• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.106-111
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• 2017

본 연구에서는 해양구조물의 상부(top side) 구조물을 설치할 때 필요한 장치인 LMU(Leg Mating Unit)의 강성을 구조해석을 통하여 검토하였다. 이것은 구조물의 지지 점에 장착되어 설치 시 충격을 흡수하고 안정적으로 구조물을 지지하는 데 사용된다. LMU는 가운데가 비어있는 원통형 구조로서 수직 하중을 지지하기 위해서 일래스토머릭 베어링(Elastomeric Bearing, 이하 EB)과 철판을 여러 층으로 적층한다. EB의 강성은 기본적으로 베어링의 크기에 영향을 받지만, 동일한 크기에서도 내부 보강판의 적층 수에 따라 강성이 변하게 된다. 일반적으로 보강판과 압축 강성 사이의 관계를 분석하여 적합한 설계를 한다. EB의 강성은 변위를 제어하면서 반력을 산출하는 방식으로 분석을 한다. 먼저 보강판의 크기와 압축 강성 관계를 검토하고, 보강판의 적층 수와 압축 강성 관계를 검토한다. LMU는 장착되는 지점마다 다른 하중이 요구된다. 해석을 통해 각 지점에서 동일한 변형이 발생하도록 압축 강성을 다르게 설계하는 것이 목표이다. 본 연구의 유한요소해석을 위하여 상용 프로그램인 ANSYS를 이용하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.93-106
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• 2021

일반적으로 세그먼트 라이닝 터널은 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 연결하여 하나의 링을 구성하고 터널의 진행방향으로 링을 서로 결합하여 형성한 터널을 말한다. 세그먼트 라이닝의 구조적 특성은 세그먼트 이음부의 거동에 따라 크게 달라지므로 이음부를 적절하게 모델링해야 한다. 지반 하중을 받을 때 세그먼트 이음부는 회전에 저항하는 힌지로 작동하며, 모멘트-회전 관계는 비선형 거동을 보인다. 세그먼트 이음부가 라이닝 거동에 미치는 영향을 파악하기 위해 실제 설계에 통용되는 일본 기준 및 Janssen 모델을 적용하여 세그먼트 이음부의 모멘트-회전 관계를 설정하였다. 또한 이 논문은 지압강도를 기초로 세그먼트 이음부의 회전강성을 결정하는 방법을 제시하였다. 가상의 설계조건에서 기존 모델 및 제시된 방법을 적용해 세그먼트 이음부의 회전을 추정하고 세그먼트 라이닝과 이음부에서 발생하는 단면력을 계산하였다. 세그먼트 이음부의 회전이 증가할수록 이음부의 접촉 면적이 감소하므로 세그먼트 이음부의 지압강도를 확인해야 한다. 이 논문은 세그먼트 이음부의 지압강도를 검토하기 위해 세그먼트 이음부의 회전강성을 결정하고 지압강도를 계산하는 일관된 방법을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.95-102
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• 2021

유연한 고무재료를 사용하는 탄성받침은 최근 교량의 내진보강용으로 많이 적용되고 있다. 그러나 다양한 요인에 의하여 고무재료의 노화가 진행되고 이로 인해 탄성받침의 전단강성에 변화가 생기고 이는 교량의 내진성능에 영향을 미친다. 천연고무를 대상으로 노화촉진시간과 노출시간을 변수로 하여 노화촉진시험을 수행하여 전단특성의 변화를 분석하였다. 노화가 진행될수록(노화촉진온도 및 노출시간이 증가할수록) 최대전단응력과 전단변형율은 감소한다. 또한 동일한 전단변형률에서 전단강성이 크게 증가한다. 이는 고무재료가 경화됨을 의미하며 탄성받침의 내진성능이 저하되는 것을 암시한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권6호
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• pp.261-272
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• 2021

