• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.287-292
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• 2021

본 논문에서는 CAD 시스템에서 사용하는 NURBS 기저함수를 사용하는 아이소-지오메트릭 해석(Isogeometric analysis) 방법과 기하학적으로 엄밀한 빔 모델링(geometrically exact beam model)을 활용하여 회전과 병진 운동이 결합된 새로운 형태의 메타물질(metamaterial)에 대한 해석을 진행하였다. 이차원 셀 구조는 자유형상변환(Free-form deformation) 법과 적절한 내삽법(Interpolation)을 통해 원통 위에 입혀졌다. 원통의 치수와 셀 개수가 비틀림 각도에 미치는 영향이 매개변수 연구(parametric study)를 통해 확인되었다. 비틀림과 병진 운동이 결합된 구조의 메커니즘에 대해 수치 예제를 통해 알아보았다.

• Smart Structures and Systems
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• 제22권6호
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• pp.675-687
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• 2018

In the previous studies on the porous rock strength the effect of pore number and its diameter is not explicitly defined. In this paper crack initiation, propagation and coalescence in Brazilian model disc containing a single cylindrical hole and or multiple holes have been studied numerically using PFC3D. In model with internal hole, the ratio of hole diameter to model diameter was varied between 0.03, 0.17, 0.25, 0.33, and 0.42. In model with multiple hole number of holes was different in various model, i.e., one hole, two holes, three holes, four holes, five holes, six holes, seven holes, eight holes and nine holes. Diameter of these holes was 5 mm, 10 mm and 12 mm. The pre-holed Brazilian discs are numerically tested under Brazilian test. The breakage load in the ring type disc specimens containing an internal hole with varying diameters is measured. The mechanism of cracks propagation in the wall of the ring type specimens is also studied. In the case of multi-hole Brazilian disc, the cracks propagation and b cracks coalescence are also investigated. The results shows that breaking of the pre-holed disc specimens is due to the propagation of radially induced tensile cracks initiated from the surface of the central hole and propagating toward the direction of diametrical loading. In the case of disc specimens with multiple holes, the cracks propagation and cracks coalescence may occur simultaneously in the breaking process of model under diametrical compressive loading. Finally the results shows that the failure stress and crack initiation stress decreases by increasing the hole diameter. Also, the failure stress decreases by increasing the number of hole which mobilized in failure. The results of these simulations were comprised with other experimental and numerical test results. It has been shown that the numerical and experimental results are in good agreement with each other.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권5호
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• pp.417-432
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• 2019

This paper presents the results of axial compression testing and numerical modeling on reinforced concrete columns (RCC) with normal concrete (NC) and high-strength concrete (HSC), RCC confined by glass-fiber reinforced plastic pipes (GRP) casing as well as carbon fiber reinforced polymer (CFRP), The major parameters evaluated in the experiments were the effects of concrete type, GRP casing and CFRP wrapping, as well as the number of CFRP layers. 12 cylindrical RCC ($150{\times}600mm$) were prepared and divided into two groups, NC and HSC. Each group was divided into two parts; with and without GRP casing. In each part, one column was without CFRP strengthening layer, a column was wrapped with one CFRP layer and another column with two CFRP layers. All columns were tested under concentrated compression load. Numerical modeling was performed using ABAQUS software and the results of which were compared with experimental findings. A good agreement was found between the results. Results indicated that the utilization of CFRP wrapping and GRP casing improved compression capacity and ductility of RCC. The addition of one and two layer-FRP wrapping increased capacity in the NC group to an average of 18.5% and 26.5% and in the HSC group to an average of 10.2% and 24.8%. Meanwhile, the utilization of GRP casing increased the capacity of the columns by 3 times in the NC group and 2.38 times in the HSC group. The results indicated that although both CFRP wrapping and GRP casing increased confinement, the GRP casing gave more increase capacity and ductility of the RCC due to higher confinement. Furthermore, the confinement effect was higher on NC group.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권5호
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• pp.495-506
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• 2019

