• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.288-295
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• 2020

섬유강화 복합재 적층판은 높은 비강성과 비강도를 가지고 있으며, 자동차 및 항공과 같은 무게에 민감한 산업에서 경량화에 유용할 것으로 기대되고 있다. 하지만 복합재 적층판의 설계는 적층 개수와 적층 순서를 모두 결정해야 하는 어려움으로 인해 설계자의 축적된 경험과 직관에 의존하는 경우가 많고, 이는 필요 이상으로 제품의 중량이 증가하는 과설계로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 주어진 하중을 견디고 최소 무게를 갖는 복합재 적층판의 최적설계를 수행하였다. 나열법을 기반으로, 복합재 적층판의 설계 지침을 만족하는 모든 경우의 적층 조합을 고려하였다. 복합재 적층판을 여러 개의 패널로 나누고, 각 패널의 응력 분포와 인접한 패널 간 연결성을 고려하여 최적의 적층 수와 적층 순서를 결정하였다. 강도를 고려하기 위해 Tsai-Wu 파손 이론으로부터 파손 지수를 최적화하였고, 압축 하중에 대해서는 좌굴 해석을 수행하였다. 적층각은 일반적으로 사용하고 있는 0, ±45, 90°를 사용하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권9호
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• pp.100-106
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• 2020

This study analyzes the residual stress of AISI 1536V for an engine shaft of the shipbuilding industry and AISI A387 for a reactor shell of the chemical refining industry by the hole drilling method with a strain gauge rosette, which transforms fine mechanical changes into electrical signals. Tensile residual stress is generated in the forging and heat treatment process because specimens are affected by thermal stress and metal transformation stress. In the heat treatment process, the residual stress of AISI A387 is almost 170% the yield strength at 402 MPa. Since during the machining process, variable physical loads are applied to the material, compressive residual stress is generated. Under the same condition, the mechanical properties greatly affect the residual stress during the machining process. After the stress-relieving heat treatment process, the residual stress of AISI A387 is reduced below the yield strength at 182 MPa. Therefore, it is necessary to control the temperature, avoid rapid heat change, and select machining conditions depending on the mechanical properties of materials during manufacturing processes. In addition, to sufficiently reduce the residual stress, it is necessary to study the optimum condition of the stress-relieving heat treatment process for each material.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.241-251
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• 2010

극지는 학문적인 가치뿐만 아니라 무한한 자원의 공급처로서 각광받고 있는 추세이다. 극지와 극지 암석의 암석역학적 특성을 이해하기 위하여 남극대륙의 암석을 포함하여 극지 환경 조건에서 진행된 암석의 물성 변화에 관한 연구를 살펴보았다. 남극대륙은 바람이 매우 강하고 지구상에서 가장 기온이 낮으며 건조한 지역이다. 남극 현지 암석의 심도별 온도분포를 조사한 연구에서는 지표면과 가까운 얕은 심도에서는 동결-융해 과정이 반복되는 한편, 특정 깊이 이하에서는 항상 $0^{\circ}C$ 미만의 온도 분포를 나타내는 것으로 보고 하였다. 현지 암석의 온도분포와 대기 온도를 비교해 보았을 경우 상당한 차이를 나타내었다. 남극 사면의 기후에 의한 풍화정도를 알아보기 위하여 슈미트 반발경도와 taffoni의 분포를 조사한 연구가 있다. 그리고 실내 실험을 통해 암석 시료를 동결-융해 과정을 반복하여 풍화시킨 후 쇼어경도, 일축압축강도 등을 측정한 결과 동결-융해 횟수가 증가할수록 암석의 강도가 저하됨을 보고한 사례가 있다. 향후 극지암석에 대한 보다 상세한 암석역학적 물성 시험과 풍화에 관한 실내시험결과를 현장 암석의 물성변화에 적용시키는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.743-750
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• 2005

교량 교면에 적용되는 실리카퓸을 혼합한 고성능 콘크리트는 경제성이 향상된 교면 포장 방법이다. 실리카퓸 콘크리트는 기존의 LMC와 비교하여 경제성 향상으로 미국, 유럽, 캐나다 지역에서 비교적 짧은 기간에 널리 사용하고 있다. 본 연구에서는 실리카퓸을 혼합한 고성능 콘크리트의 교면 포장에 대한 적용성을 알아보기 위하여 실내 실험을 실시하였다. 실내 실험은 물리, 역학적 및 내구성능을 평가하였는데 실험 결과 실리카퓸을 혼합한 고성능 콘크리트는 우수한 성능을 발휘하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.465-474
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• 2014

