• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.373-379
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• 2020

본 연구는 빌트인 양문형 냉장고의 도어를 최대개방각도로 열었을 때 발생하는 댐핑힌지의 응력해석과 피로수명 해석을 다룬다. 댐핑힌지의 초기설계안에 대하여 유한요소해석을 수행한 결과, 브래킷핀에서 상부원판과 원통이 직각을 이루는 기하학적 불연속 부위에서 국부적 응력집중이 발생하였고, 최대 von Mises 등가응력이 재료의 항복강도를 초과하였다. 이 최대응력 발생 위치는 시작품을 제작하여 수행한 도어개폐 내구시험 시에 파손된 브래킷핀의 부위와 일치하였으며, 응력해석 결과로부터 계산된 피로수명도 내구시험 결과와 정합성이 있는 것으로 나타났다. 브래킷핀의 초기설계 안에서 나타난 응력집중을 완화하기 위하여 브래킷핀의 형상을 변경하는 3가지 설계개선안을 도출하고 해석을 수행하여 안전성을 평가하였다. 설계개선안의 해석결과, 브래킷핀의 원판과 원통 사이에 필렛을 삽입하면 응력집중을 저감시키고 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 브래킷핀의 원판을 2단으로 변경하면 응력집중을 저감시키고 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 결론적으로 가장 우수한 설계개선안은 브래킷핀의 원판을 2단으로 변경하고 반경이 큰 필렛을 삽입한 경우로서, 응력집중이 가장 작고 피로수명이 무한대인 것으로 판단된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제41권6호
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• pp.423-430
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• 2011

Objective: To evaluate the extent and aspect of stress to the cortical bone after application of a lateral force to a two-component orthodontic mini-implant (OMI, mini-implant) by using three-dimensional finite element analysis (FEA). Methods: The 3D-finite element models consisted of the maxilla, maxillary first molars, second premolars, and OMIs. The screw part of the OMI had a diameter of 1.8 mm and length of 8.5 mm and was placed between the roots of the upper second premolar and the first molar. The cortical bone thickness was set to 1 mm. The head part of the OMI was available in 3 sizes: 1 mm, 2 mm, and 3 mm. After a 2 N lateral force was applied to the center of the head part, the stress distribution and magnitude were analyzed using FEA. Results: When the head part of the OMI was friction fitted (tapped into place) into the inserted screw part, the stress was uniformly distributed over the surface where the head part was inserted. The extent of the minimum principal stress suggested that the length of the head part was proportionate with the amount of stress to the cortical bone; the stress varied between 10.84 and 15.33 MPa. Conclusions: These results suggest that the stress level at the cortical bone around the OMI does not have a detrimental influence on physiologic bone remodeling.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 1999

인공 슬관절에 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene : UHMWPE)의 마모는 삽입물의 수명을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. UHMWPE의 마모로 입자가 발생하여 조직반응을 일으키고 이에 따른 일련의 반응으로 골용해가 일어나 인공관절의 실패의 원인으로 작용한다. 여러 보고들에 의하면 관절 운동시 발생하는 접촉응력은 UHMWPE의 마모에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나로 알려져 있다. 그러나 이러한 보고들은 관절 접촉면에서의 접촉 조건만을 고려했고 UHMWPE 삽입물을 지지하고 있는 금속 지지판과의 접촉면에서의 접촉 조건은 고려하지 않았다. 본 연구에서는 이러한 접촉 조건들을 고려하여 UHMWPE의 모양, 두께, 마찰, 굴곡 정도 그리고 구성 요소들에 대한 UHMWPE 표면과 내부에서의 응력해석을 통해 이들 변수가 UHMWPE의 마모현상에 미치는 영향을 알아보았다. UHMWPE의 모양에 따른 관절의 일치정도(conformity)에 대한 영향의 경우, 일치정도가 높은 모델이 응력을 줄여줄 수 있는 유형으로 나타났으며, 금속 지지판과의 접촉면에서 접촉조건을 준 경우가 완전히 결합된 것으로 가정한 경우보다 UHMWPE 내부에서의 최대 응력이 1-2mm 더 아래에서 나타났다. 또한 UHMWPE로만 된 유형이 금속 지지판이 있는 유형보다 낮은 응력분포를 보여줌으로써 높은 응력으로 인한 UHMWPE의 마모와 균열을 줄이기 위해서는 UHMWPE로만 된 유형의 삽입물의 사용이 좋을 것으로 사료되었다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제24권1호
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• pp.67-75
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• 1999

