• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.17-24
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• 1999

프리프레그 덧대기 방법을 이용하여 복합재료 쉘 구조물을 수리할 때 발생하는 잔류 변형을 고찰하기 위해서 유한요소해석과 실험을 수행하였다. 삼차원 응축 쉘 요소와 일차 전단변형 이론에 기초하여 유한요소 프로그램을 개발하였다. 자유 경계조건을 갖는 적층 쉘에 대한 해석결과를 프리프레그 덧대기 수리과정을 통해 측정된 변형률과 비교 검토하였다. 네 변이 고정된 적층 쉘을 프리프레그 덧대기로 수리할 경우 최종 잔류응력이 덧대기 부근에서 크게 발생하였다. 적층 쉘과 덧대기의 적층순서는 잔류응력에 크게 영향을 미치고, 또한 적층 쉘과 덧대기의 적층 순서가 동일해도 잔류응력이 발생하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권6호
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• pp.435-454
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• 2011

Bonding composite materials to structural members for strengthening purpose has received a considerable attention in recent years. The major problem when using bonded FRP or steel plates to strengthen existing structures is the high interfacial stresses that may be built up near the plate ends which lead to premature failure of the structure. As a result, many researchers have developed several analytical methods to predict the interface performance of bonded repairs. In this paper, a numerical solution using finite - difference method is used to calculate the interfacial stress distribution in beams strengthened with FRP plate having a tapered ends with different thinning profiles. These latter, can significantly reduce the stress concentration. In the present theoretical analysis, the adherend shear deformations are taken into account by assuming a parabolic shear stress through the thickness of both beam and bonded plate. Numerical results from the present analysis are presented to demonstrate the advantages of use the tapers in design of strengthened beams.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권1호
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• pp.48-57
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• 2007

사용 중인 항공기 구조를 모사하여 리벳구멍 주위에 피로균열이 존재하는 AA2024-T3 박판을 CFRP 복합재 패치로 접합하여 보수한 후 피로균열 성장거동을 음향방출(AE)을 측정하면서 관찰하였다. 패칭의 효과로 균열성장속도의 뚜렷한 감소와 균열이 인접한 리벳 구멍으로 전파되는 시간을 지연시키는 효과가 있음을 확인하였다. 그리고 패칭 후 균열성장에 의해 탐지된 신호와 패치와 알루미늄 사이의 접합계면 분리에 의한 신호의 구별 가능성을 다변량 자료분석 기법인 주성분분석을 통해 알아보았다. 그 결과 균열성장에 따른 AE신호는 계면분리에 따른 AE신호에 비해 중심주파수가 높고 작은 에너지를 가지는 반면, 계면분리 신호는 균열성장 신호에 비해 상승시간이 길고 중심주파수가 상대적으로 낮으며 비교적 큰 에너지를 가진 것으로 나타났다. 따라서 AE신호의 유형인식 방법은 AE 발생원의 위치표정 결과와 결합할 경우 패치 접합으로 보수된 구조에서의 피로균열 성장거동을 예측하는 방법으로 충분히 활용될 수 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.455-461
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• 2018

본 논문에서는 DFRCC 보수모르타르와 탄소섬유시트를 사용하여 보수보강을 실시한 철근콘크리트보를 대상으로 동결융해시험을 실시하여 휨강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 $100{\times}100{\times}400mm$ 크기의 각주형 보를 총 14개 제작하여 KS F 2456에 따른 동결융해시험과 휨강도 시험을 실시하였다. 인장 및 압축측에서 각각 3-D10의 철근을 배치하였으며, 보수보강은 보의 3면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 각각 100 Cycle 및 200 Cycle에서 상대동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 휨강도에서는 탄소섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC 보수모르타르의 경우보다 약 15% 정도 크게 나타났으며, 동탄성계수 측면에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 공시체 크기에 비해 비교적 많은 철근량이 배근되어 간섭효과가 나타난 것으로 추정되어 추가적인 실험과 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.529-536
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• 2020

본 논문에서는 동결융해 작용을 받는 철근콘크리트 압축부재의 내구성 증진 효과를 알아보기 위하여 DFRCC(고인성 섬유 시멘트 복합재료)와 탄소섬유시트를 사용하여 보수·보강을 실시한 철근콘크리트 기둥을 대상으로 동결융해시험을 실시하여 압축강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 100x100x400mm 크기의 기둥형 부재를 총 24개 제작하여 KS F 2456 및 KS F 2453에 따른 동결융해시험과 압축강도 시험을 각각 실시하였다. 부재단면에 4D10의 압축철근을 배치하였으며, 보수보강은 부재의 4면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 100, 200, 300Cycle의 각 세단계마다 동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 압축강도에서는 섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC의 경우보다 약 5% 정도 큰 양상을 보였으며, 동탄성계수에서는 비슷한 결과를 나타내었다. 이는 공시체 크기에 비해 상대적으로 철근양이 많이 배근되어 간섭을 일으킨 것으로 추정되며, 실제 노후화된 기둥부재의 보수보강을 통한 실질적이고 추가적인 연구와 실험이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.487-492
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• 2007

