• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.74-81
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• 2014

본 연구에서는 휨모멘트를 받는 SC 벽체 스터드의 성능을 최적화시키기 위해 비선형 유한요소법을 사용한 해석적 연구를 수행하였다. SC 벽체에 대한 유한요소모형에서는 접촉, 연결, 그리고 재료에 대한 비선형성을 고려하였다. 그리고 해석모형의 검증을 위해 선행된 실내 실험을 모사하여 계측결과와 해석결과를 비교하였고, 제안된 해석방법의 타당성을 검증하였다. 문헌조사를 통해 해석 대상물의 크기를 결정하였고, 다양한 스터드의 형식과 배치간격을 고려한 해석을 수행하였다. 또한, KEPIC SNG를 만족하는지에 대한 추가적인 검토를 수행하였다. 최종적으로 수치해석과 기준의 검토를 통하여 개선된 스터드의 최적 형식 및 배치안을 제시하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권1호
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• pp.1-18
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• 2010

The analysis of structure response and design of buried structures subjected to dynamic destructive loads have been receiving increasing interest due to recent severe damage caused by strong earthquakes and terrorist attacks. For a comprehensive design of buried structures subjected to blast loads to be conducted, the whole system behaviour including simulation of the explosion, propagation of shock waves through the soil medium, the interaction of the soil with the buried structure and the structure response needs to be simulated in a single model. Such a model will enable more realistic simulation of the fundamental physical behaviour. This paper presents a complete model simulating the whole system using the finite element package ABAQUS/Explicit. The Arbitrary Lagrange Euler Coupling formulation is used to model the explosive charge and the soil region near the explosion to eliminate the distortion of the mesh under high deformation, while the conventional finite element method is used to model the rest of the system. The elasto-plastic Drucker-Prager Cap model is used to model the soil behaviour. The explosion process is simulated using the Jones-Wilkens-Lee equation of state. The Concrete Damage Plasticity model is used to simulate the behaviour of concrete with the reinforcement considered as an elasto-plastic material. The contact interface between soil and structure is simulated using the general Mohr-Coulomb friction concept, which allows for sliding, separation and rebound between the buried structure surface and the surrounding soil. The behaviour of the whole system is evaluated using a numerical example which shows that the proposed model is capable of producing a realistic simulation of the physical system behaviour in a smooth numerical process.

• Advances in nano research
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• 제14권4호
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• pp.363-373
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• 2023

A novel type of steel fiber with a rounded-end shape is presented to improve the bonding behavior of fibers with Carbon Nanotubes (CNT)-reinforced Ultra-High Performance Concrete (UHPC) matrix. For this purpose, by performing a parametric study and using the nonlinear finite element method, the impact of geometric characteristics of the fiber end on its bonding behavior with UHPC has been studied. The cohesive zone model investigates the interface between the fibers and the cement matrix. The mechanical properties of the cohesive zone model are determined by calibrating the finite element results and the experimental fiber pull-out test. Also, the results are evaluated with the straight steel fibers outcomes. Using the novel presented fibers, the bond strength has significantly improved compared to the straight steel fibers. The new proposed fibers increase bond strength by 1.1 times for the same diameter of fibers. By creating fillet at the contact area between the rounded end and the fiber, bond strength is significantly improved, the maximum fiber capacity is reachable, and the pull-out occurs in the form of fracture and tearing of the fibers, which is the most desirable bonding mode for fibers. This also improves the energy absorbed by the fibers and is 4.4 times more than the corresponding straight fibers.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제31권3호
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• pp.199-209
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• 2010

The locking compression plates-distal femur(LCP-DF) are being widely used for surgical management of the extra-articular complex fractures of the distal femur. They feature locking mechanism between the screws and the screw holes of the plate to provide stronger fixation force with less number of screws than conventional compression bone plate. However, their biomechanical efficacies are not fully understood, especially regarding the number of the screws inserted and their optimal configurations. In this study, we investigated effects of various screw configurations in the shaft and the condylar regions of the femur in relation to structural stability of LCP-DF system. For this purpose, a baseline 3-D finite element (FE) model of the femur was constructed from CT-scan images of a normal healthy male and was validated. The extra-articular complex fracture of the distal femur was made with a 4-cm defect. Surgical reduction with LCP-DF and bone screws were added laterally. To simulate various cases of post-op screw configurations, screws were inserted in the shaft (3~5 screws) and the condylar (4~6 screws) regions. Particular attention was paid at the shaft region where screws were inserted either in clustered or evenly-spaced fashion. Tied-contact conditions were assigned at the bone screws-plate whereas general contact condition was assumed at the interfaces between LCP-DF and bone screws. Axial compressive load of 1,610N(2.3 BW) was applied on the femoral head to reflect joint reaction force. An average of 5% increase in stiffness was found with increase in screw numbers (from 4 to 6) in the condylar region, as compared to negligible increase (less than 1%) at the shaft regardless of the number of screws inserted or its distribution, whether clustered or evenly-spaced. At the condylar region, screw insertion at the holes near the fracture interface and posterior locations contributed greater increase in stiffness (9~13%) than any other locations. Our results suggested that the screw insertion at the condylar region can be more effective than at the shaft during surgical treatment of fracture of the distal femur with LCP-DF. In addition, screw insertion at the holes close to the fracture interface should be accompanied to ensure better fracture healing.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.37-45
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• 2008