The use of composite restorative materials is established due to continuing improvements in the materials and restorative techniques. Composite resins are widely used for the restoration of cervical lesions because of esthetics, good physical properties and working time. There are several types of cavity design for class V composite resin filling, but inappropriate cavity form may affect bonding failure, microleakage and fracture during mastication. Cavity preparations for composite materials should be as conservative as possible. The extent of the preparation is usually determined by the size, shape, and location of the defect. The design of the cavity preparation to receive a composite restoration may vary depending on several factors. In this study, 5 types of class V cavity were prepared on each maxillary central incisor. The types are; 1) V-shape, 2) round(U) shape, 3) box form, 4) box form with incisal bevel and 5) box form with incisal bevel and grooves for axial line angles. After restoration, in order to observe the concentration of stress at bonding surfaces of teeth and restorations, developing a 2-dimensional finite element model of labiopalatal section in tooth, surrounding bone, periodontal ligament and gingiva, based on the measurements by Wheeler, loading force from direction of 45 degrees from lingual side near the incisal edge was applied. This study analysed Von Mises stress with SuperSap finite element analysis program(Algor Interactive System, Inc.). The results were as follows : 1. Stress concentration was prevalent at tooth-resin bonding surface of cervical side on each model. 2. In model 2 without line angle, stress was distributed evenly. 3. Preparing bevel eliminated stress concentration much or less at line angle. 4. Model with round-shape distributed stress concentration more evenly than box-type model with sharp line angle, therefore decreased possibility of fracture. 5. Adding grooves to line angles had no effect of decreasing stress concentration to the area.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제19권2호
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• pp.345-371
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• 1994

Restorative procedures can lead to weakening tooth due to reduction and alteraton of tooth structure. It is essential to prevent fractures to conserve tooth. Among the several parameters in cavity designs, cavity isthmus and depth are very important. In this study, MO amalgam cavity was prepared on maxillary first premolar. Three dimensional. finite element models were made by serial photographic method and cavity depth(1.7mm, 2.4mm) and isthmus (11 4, 1/3, 1/2 of intercuspal distance) were varied. linear, eight and six-nodal, isoparametric brick elements were used for the three dimensional finite element model. The periodontal ligament and alveolar bone surrounding the tooth were excluded in these models. Three types model(B, G and R model) were developed. B model was assumed perfect bonding between the restoration and cavity wall. Both compressive and tensile forces were distributed directly to the adjacent regions. G model(Gap Distance: 0.000001mm) was assumed the possibility of play at the interface simulated the lack of real bonding between the amalgam and cavity wall (enamel and dentin). When compression occurred along the interface, the forces were transferred to the adjacent regions. However, tensile forces perpendicular to the interface were excluded. R model was assumed non-connection between the restoration and cavity wall. No force was transferred to the adjacent regions. A load of 500N was applied vertically at the first node from the lingual slope of the buccal cusp tip. This study analysed the displacement, von Mises stress, 1 and 2 direction normal stress and strain with FEM software ABAQUS Version 5.2 and hardware IRIS 4D/310 VGX Work-station. The results were as follows: 1. G model showed stress and strain patterns between Band R model. 2. B model and G model showed the bending phenomenon in the displacement. 3. R model showed the greatest amount of the displacement of the buccal cusp followed by G and B model in descending order. G model showed the greatest amount of the displacement of the lingual cusp followed by B and R model in descending order. 4. B model showed no change of the displacement as increasing depth and width of the cavity. G and R model showed greater displacement of the buccal cusp as increasing depth and width of the cavity, but no change in the displacement of the lingual cusp. 5. As increasing of the width of the cavity, stress and strain were not changed in B model. Stress and strain were increased on the distal marginal ridge and buccopulpal line angle in G and R model. The possibility of the tooth fracture was increased. 6. As increasing of the depth of the cavity, stress and strain were not changed in B and G model. Stress and strain were increased on the distal marginal ridge and buccopulpal line angle in R model. The possibility of the tooth fracture was increased.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제35권1호
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• pp.30-39
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• 2010