This study investigates the structural characteristics of oil-free, gas beam foil journal bearings (GBFJBs) for use in high speed motors. Mathematical modeling was carried out, and reaction force modeling for static load was performed to predict the structural characteristics of the GBFJB. Mathematical modeling and reaction force modeling for static load are performed to predict the structural characteristics of GBFJBs. The reaction force of the test bearing against static loads was measured during experiments and compared with the predicted results. The measured experimental data reveal the nonlinear stiffness characteristics of the GBFJB against varying displacement and agree well with the predictions. Dynamic load tests using an exciter allow to identify the vibration characteristics of the GBFJB. Test results show that the vibration displacement, dynamic force, and acceleration measured on the test bearing are most dominant at the applied dynamic load (synchronization) frequency. Futhermore, the test results show that the hysteresis area recorded during the dynamic tests increases with the excitation amplitude and frequency, and that the beam stick phenomena occurr at high excitation frequencies. The single degree of freedom (DOF) vibration model aids to identify the stiffness and damping coefficient of the GBFJB, which decrease as the excitation frequency increases.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.210-218
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• 2019

최근 미관과 독창성을 위해서 과감하고 실험적인 형상을 적용한 사장교가 시도되고 있다. 기존에 유사한 사례가 없는 교량의 경우 해석 모델링에 대한 깊은 고민과 검증이 필요하다. S자형 곡선 보도사장교는 역삼각형 트러스 보강거더의 편측에 1면으로 케이블이 배치되어 상시 비틀림이 발생한다. 비틀림 억제를 위해서 중앙 하현재에 배치한 받침을 기준으로 좌, 우측의 상현재에 링크슈를 배치하였다. 첫 번째 연구는 링크슈의 모델링 방법과 격벽 모델링 유무에 관한 것이다. 지점부 횡방향 구조계와 비틀림 강성을 정확히 반영하기 위해서 받침의 회전강성을 이용하는 간접적인 방법이 아닌 링크슈와 격벽을 직접 모델링하는 것이 필요하였다. 두번째 연구는 압축전담 요소인 받침과 인장전담 요소인 링크슈의 횡방향 배치방법에 관한 것이다. 방법1은 곡선반경 외측에서부터 링크슈, 받침, 링크슈의 순서로 배치하는 것이고, 방법2는 받침, 받침, 링크슈로 배치하는 방법이다. 방법2는 방법1과 비교하여 외측 상현재의 응력은 커지고 내측 상현재의 응력은 감소하였다. 받침과 링크슈의 횡방향 배치방법에 따라 상현재의 응력 조정이 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권6호
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• pp.41-49
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• 2009

콘크리트 포장 확장공사시 하부지반의 다짐도 부족과 이로 인한 강성 및 지내력 발생차이는 접속부에서의 벌어짐, 단차, 밀림 등을 발생시키지만 이들 상호간의 연관성에 대한 국내연구는 매우 부족하였다. 본 연구에서는 평판재하시험(PBT)과 공내재하시험(PMT)을 이용하여 확장부 및 기존포장부에서 하부기초 강성측정을 각각 시도하고 그 시험결과를 바탕으로 확장부 및 기존도로부의 강성차이의 크기발생 차이를 분석하였으며 아울러 확장구간과 기존구간의 지내력과 강성 차이 및 접속부의 처리방안의 차이에 의한 포장슬래브의 거동을 평가하기 위해 고안된 변위계를 현장에 설치하여 벌어짐, 단차, 밀림의 발생현상을 관찰하고 이들 사이의 상호연관성과 발생 원인을 분석하여 그 원인을 규명하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권2호통권95호
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• pp.23-30
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• 1999

This paper investigates the radial performance of self-acting spiral-grooved air bearing, used to support small high-speed rotating bodies. Repeatable runout, nonrepeatable runout, stiffness and supporting load are selected as the performance. The clearance between rotor and stator, the stator groove depth, and the rotating speed are chosen as three main parameters affecting the performances. Force application and displacement measurement are done in a noncontact manner, in order not to disturb operation: electromagnetic force is applied to the rotor and gap sensors are used to measure the displacement of the rotor. Experimental results show that repeatable runout decreases as speed, groove depth and clearance decrease. Nonrepeatable runout decreases as clearance decreases, and it has a minimum value at $5.5{\mu}m$ of grove depth and a maximum value at speed of 18.000rpm. Stiffness increases as speed increases and clearance decreases, and has a maximum value around $5.5{\mu}m$ of groove depth. The relationship between force and displacement is linear for small displacement, but becomes nonlinear for large displacement. Supporting load is linearly proportional to the stiffness, and it is a maximum value around $4.75{\mu}m$ of clearance.

