소화 시키므로써, 실제 소형컴퓨터인 HP-3000II(512KB) 컴퓨터에서 총 자유도가 1000정도 되는 유한요소까지는, 해석이 가능하도록 만들어지게 되었다. 이와같이 완성된 프로그램의 응용성과 신뢰성을 검토해 보기 위해서 표준 CT 시편의 유한요소 를 작성하여(124 element, 428 node, 941 freedom) 크랙선단에 형성되는 소성역의 형상과 소성변형 크기를 수치적으로 추적하여 본 결과, 실험결과와 매우 잘 일치함을 볼 수 있어서 프로그램의 신뢰성을 확인 할 수 있었다. 이때 실험은 SUS-304스테인 레스강단의 소성역을 형성시킨다음, 재결정 방법에 의해 소성역의 형상과 크기를 가시 화 및 정량화 하여서 계산결과와 비교 하였다.

• The Journal of Advanced Prosthodontics
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• 제9권5호
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• pp.371-380
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• 2017

PURPOSE. The aim of this study is to evaluate and compare the stress distribution in Locator attachments in mandibular two-implant overdentures according to implant locations and different loading conditions. MATERIALS AND METHODS. Four three-dimensional finite element models were created, simulating two osseointegrated implants in the mandible to support two Locator attachments and an overdenture. The models simulated an overdenture with implants located in the position of the level of lateral incisors, canines, second premolars, and crossed implant. A 150 N vertical unilateral and bilateral load was applied at different locations and 40 N was also applied when combined with anterior load at the midline. Data for von Mises stresses in the abutment (matrix) of the attachment and the plastic insert (patrix) of the attachment were produced numerically, color-coded, and compared between the models for attachments and loading conditions. RESULTS. Regardless of the load, the greatest stress values were recorded in the overdenture attachments with implants at lateral incisor locations. In all models and load conditions, the attachment abutment (matrix) withstood a much greater stress than the insert plastic (patrix). Regardless of the model, when a unilateral load was applied, the load side Locator attachments recorded a much higher stress compared to the contralateral side. However, with load bilateral posterior alone or combined at midline load, the stress distribution was more symmetrical. The stress is distributed primarily in the occlusal and lateral surface of the insert plastic patrix and threadless area of the abutment (matrix). CONCLUSION. The overdenture model with lateral incisor level implants is the worst design in terms of biomechanical environment for the attachment components. The bilateral load in general favors a more uniform stress distribution in both attachments compared to a much greater stress registered with unilateral load in the load side attachments. Regardless of the implant positions and the occlusal load application site, the stress transferred to the insert plastic is much lower than that registered in the abutment.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.57-62
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• 2008

배관 엘보우의 내호면(intrados)의 과 내부에 국부적으로 두께 감육이 발생한 경우, 내압과 엘보우를 닫는 방향으로의 굽힘하중을 부가하여 파손 모드를 연구하였다. 탄소성해석 시 반력-변위 곡선이 세 그룹으로 나뉘므로 각 그룹의 한 경우씩을 해석하여 소성붕괴에 의한 파손모드의 차이를 확인하였다. 이를 위해 주요 부위에서 하중-국부적응력 곡선이 어떻게 변화하는지 결정하여, 이로부터 관찰된 파손모드와 비교하여 설명하였다. 감육폭이 $90^{\circ}$인 경우 배관은 엘보우 측면부터 소성붕괴가 시작되었으며, $360^{\circ}$인 경우 내호면으로부터 소성변형이 시작되어 서로 다른 파손모드를 보여주었다. 배관의 감육측정에 의한 건전성 평가 시 이와 같은 파손 모드의 차이점을 고려하여 평가를 실시하여야 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.403-414
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• 1994

본 연구에서는 철근콘크리트 격납구조물에서 가상의 냉각재 유출사고에 의한 온도하중과 압력에 따른 거동을 알아보기 위한 비선형 해석을 수행하였다. 시간에 따른 온도하중을 결정하기 위하여 과도온도해석을 통해 격납구조물 단면내의 온도분포를 구하였다. 구조물은 기하학적 비선형성과 재료비선형성을 고려한 쉘요소로 이상화되며, 쉘요소는 두께방향에 따라 변하는 응력을 고려하기 위해 몇 개의 층으로 이루어진 모델을 사용하였다. 본 연구에서는 재료비선형성을 고려하기위해 콘크리트의 압축거동은 Drucker-Prager 항복규준에 의해 모델링하며 부착효과를 고려한 콘크리트의 인장거동을 나타내기 위해 인장증강모델을 사용하였다. 철근은 축방향력만을 받는 분포 철근층으로 모델링하였으며 steel liner는 Von Mises 항복규준에 따라 모델링하였다. 열응력은 인접한 두시간 단계에서의 온도차를 하중증가로 고려하여 초기변형 문제로 변환하여 결정되었다. 본 연구에서의 수치해석결과에 의하면 과도온도해석에 근거한 비선형온도경사를 고려할때의 응력이 고려하지 않을때의 응력에 비해 크게 나타남을 알 수 있었다. 본 연구는 우리나라에서 많이 건설되고 있는 원자력발전소의 정확하고 진보적인 해석을 위하여 비선형해석 기법을 유도하여 제시하였으며, 특히 온도분포의 비선형성과 재료비선형을 고려한 고급 유한요소해석을 가능케하고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.291-301
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• 2007

재료비선형 수치해석기법 중, 오버레이 모델은 같은 평면상에 여러 개의 레이어를 배치해 각 레이어의 평균한 값을 모델 전체의 값으로 사용하는 원리를 사용하는 모델로서 구성레이어의 변형률 경화계수, 단면적 및 항복응력 등을 파라메타로 설정함으로써 바우싱거 효과 및 변형률 경화현상을 표현하기에 적합한 모델지만, 응력-변형률관계의 기하학적 특징을 직접적으로 근사하기 위한 파라메타의 설정이 복잡하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 평면응력상태를 대상으로 하며, 변형률 경화를 고려한 오버레이 모델의 정식화를 열역학을 사용하여 구체적으로 정의한다. 수치해석에 있어 전체적인 해석파라메타로서는 항복응력분포만을 고려하였으며, 항복응력분포의 설정 방법 및 그에 따른 항복응력분포함수의 p, q, r값을 정성적으로 비교분석한다. 최종적으로 탄소강과 합금강에 대한 일축, 다축응력의 실험결과와 제안한 수치해석기법의 해석결과를 비교하여 타당성을 검토한다.