콘크리트 구조물이 전생애주기 동안 발생시키는 오염물질의 종류와 발생강도를 정량적으로 분석하고 이로 인한 인간과 생태계, 지구환경 및 자원 고갈 측면에 미치는 피해를 고려하기 위하여 피해산정형 전과정평가 기법을 적용한 콘크리트 구조물의 환경영향평가를 실시하였다. 평가대상은 25층 공동주택의 벽체 구조물이며, 동일한 기능을 수행하기 위한 콘크리트 구조물의 압축강도를 일반강도에서 고강도까지 24 MPa, 40 MPa, 60 MPa로 각각 변화시켜 평가하였다. 평가기간은 50년으로 제한하였고, 생애주기는 원료 채취부터 투입원료의 생산, 구조물의 시공, 사용 및 폐기 단계를 포함시켰다. 피해산정형 전과정평가는 전과정 영향평가(LCIA) 단계 중 정규화와 가중화 단계에서 실시되는데, 특성화 단계에서 산출된 환경영향범주 결과를 인체건강, 생태계의 질, 기후변화 및 자원고갈 관점에서 단일지수화 시킬 수 있는 모델을 제시한다. 평가 결과, 콘크리트 구조물의 환경영향은 여러 영향범주 중 지구온난화, 호흡계 무기물질, 및 비재생 에너지원의 사용으로 인한 영향이 전체 환경부하의 99% 이상을 차지하는 것으로 나타났으며, 압축강도의 변화에 따라 모든 환경영향범주의 값이 일괄적으로 증가 또는 감소하는 것이 아니기 때문에 전체적인 환경영향을 살펴보기 위해서는 종말점 수준의 피해산정형 평가모델을 적용하여 모든 환경영향범주를 종합적으로 고려할 필요가 있다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제15권1호
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• pp.32-43
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• 2014

Automatic fiber placement (AFP) has become a popular processing technique for composites in the aerospace industry, due to its ability to place prepregs or tapes precisely in the exact position when complex parts are being manufactured. This paper presents the design, analysis, and manufacture of an AFP mandrel for composite aircraft fuselage skin fabrication. According to the design requirements, an AFP mandrel was developed and a numerical study was performed through the finite element method. Linear static load analyses were performed considering the mandrel structure self-weight and a 2940 N load from the AFP machine head. Modal analysis was also performed to determine the mandrel's natural frequencies. These analyses confirmed that the proposed mandrel meets the design requirements. A prototype mandrel was then manufactured and used to fabricate a composite fuselage skin. Material load tests were conducted on the AFP fuselage skin curved laminates, equivalent flat AFP, and hand layup laminates. The flat AFP and hand layup laminates showed almost identical strength results in tension and compression. Compared to hand layup, the flat AFP laminate modulus was 5.2% higher in tension and 12.6% lower in compression. The AFP curved laminates had an ultimate compressive strength of 1.6% to 8.7% higher than flat laminates. The FEM simulation predicted strengths were 4% higher in tension and 11% higher in compression than the flat laminate test results.

• 화약ㆍ발파
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• 제25권1호
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• pp.53-65
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• 2007

축소모형을 이용한 철근콘크리트 구조물 발파해체 시 구조물의 붕괴거동을 분석하기 위해서는 축소모형 부재에 대한 적절한 축소율 산정과 축소모형 부재를 구성하는 재료의 역학적 특성이 원형 철근콘크리트 부재와 상사되어야 한다. 본 연구에서 축소모형의 상사법칙은 밀도를 기준으로 산정하였고, 콘크리트 표준시방서와 콘크리트 구조설계기준에 의해 축소모형 철근콘크리트의 배합 및 배근을 기술하였다. 또한 축소모형 콘크리트의 축소율은 굵은골재 최대치수를 고려하여 부재 단면 길이를 1/5로 축소하였고, 축소모형 철근의 축소율은 공칭지름을 1/5로 축소하였다. 축소모형에 대한 역학적 실험결과로부터 제안된 상사법칙을 적용함으로써 축소모형 콘크리트의 평균압축강도 및 축소모형 철근의 평균항복강도가 상사관계를 가지는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권5호
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• pp.939-956
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• 2015