This paper presents the results of axial pressure testing on reinforced concrete columns (RCCs) filled with confined normal concrete (NC) and high-strength concrete (HSC) using glass-fiber reinforced plastic pipes (GRP) casing as well as fiber reinforced polymer (FRP). This study aims to evaluate the behavior and mechanical properties of columns confined with GRP casing and FRP wrapping under pressure loads. The major parameters in the experiments were the type of concrete, the effect of GRP casing and FRP wrapping, as well as the number of FRP layers. 12 cylindrical RCCs (150*600) mm were prepared and divided into two groups, NC and HSC, and each group was divided into two parts. In each part, one column was without FRP strengthening layer, a column was wrapped with one FRP layer and another column with two FRP layers. All columns were tested under concentrated compression load. The results of the study showed that the utilization of FRP wrapping and GRP casing improved compression capacity and ductility of RCCs. The addition of one and two layers-FRP wrapping increased compression capacity in the NC group to an average of 18.5% and 26.5% and to an average of 10.2% and 24.8% in the HSC group. Meanwhile, the utilization of GRP casing increased the compression capacity of the columns by 4 times in the NC group and 3.38 times in the HSC group. The results indicated that although both FRP wrapping and GRP casing result in confinement, the GRP casing resulted in increased compression capacity and ductility of the RCCs due to higher confinement. Furthermore, the confinement effect was higher on columns made with NC.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.183-190
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• 2022

경주 방폐물 처분시설의 1단계 시설로 건설된 지하 사일로 구조는 2014년에 10만 드럼 규모로 완공되어 현재 운영중에 있다. 지하 사일로 구조는 지름 25m, 높이 50m로써 방폐물을 저장하는 실린더부분과 돔 부분으로 구성되어 있으며, 돔부분은 운영터널과 연결되는 하부 돔 부분과 상부 돔 부분으로 구분할 수 있다. 지하 사일로 구조의 벽체는 철근콘크리트 라이너이고, 두께는 약 1m이다. 본 논문에서는 지하 사일로 구조의 건설과정 및 운영과정의 단계별 유한요소해석을 수행하였다. SMAP-3D 프로그램을 사용하여 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하였다. 2차원 축대칭 유한요소모델의 신뢰성을 검토하고자 3차원 유한요소해석도 수행하였다. 본 논문에서는 지하 사일로 구조의 구조거동을 분석하고 구조적 안전성을 검토결과를 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.59-68
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• 2007

본 논문에서는 토조에 실시된 모형말뚝 재하실험과 콘관입실험을 통하여, 말뚝형태별 지지력 특성분석과 CPT지지력 상관계수를 평가하였다. 고려된 말뚝의 형태는 일반적인 현장타설말뚝에 적용되는 원통형 말뚝과 테이퍼형 말뚝이 고려되었다. 본 연구는 궁극적으로 강관주 송전탑의 기초구조물 형식개발과 설계기준 수립을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 기초형식별 거동과 지반상태의 영향 등을 중점적으로 살펴보았다. 말뚝 토조실험을 통해 나타난 결과에 의하면, 원통형 및 테이퍼형 말뚝의 전체지지력의 차이는 크지 않았으나, 개별 지지력요소의 거동은 말뚝형태별로 상이한 것으로 나타났다. 토조실험결과와 동일한 지반조건에 대해 수행된 CPT결과를 통해 말뚝지지력과 콘지지력의 관계를 나타내는 CPT지지력 상관계수의 변화추이를 도출하였다. CPT상관계수는 원통형 및 테이퍼형 말뚝형태를 비교함으로써 나타내었으며, 선단지지력과 주면마찰력의 요소별 변화추이를 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.93-93
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• 2022

최근 이상기후로 인하여 우리나라 산림에 태풍 및 국지성 호우가 빈번히 발생하고 있다. 이로 인해 사면재해가 많이 발생하고 있으며 그 중 호우로 인한 많은 양의 물과 함께 토석 및 부유물이 중력에 의해 경사면을 따라 흐름 형태를 보이는 토석류 재해는 속도가 매우 빠르고 파괴적이며 그 결과는 비참하기까지 하다. 더구나 인구밀도가 낮은 산지 계곡부 뿐만 아니라 도시지역에서도 토석류 재해가 빈번히 발생하며 국내 및 해외에서도 토석류에 의한 피해사례는 자주 볼 수 있다. 이러한 토석류 재해의 피해를 줄이고자 토석류의 유동성을 저감시키기 위한 대책구조물의 시공이 많이 이루어지고 있으며 최근에는 투과형 구조물 중 하나인 원통형 기둥구조물을 그룹 형태로의 시공하는 경우가 늘어나고 있다. 토석류와 대책구조물 간의 상호작용은 월류(overflow), 쳐오름(run-up), 역류(backwater) 등의 복잡한 흐름 거동을 보인다. 하지만 원통형 대책구조물에 대한연구가 많이 이루어져 있지 않고 대규모 실험 또한 비용이 많이 소요되고 실행하기도 어렵다. 이 연구는 오픈소스 소프트웨어인 OpenFOAM을 사용하여 원통형 대책구조물의 설치 조건에 따라 토석류 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 짧은 시간 내에 흐름이 발생하고 비뉴튼 유체 특성을 갖는 토석류의 유효전단응력이 난류전단응력에 비해 상당히 크므로 난류의 영향은 무시하였다. 계산된 수치모의의 결과를 같은 규모로 시행한 실험결과와 비교분석 및 검증하였다. 공학학적 문제에 적용 가능하도록 비교적 낮은 해상도의 계산 격자를 사용했지만 실험에서 보여지는 토석류의 흐름거동을 양호하게 재현했으며 원통형 대책구조물의 배치조건에 따라 토석류 선단부 유속의 감소 정도 및 시간에 따른 흐름깊이 변화를 분석할 수 있었다. 이 연구는 다양한 조건을 가지는 토석류 흐름을 해석하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 추후 복잡한 실제지형 조건을 고려하는 연구를 통하여 적용성을 확보하고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.570-573
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• 2022