• Computers and Concrete
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• 제20권5호
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• pp.539-544
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• 2017

Shear walls have high stiffness and strength; however, they lack energy dissipation and repairability. In this study, an innovative slotted shear wall featuring vertical slots and steel energy dissipation connectors was developed. The ductility and energy dissipation of the shear wall were improved, while sufficient bearing capacity and structural stiffness were retained. Furthermore, the slotted shear wall does not support vertical forces, and thus it does not have to be arranged continuously along the height of the structure, leading to a much free arrangement of the shear wall. A frame-slotted shear wall structure that combines the conventional frame structure and the innovative shear wall was developed. To investigate the ductility and hysteretic behavior of the slotted shear wall, finite element models of two walls with different steel connectors were built, and pushover and quasi-static analyses were conducted. Numerical analysis results indicated that the deformability and energy dissipation were guaranteed only if the steel connectors yielded before plastic hinges in the wall limbs were formed. Finally, a modified D-value method was proposed to estimate the bearing capacity and stiffness of the slotted shear wall. In this method, the wall limbs are analogous to columns and the connectors are analogous to beams. Results obtained from the modified D-value method were compared with those obtained from the finite element analysis. It was found that the internal force and stiffness estimated with the modified D-value method agreed well with those obtained from the finite element analysis.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권6호
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• pp.959-982
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• 2015

In this study, a non-stationary random earthquake Clough-Penzien model is used to describe earthquake ground motion. Using stochastic direct integration in combination with an equivalent linear method, a solution is established to describe the non-stationary response of lead-rubber bearing (LRB) system to a stochastic earthquake. Two parameters are used to develop an optimization method for bearing design: the post-yielding stiffness and the normalized yield strength of the isolation bearing. Using the minimization of the maximum energy response level of the upper structure subjected to an earthquake as an objective function, and with the constraints that the bearing failure probability is no more than 5% and the second shape factor of the bearing is less than 5, a calculation method for the two optimal design parameters is presented. In this optimization process, the radial basis function (RBF) response surface was applied, instead of the implicit objective function and constraints, and a sequential quadratic programming (SQP) algorithm was used to solve the optimization problems. By considering the uncertainties of the structural parameters and seismic ground motion input parameters for the optimization of the bearing design, convex set models (such as the interval model and ellipsoidal model) are used to describe the uncertainty parameters. Subsequently, the optimal bearing design parameters were expanded at their median values into first-order Taylor series expansions, and then, the Lagrange multipliers method was used to determine the upper and lower boundaries of the parameters. Moreover, using a calculation example, the impacts of site soil parameters, such as input peak ground acceleration, bearing diameter and rubber shore hardness on the optimization parameters, are investigated.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.479-486
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• 2005

The final goal of shift alignment design is that the bearing reaction forces or mean pressures are within design boundaries for various service conditions of a ship. However, it is found that calculated bearing load can be substantially variable according to the locations of the effective support points of after sterntube bearing which are determined by simple calculation or assumption suggested by classification societies. A new analysis method for shaft alignment calculation is introduced in order to resolve these problems. Key concept of the new method is featured by adopting both nonlinear elastic and multi-support elements to simulate a bearing support Hertz contact theory is basically applied for nonlinear elastic stiffness calculation instead of the projected area method suggested by most of classification societies. Three loading conditions according to the bearing offset and the hydrodynamic moment and twelve models according to the locations of the effective support points of sterntube bearings are prepared to carry out quantitative verifications for an actual shafting system of 8000 TEU class container vessel. It is found that there is relatively large difference between assumed and calculated effective support points.