In this study, in order to propose an efficient model to predict the torque capacity of steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams, the existing experimental data related to torsional response of beams is reviewed. It is observed that existing data neglects the effects of some parameters on the variation of torque capacity. Thus, an experimental research was also conducted to obtain the effects of neglected parameters. In the experimental study, a total of seventeen SFRC beams are tested against torsion. The parameters considered in the experiments are concrete compressive strength, steel fiber aspect ratio, volumetric ratio of steel fibers and longitudinal reinforcement ratio. The effect of each parameter is discussed in terms of torque versus unit angle of twist graphs. The data obtained from this experimental research is also combined with the data got from previous studies and employed in artificial neural network (ANN) analysis to estimate the ultimate torque capacity of SFRC beams. In addition to parameters considered in the experiments, aspect ratio of beam cross-section, yield strengths of both transverse and longitudinal reinforcements, and transverse reinforcement ratio are also defined as parameters in ANN analysis due to their significant effects observed in previous studies. Assessment of the accuracy of ANN analysis in estimating the ultimate torque capacity of SFRC beams is performed by comparing the analytical and experimental results. Comparisons are conducted in terms of root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE) and coefficient of efficiency ($E_f$). The results of this study revealed that addition of steel fibers increases the ultimate torque capacity of reinforced concrete beams. It is also found that ANN is a powerful method and a feasible tool to estimate ultimate torque capacity of both normal and high strength concrete beams within the range of input parameters considered.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제7권3호
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• pp.215-231
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• 2020

In a reinforced concrete building different shapes of column are adopted depending on the structural orientation and the architectural aspect. When there is an increase in loading due to changes in usage or revision in the design codes these columns need to be strengthened for enhanced performance during their service life. Strengthening materials such as carbon fiber and glass fiber polymer has been successfully used however, due to high cost application other alternative materials need to be explore. Galvanized steel wire mesh (GSWM) is one of the suitable materials locally available. High tensile strength, low weight, corrosion resistance, easy installation, minimum change in dimensions of the sections and cost effectives are the advantages of GSWM. Therefore, in this paper, four different shapes of column such as circular, square, rectangular and L were wrapped with different layers GSWM and jacketed with mortar. All the specimens were tested under axial compression. The objective of the study is to investigate the effectiveness of GSWM as a confining material for strengthening of column having varying shape. Test results shows that the axial strength enhanced with wrapping of GSWM jacket and a circular column presented the highest load carrying capacity and ductility as compared to the others. From the study of 22 column specimens, it is found that axial load is increased upto 20% and 19% when circular and square column are strengthened with one wrap of GSWM respectively, while a rectangular and L column required a wraps of two and three layers respectively in order to achieved the same load capacity as that of a circular column. Based on the present study, it is concluded that GSWM can be effectively used for strengthening of different shapes of concrete columns economically.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권4호
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• pp.405-429
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• 2014

In this paper, it is aimed to determine the structural behavior of suspension bridges considering construction stages and different soil conditions. Bosporus Suspension Bridge connecting the Europe and Asia in Istanbul is selected as an example. Finite element model of the bridge is constituted using SAP2000 program considering existing drawings. Geometric nonlinearities are taken into consideration in the analysis using P-Delta large displacement criterion. The time dependent material strength of steel and concrete and geometric variations is included in the analysis. Time dependent material properties are considered as compressive strength, aging, shrinkage and creep for concrete, and relaxation for steel. To emphases the soil condition effect on the structural behavior of suspension bridges, each of hard, medium and soft soils are considered in the analysis. The structural behavior of the bridge at different construction stages and different soil conditions has been examined. Two different finite element analyses with and without construction stages are carried out and results are compared with each other. At the end of the analyses, variation of the displacement and internal forces such as bending moment, axial forces and shear forces for bridge deck and towers are given in detail. Also, displacement and stresses for bridge foundation are given with detail. It can be seen from the analyses that there are some differences between both analyses (with and without construction stages) and the results obtained from the construction stages are bigger. It can be stated that the analysis without construction stages cannot give the reliable solutions. In addition, soil condition have effect on the structural behavior of the bridge. So, it is thought that construction stage analysis using time dependent material properties, geometric nonlinearity and soil conditions effects should be considered in order to obtain more realistic structural behavior of suspension bridges.