본 논문에서는 신경망 모델을 적용한 몰드변압기의 보이드 결함 크기 판별에 관한 연구를 수행하였다. PCB 기반의 로고우스키 코일형 부분방전 센서를 제작하여 부분방전 신호를 측정하였고, 보이드에 의한 부분방전 결함을 모의하기 위한 PD 전극계를 제작하였다. 또한 보이드는 원통형 모양의 알루미늄 틀을 제작하여 에폭시가 경화되는 과정에서 실린지를 삽입하고 공기를 주입하여 서로다른 직경을 가지는 4개의 시편을 제작하였다. 보이드 결함 크기 판별을 위해 부분방전 전하량, 방전 펄스 수, 위상 분포의 부분방전 특성 파라미터를 추출하여 Labview 기반의 VI (Virtual Instrument)로 역전파 알고리즘을 설계하였다. 실험 결과로부터 제작된 알고리즘은 90%이상의 판별률로 결함의 직경크기를 구분할 수 있었다. 본 연구의 결과는 현장에서 PD 측정 시 몰드변압기의 유지보수 및 절연물 교체의 근거 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권5호
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• pp.543-562
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• 2024

While the external axial compressive load is applied to only the shell edge of stringer-stiffened shell in the most of numerical and analytical previous studies (entitled as conventional approach), a part of external load is applied to the stringers in real conditions. It leads to decrease the accuracy of the axial buckling load calculated by the conventional eigenvalue analysis approach performed in the most of previous studies. In this study, the distribution of stress in the pre-buckling analysis was enhanced by applying the axial external compressive load to both shell and stringers to perform an accurate eigenvalue analysis of the stringer-stiffened composite shell. In this regard, a model was developed in FORTRAN environment to simulate the laminated stringer-stiffened shell under axial compressive load using finite strip method. The axial buckling load of the shell was obtained through eigenvalue analysis. A comparison was made between the results obtained from the model and those available in the previous studies to evaluate the validity of the results obtained from the model. Through a parametric study, the effects of different parameters such as stringer properties and composite layup on the buckling load of the shell under different loading patterns were investigated. The results indicated that in some cases, the axial buckling load obtained for the conventional approach used in the most of previous studies is significantly overestimated or underestimated due to neglecting the stringer in distribution of external load applied to the stringer-stiffened shell. According to the results obtained from the parametric study, some graphs were derived to show the accuracy of the axial buckling load obtained from the conventional approach utilized in the literature.

• Computers and Concrete
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• 제34권1호
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• pp.33-48
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• 2024

This paper presents the detailed experimental and analytical investigation on the evolution of static (E_s) and dynamic modulus of elasticity (E_d) of concrete having 0%, 35%, and 50% FA used as partial cement replacement. Destructive and non-destructive tests were conducted on cylindrical specimens to evaluate the compressive strength and MoE of concrete in compression at the age of 28, 56, 90, and 150 days for all mixes. Experimental results show that the concrete having 35% FA achieved compressive strength and MoE similar to plain concrete at the age of 90 days, while 50% FA concrete attained satisfactory compressive strength and MoE at the age of 150 days. The comprehensive statistical analysis has been carried out in two ways on the basis of the experimental results. Firstly, the 28-day crushing strength of plain concrete in compression was used to design the models for the prediction of E_s and E_d of fly ash concrete at any age and percentage replacement of FA. Secondly, using the values of UPV and RHN, models have been developed to predict the age or time-dependent E_s and E_d of fly ash concrete. These models will be helpful in assessing the E_s and E_d of fly ash concrete without knowing the 28-day crushing strength of plain concrete in compression in the laboratory. Hence, the suggested models in the present study will be beneficial in conducting the health assessment of fly ash based concrete structures.