본 연구에서는, 삼차원 유한요소분석법을 이용하여 복합레진 및 도재 라미네이트로 전치부 치간이개를 폐쇄할 때, 치간이개의 간격과 수복방법이 수복물의 접착계면에서의 응력분포에 미치는 영향을 비교하였다. 복합레진 혹은 도재 라미네이트로 수복된 모습의 유한요소모델을 형성하여 접착계면에서의 von Mises stress 분포 양태를 분석하였다. 수복형태는 크게 네 가지 범주를 고려하였다. Type I, 복합레진으로 인접면을 최소한으로 수복하는 경우; Type II, 치아 삭제 없이 복합레진으로 순면의 절반까지 수복하는 경우; Type III, 치아삭제 후복합레진으로 순면의 2/3까지 수복하는 경우; Type IV, 도재 라미네이트로 수복하는 경우 이 실험의 한계 내에서 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다. 모든 수복형태에 대해 치간이개 간격이 넓어질수록 접착계면에서 발생하는 최대응력 값은 증가하였으며, 도재 라미네이트로 치간이개 부위를 수복한 경우(Type IV)가 복합레진으로 수복한 경우(Type I, II, III)에 비해 높은 최대응력값을 나타내었다. 그러나 치간이개 간격이 넓어질수록 도재 라미네이트와 복합레진에서 발생하는 최대응력값의 차리는 감소하였으며, 치간이개 간격의 증가에 따른 최대응력값의 증가율은 도재 라미네이트가 복합레진으로 수복하는 경우보다 낮았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권2호
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• pp.79-84
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• 2016

유연전자소자가 외부힘에 의해 변형될 경우 반도체 다이가 기계적 응력 때문에 변형되거나 파괴되고 이러한 변형이나 파괴는 channel의 전자이동도를 변화시키거나 배선의 저항을 증가시켜 집적회로의 동작 오류를 발생시킨다. 따라서 반도체 집적회로는 굽힘 변형이 발생해도 기계적 응력이 발생하지 않는 중립축에 위치하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 굽힘변형을 하는 flip-chip 접합공정이 적용된 face-down flexible packaging system에서 중립축의 위치와 파괴 모드를 조사하였고 반도체 집적회로와 집중응력이 발생한 곳의 응력을 감소시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해, 설계인자로 유연기판의 두께 및 소재, 반도체 다이의 두께를 고려하였고 설계인자가 중립축의 위치에 미치는 영향을 조사한 결과 유연기판의 두께가 중립축의 위치를 조절하는데 유용한 설계인자임을 알 수 있었다. 3차원 모델을 이용한 유한요소해석 결과 반도체 다이와 유연기판 사이의 Cu bump 접합부에서 항복응력보다 높은 응력이 인가될 수 있음을 확인하였다. 마지막으로 flexible face-down packaging system에서 반도체 다이와 Cu bump 의 응력을 감소시킬 수 있는 설계 방법을 제안하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제19권4호
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• pp.257-268
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• 2003