본 논문에서는 유기 기판 위에 $100{\mu}m$ 피치를 갖는 플립칩 구조인 Cu(60 um)/SnAg(20 um) 더블 범프 플립칩 어셈블리를 구현하여 이의 리플로우, 고온 유지 신뢰성, 열주기 신뢰성, Electromigration 신뢰성을 평가하였다. 먼저, 리플로우의 경우 횟수와 온도에 상관없이 범프 접속 저항의 변화는 거의 나타나지 않음을 알 수 있었다. 125도 고온 유지 시험에서는 2000시간까지 접속 저항 변화가 관찰되지 않았던 반면, 150도에서는 Kirkendall void의 형성으로 인한 접속 저항의 증가가 관찰되었다 또한 Electromigration 시험에서는 600시간까지 불량이 발생하지 않았는데 이는 Al금속 배선에서 유발되는 높은 전류 밀도가 Cu 칼럼의 높은 두께로 인해 솔더 영역에서는 낮아지기 때문으로 해석되었다. 열주기 시험의 경우, 400 cycle 이후부터 접속 저항의 증가가 발견되었으며, 이는 열주기 시험 동안 실리콘 칩과 Cu 칼럼 사이에 작용하는 압축 변형에 의해 그 사이에 있는 Al 및 Ti 층이 바깥쪽으로 밀려나감으로 인해 발생하는 것으로 확인되었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권3호
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• pp.255-265
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• 2009

즉시 하중에 대한 관심과 시도가 증가되고 있지만, 명확한 술식이 정립되어 있지는 않다. 본 연구에서는 상악 전치부 임플란트에서 즉시 하중시에 골과 임플란트에 나타나는 응력분포 양상을 3차원 유한요소법을 이용하여 알아보고자 하였다. 골질이 D3인 상악 전치부의 골모형을 구성하고, 서로 다른 길이(8.5 mm, 10.0 mm, 11.5 mm, 13.0 mm, 15.0 mm)의 직경 4.0 mm 나사형 임플란트를 식립한 모형을 제작하였다. 해석 절차의 간소화를 위하여 모든 물성은 등방성, 선형탄성, 균질성으로 가정하였다. 골-임플란트 계면은 접촉 요소법으로 처리하여 골유착이 일어나기 전 상태로 구성하였다. 지대주 장축에 120도의 각도로 지대주의 구개 절단각 중앙부에 176 N의 정하중을 가하고 응력분포를 관찰하였다. von Mises stress를 이용하여 응력을 분석한 결과 모든 모형에서 순측 피질골에 응력이 집중되었으며 피질골과 망상골의 경계부에서 최대 응력값을 나타내었다. 길이에 따른 비교시 8.5 mm 모형에서 가장 큰 최대 응력값을 나타냈으며, 임플란트 길이가 증가될수록 좀 더 양호한 응력 분포를 나타내었다. 상악 전치부 즉시 하중시에 피질골의 존재 유무는 매우 중요하며, 길이가 긴 임플란트를 식립하는 것이 유리하며, 가능하면 13.0 mm 이상의 임플란트를 식립하는 것이 즉시하중을 시행할 때 응력 분산에 유리한 것으로 판단된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제33권3호
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• pp.189-198
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• 2017

목적: 외측 육각형과 내측 원추형 연결부로 설계된 임플란트 지지 하악 구치 수복물에 교합력을 가할때 발생하는 생역학 현상을 분석하고자 한다. 연구 재료 및 방법: 외측 연결형 임플란트(EXHEX)와 내측 연결형 임플란트(INCON) 그리고 이와 결합할 해당 나사와 지대주 및 크라운을 제작하였고, 하악 무치악 치조골을 설계하였다. 각 부분을 조립하여 2종의 유한요소 모형을 제작하였다. 총 120 N 크기의 수직력(L1)과 45도 측방력(L2)을 가하였고, 유한요소 응력 분석을 시행하였다. 결과: L2 측방력 하중에 의해 발생한 최대 응력은 L1 수직력 하중에 의한 것 보다 6 - 15배 더 컸다. INCON 모델은 EXHEX 모델보다 크라운 교두부에서 2.2배 더 큰 변위량을 보여 주었다. 측방력에 의해 EXHEX 모델은 나사에서, INCON 모델은 임플란트 고정체의 상단 변연부에서 폰미세스 응력의 최대값이 관찰 되었다. INCON 모델에서는 임플란트 내부 계면에서 긴밀한 접촉이 유지 되었다. 결론: 측방력이 큰 변형과 응력을 발생하였으나, 임플란트에서의 최대 응력 발생부위는 INCON과 EXHEX 모델이 서로 상이하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제29권2호
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• pp.111-118
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• 2013