The enhancement of the service life of damaged or cracked structures is a major issue for researchers and engineers. The hierarchical void element with the integrals of Legend polynomials is used to characterize the fracture behavior of unpatched crack as well as repaired crack with bonded composite patches by computing the stress intensity factors and stress contours at the crack tip. The numerical approach is based on the v-version degenerate shell element including the theory of anisotropic laminated composites. Since the equivalent single layer approach is adopted in this study, the proposed element is necessary to represent a discontinuous crack part as a continuum body with zero stiffness of materials. Thus the aspect ratio of this element to represent the crack should be extremely slender. The sensitivity of numerical solution with respect to energy release rate, displacement and stress has been tested to show the robustness of hierarchical void element as the aspect ratio is increased up to 2000. The stiffness derivative method and displacement extrapolation method have been applied to calculate the stress intensity factors of Mode I problem.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제13권4호
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• pp.241-252
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• 2013

Because of financial and safety concerns, there are needs for more accurate prediction of bridge behavior. Underestimation of the bridge load carrying capacity can have serious economic consequences, as deficient bridges must be repaired or rehabilitated. Therefore, the knowledge of the actual bridge behavior under live load may lead to a more realistic calculation of the load carrying capacity and eventually this may allow for more bridges to remain in service with or without minor repairs. The presented research is focused on the reliability evaluation of the actual load carrying capacity of existing bridges based on the field testing. Seventeen existing bridges were tested under truck load to confirm their adequacy of reliability. The actual response of existing bridge structures under live load is measured. Reliability analysis is performed on the selected representative bridges designed in accordance with AASHTO codes for bridge component (girder). Bridges are first evaluated based on the code specified values and design resistance. However, after the field testing program, it is possible to apply the experimental results into the bridge reliability evaluation procedures. Therefore, the actual response of bridge structures, including unintentional composite action, partial fixity of supports, and contribution of nonstructural members are considered in the bridge reliability evaluation. The girder distribution factors obtained from the tests are also applied in the reliability calculation. The results indicate that the reliability indices of selected bridges can be significantly increased by reducing uncertainties without sacrificing the safety of structures, by including the result of field measurement data into calculation.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권3호
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• pp.217-230
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• 2019

One of the most important design criteria in underground structure is to design lightweight protective layers to resist significant blast loads. Sandwich blast resistant panels are commonly used to protect underground structures. The front face of the sandwich panel is designed to resist the blast load and the core is designed to mitigate the blast energy from reaching the back panel. The design is to allow the sandwich panel to be repaired efficiently. Hence, the underground structure can be used under repeated blast loads. In this study, a novel sandwich panel, named RC panel - Helical springs- RC panel (RHR) sandwich panel, which consists of normal strength reinforced concrete (RC) panels at the front and the back and steel compression helical springs in the middle, is proposed. In this study, a detailed 3D nonlinear numerical analysis is proposed using the nonlinear finite element software, AUTODYN. The accuracy of the blast load and RHR Sandwich panel modelling are validated using available experimental results. The results show that the proposed finite element model can be used efficiently and effectively to simulate the nonlinear dynamic behaviour of the newly proposed RHR sandwich panels under different ranges of free air blast loads. Detailed parameter study is then conducted using the validated finite element model. The results show that the newly proposed RHR sandwich panel can be used as a reliable and effective lightweight protective layer for underground structures.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.51-58
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• 2010

본 연구는 차량 이동하중을 받는 손상된 콘크리트 슬래브교량의 강성저하를 규명하고, 복합신소재를 사용하여 보강 후 성능평가를 수행한다. 특히 마이크로 유전알고리즘에 의한 역해석에 기반하여 보강 전 후 각 요소에서의 강성변화를 수정된 2차변수 Gaussian 분포함수를 사용하여 정식화하였다. 본 연구에서 제안한 방법은 기존의 요소기반 접근 방식에 비하여 수치해석적인 관점에서 효율성을 갖는다. 개발한 알고리즘은 3차원 솔리드 요소를 사용하여 모델링한 교량의 동적 거동 시뮬레이션으로부터 계측한 데이터를 사전정보로 사용하여 검증하였다. 몇 가지 수치예제는 본 연구에서 개발한 방법이 실제교량과 수치모델간의 차이로 인한 오차 및 노이즈 등으로 인한 동적 계측치 오류 등이 고려되었음에도 강성분포 추정 및 성능 평가를 효율적으로 수행함을 보여준다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권5호
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• pp.601-621
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• 2014

Repairing and strengthening structural members by bonding composite materials have received a considerable attention in recent years. The major problem when using bonded FRP or steel plates to strengthen existing structures is the high interfacial stresses that may be built up near the plate ends which lead to premature failure of the structure. As a result, many researchers have developed several analytical methods to predict the interface performance of bonded repairs under various types of loading. In this paper, a numerical solution using finite - difference method (FDM) is used to calculate the interfacial stress distribution in beams strengthened with FRP plate having a tapered ends under thermal loading. Different thinning profiles are investigated since the later can significantly reduce the stress concentration. In the present theoretical analysis, the adherend shear deformations are taken into account by assuming a parabolic shear stress through the thickness of both beam and bonded plate. The shear correction factor for I-section beams is also included in the solution. Numerical results from the present analysis are presented to demonstrate the advantages of use the tapers in design of strengthened beams.