The purpose of this study was to assess the loading distributing characteristics of implant prosthesis according to position and direction of load, under vertical and inclined loading using FEA analysis. The finite element model was designed according to standard fixture (4.1mm restorative component x 11.5mm length). The crown for mandibular first molar was made using UCLA abutment. Each three-dimensional finite element model was created with the physical properties of the implant and surrounding bone. This study simulated loads of 200N at the central fossa in a vertical direction (loading condition A), 200N at the outside point of the central fossa with resin filling into screw hole in a vertical direction (loading condition B), 200N at the centric usp in a $15^{\circ}$ inward oblique direction (loading condition C), 200N at the in a $30^{\circ}$ inward oblique direction (loading condition D) or 200N at the centric cusp in a $30^{\circ}$ outward oblique direction (loading condition E) individually. Von Mises stresses were recorded and compared in the supporting bone, fixture, and abutment screw. The following results have been made based on this study: 1. Stresses were concentrated mainly at the ridge crest around implant in both vertical and oblique loading but stresses in the cancellous bone were low in both vertical and oblique loading. 2. Bending moments resulting from non-axial loading of dental implants caused stress concentrations on cortical bone. The magnitude of the stress was greater with the oblique loading than with the vertical loading. 3. An offset of the vertical occlusal force in the buccolingual direction relative to the implant axis gave rise to increased bending of the implant. 4. The relative positions of the resultant line of force from occlusal contact and the center of rotation seems to be more important. 5. The magnitude of the stress in the supporting bone, fixture and abutment screw was greater with the outward oblique loading than with the inward oblique loading and was the greatest under loading at the centric cusp in a $30^{\circ}$ outward oblique direction. Conclusively, this study provides evidence that bending moments resulting from non-axial loading of dental implants caused stress concentrations on cortical bone. But it seems to be more important that how long is the distance from center of rotation of the implant itself to the resultant line of force from occlusal contact(leverage). The goal of improving implants should be to avoid bending of the implant.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1135-1144
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• 2018

전동휠체어는 과거 장애인 및 노약자만 활용하는 장비로 인식되었지만, 최근 기능 및 형태의 변화를 통해 다양한 분야에서 다목적으로 활용되고 있다. 이에 본 논문에서는 다양한 분야와 환경에 적용될 수 있는 무한궤도형 전동휠체어의 프로토타입과 이를 제어할 수 있는 통합 모니터링 시스템을 제안한다. 이를 위해 기존 휠체어와 비교하여 운행 시 안전성 향상을 위한 프레임 응력 설계와 안드로이드기반의 앱(App)을 이용하여 전동휠체어를 자유롭고 손쉽게 조작할 수 있는 편의성을 제공한다. 아울러 다량의 전동휠체어를 원격에서 모니터링하고 제어할 수 있는 기능도 지원한다. 시스템 구현 및 성능평가 결과, 응력설계는 5번의 응력 해석을 통하여 존 미제스 응력 값이 정상범위에 해당하는 4.401%로 측정되었으며, 시스템의 제어를 위한 통신 부분에 대한 정확률도 98.75%로 측정되어 기존 휠체어와 비교하여 안전성 높은 것으로 입증되었다.

• Computers and Concrete
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• 제15권6호
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• pp.951-972
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• 2015

The focus of the present study is to investigate both local and global behaviour of a precast concrete sandwich panel. The selected prototype consists of two reinforced concrete layers coupled by a system of cold-drawn steel profiles and one intermediate layer of insulating material. High-definition nonlinear finite element (FE) models, based on 3D brick and 2D interface elements, are used to assess the capacity of this technology under shear, tension and compression. Geometrical nonlinearities are accounted via large displacement-large strain formulation, whilst material nonlinearities are included, in the series of simulations, by means of Von Mises yielding criterion for steel elements and a classical total strain crack model for concrete; a bond-slip constitutive law is additionally adopted to reproduce steel profile-concrete layer interaction. First, constitutive models are calibrated on the basis of preliminary pull and pull-out tests for steel and concrete, respectively. Geometrically and materially nonlinear FE simulations are performed, in compliance with experimental tests, to validate the proposed modeling approach and characterize shear, compressive and tensile response of this system, in terms of global capacity curves and local stress/strain distributions. Based on these experimental and numerical data, the structural performance is then quantified under various loading conditions, aimed to reproduce the behaviour of this solution during production, transport, construction and service conditions.