본 연구는 삼차원적 유한요소분석을 통하여 연결부 형태가 다른 두 가지 scallop 임플란트의 경부 나사선 피치가 응력 분포에 미치는 영향을 간접적으로 확인하고자 하였다. 4가지 경부 나사선 피치 (0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm)를 갖는 scallop 임플란트를 두 가지 다른 연결부 형태 (platform matching connection, platform mismatching connection)로 지대주와 연결되는 유한요소모형을 설계하였다. 8개의 모든 모델에 100N의 하중을 수직 및 30도 경사 방향으로 인가하여, 임플란트, 지대주, 그리고 치조골에 가해지는 최대등가응력을 분석하였다. 유한요소분석결과 응력은 치밀골에 집중되었다. 작은 나사 피치가 설계된 platform mismatching connection 모델에서 수직 방향과 경사하중 시 최대등가응력이 가장 낮게 나타났다. 측정되었다. Platform matching connection 모델에서는 경사하중의 경우 0.6mm, 수직하중의 경우 0.4mm 나사 피치에서 가장 낮은 최대등가응력을 보였다. 따라서 scallop 임플란트에서 platform mismatching connection은 최대등가응력을 감소시키는 데 중요한 역할을 하며, 경부 나사 피치가 작을수록 최대등가응력이 감소되는 경향을 보임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.83-97
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• 1999

본 논문에서는 연성 매설관과 지표 상재하중의 상호작용에 관한 내용을 다루었다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용한 매개변수 연구를 수행하였으며, 이와 아울러서 적용된 유한요소해석 모형의 검증 및 지표 상재하중을 부담하는 연성 매설관의 거동 파악을 목적으로 실내모형실험을 수행하였다. 해석결과를 토대로 지반/매설관 접촉면에서의 연직응력 및 파이프의 축력 분포 경향 등 지표 상재 하중하에서 매설관의 하중응답 특성을 구체적으로 고찰하였으며, 그 결과를 종합적으로 분석하여 추후 수행될 보다 효율적인 매설관 설계/해석법의 개발에 사용될 데이터 베이스를 구축하였다. 해석결과를 분석한 결과 매설관과 지표 상재하중의 상호작용 정도는 매설관과 상재하중의 상대적 위치에 따라 좌우되며, 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않고 있는 현 설계방법은 연성 매설관의 지표 상재 하중에 대한 응답특성을 효율적으로 반영하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구의 결과를 토대로 지표 상재하중에 의한 연성 매설관의 최대 축력을 예측할 수 있는 반경험적 평가식을 제시하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.372-377
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• 2007

For more than 2,500 years, surgical teaching has been based on the so called "see one, do one, teach one" paradigm, in which the surgical trainee learns by operating on patients under close supervision of peers and superiors. However, higher demands on the quality of patient care and rising malpractice costs have made it increasingly risky to train on patients. Minimally invasive surgery, in particular, has made it more difficult for an instructor to demonstrate the required manual skills. It has been recognized that, similar to flight simulators for pilots, virtual reality (VR) based surgical simulators promise a safer and more comprehensive way to train manual skills of medical personnel in general and surgeons in particular. One of the major challenges in the development of VR-based surgical trainers is the real-time and realistic simulation of interactions between surgical instruments and biological tissues. It involves multi-disciplinary research areas including soft tissue mechanical behavior, tool-tissue contact mechanics, computer haptics, computer graphics and robotics integrated into VR-based training systems. The research described in this paper addresses the problem of characterizing soft tissue properties for medical virtual environments. A system to measure in vivo mechanical properties of soft tissues was designed, and eleven sets of animal experiments were performed to measure in vivo and in vitro biomechanical properties of porcine intra-abdominal organs. Viscoelastic tissue parameters were then extracted by matching finite element model predictions with the empirical data. Finally, the tissue parameters were combined with geometric organ models segmented from the Visible Human Dataset and integrated into a minimally invasive surgical simulation system consisting of haptic interface devices and a graphic display.