• Geomechanics and Engineering
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• 제9권6호
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• pp.815-827
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• 2015

The mechanical behavior of soil and soil-rock mixture is investigated via the discrete element method. A non-overlapping combination method of spheres is used to model convex polyhedron rock blocks of soil-rock mixture in the DEM simulations. The meso-mechanical parameters of soil and soil-rock interface in DEM simulations are obtained from the in-situ tests. Based on the Voronoi cell, a method representing volumtric strain of the sample at the particle scale is proposed. The numerical results indicate that the particle rotation, occlusion, dilatation and self-organizing force chains are a remarkable phenomena of the localization band for the soil and soil-rock mixture samples. The localization band in a soil-rock mixture is wider than that in the soil sample. The current research shows that the 3D discrete element method can effectively simulate the mechanical behavior of soil and soil-rock mixture.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.769-777
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• 2003

최근 철근콘크리트(RC) 구조물의 보강기법으로 큰 인장강도와 탄성계수를 갖는 탄소섬유계열 보강재를 사용한 보강공법 개발과 이와 관련된 많은 실험 및 이론적 연구가 진행되고 있다. CFS 및 강판 보강재에 의한 보강시 야기되는 문제점을 해결하기 위하여 대체 재료로 국내에 도입된 탄소섬유메쉬(CFM)를 실 구조물의 보강공사에 적용하기 위하여 우선적으로 CFM을 이용한 보강기법 및 보강된 부재의 구조성능 규명에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유메쉬와 콘크리트의 부착특성 규명을 위한 실험적 연구를 수행하였다. 일반적으로 탄소섬유 부착 보강공법은 보강재와 기존 부재와의 부착성능에 의해 보강효과가 지배받게 된다. 즉 부착강도가 충분한 보강효과를 기대할 수 없을 경우의 부착파괴의 가장 큰 원인으로는 계면에서의 전단강도에 기인한다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CFM을 콘크리트에 부착하는데 있어서 정착철물(Clip)의 설치 유무, 정착철물의 정착위치, 정착철물의 설치 열 수, 부착 모르타르의 바름 유무, 부착 모르타르의 바름 두께 등의 실험 변수를 설정하고 인장전단 실험을 수행하였다. 실험결과 적절한 정착철물의 부착위치 및 정착철물 및 부착 모르타르의 부착특성을 규명할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 범용 비선형 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 CFM의 부착특성을 규명하기 위한 유한요소 모델 및 해석기법을 개발하였고 이를 실험결과와 비교하여 이에 대한 검증을 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.161-175
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• 1985

판항교(鈑桁橋)의 덮개 판(板), 수직보강재(垂直補强材) 및 연결판(連結板) 등의 용접연결부(鎔接連結部)를 포함하는 실물(實物)을 modeling 하여 직접(直接) 피로시험(疲勞試驗)을 행하지 않고서도 계산 program에 의해 S-N 선도(線圖)를 그리는 방안을 정립하여 서울의 수동대교(水東大橋), 제(第) 3 한강교(漢江橋) 및 춘천(春川)의 강촌교(江村橋) 등에 적용해 보았다. 이에 앞서, SS 41, SS 50, SWS 50, SWS 58 등의 구조강(構造鋼)으로서 소재(素材), 균열방향에 평행용정, 균열방향에 직각 용접의 compact tension 시험편을 제작 피로시험을 행하여 계산 program 중의 data로 쓰여질 재료상수(材料常數) c 및 m 값을 구하였다. 이 결과 다음과 같은 결과들을 얻었다. 덮개판(板)의 경우 다른 두 부분보다 피로강도(疲勞强度)가 매우 낮았다. 덮개판(板)의 경우 두께가 커지면 피로강도(疲勞强度)가 상당히 낮아지는 외에는 치수에 그다지 큰 영향을 받지 않으며, c 및 m 값에는 매우 민감한 영향을 받음을 알 수 있었다. c 값 및 m 값이 적어질수록 피로강도(疲勞强度)가 상당히 커지며, m 값이 적어지면 S-N 곡신의 경사가 매우 급해짐을 알 수 있었다. 이와 같은 연구가 계속되어 더 많은 data가 집적(集積)되면 앞으로 설계(設計)될 판항교(鈑桁橋)의 피로설계지침(疲勞設計指針)을 마련하고, 또 기존(旣存) 판항교(鈑桁橋)의 피로(疲勞)에 대한 내용년한(耐用年限)을 추정(推定)할 수 있는 기본(基本) pattern이 제공(提供)할 수 있으리라 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.5-16
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• 2015

본 연구에서는 토사 또는 암반 틈새에 주입하는 그라우팅(시멘트 페이스트)에 섬유를 혼합할 경우 발생하는 인장강도의 특성을 연구하였다. 이와 같이 시멘트로 고결된 토목재료의 인장강도 평가에는 간접적인 방법으로 인장강도를 평가하는 쪼갬인장시험을 주로 사용하고 있다. 하지만, 본 연구에서는 강섬유 또는 PVA 섬유를 중량비로 0%, 0.5%, 또는 1% 혼합한 시멘트 페이스트 내에 유압 실린더를 내장한 직경 15cm, 높이 30cm의 공시체를 제작한 다음 공시체 내부에서 직접 인장력을 가하는 직접인장시험법을 개발하였다. 또한 동일한 재료로 직경 5cm, 높이 10cm 공시체를 만들어 쪼갬인장시험을 실시하여 인장강도 시험방법에 따른 시멘트 페이스트의 인장강도를 비교, 평가하였다. 각각의 공시체는 대기 중에서 7일 또는 28일 양생한 다음 인장시험을 실시하였다. 시험방법에 따른 인장강도는 내장형 실린더를 이용한 직접인장시험법이 쪼갬인장시험법 보다 96%-290% 정도 높은 값을 보였다. 한편 두 종류의 인장시험법에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하였으며, 실험 결과와 유사하게 내장형 실린더 인장시험법이 3배 정도 높은 인장강도를 보였다. 섬유 혼합량이 1%까지 증가함에 따라 인장강도는 시험방법에 관계없이 7일 양생한 공시체는 119%-190%, 28일 양생한 공시체는 23%-131%까지 증가하였으며, 양생일수가 7일에서 28일로 증가함에 따라 인장강도는 대부분 감소하는 경향을 보였다. 대부분의 경우 강섬유가 포함된 경우보다 PVA 섬유가 포함된 경우에 약 14%-38% 정도 높은 인장강도를 보였다.

• Advances in nano research
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• 제17권1호
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• pp.33-49
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• 2024

Using the mechanical treatments for mechanical properties improvement was rarely in the development scope before. This research approves through analytical ways that surface impacts can improve the quality of the surface significantly. This fact is approved for deposited titanium on silicone substrate. The new algorithm called minimum resultant error method (MREM) which is a direct combination of nanoindentation, FEM and dimensional analysis through a reverse method is utilized to extract the mechanical characteristics of the coating surface before and after impact. This method is extended to the time dependent behavior of the material to obtain strain rate coefficient. To implement this new approach, a new analysis technic is developed to define the residual stress field caused by surface impact as initial condition for nanoindentation. Analyzing the model in micro and macro scale at the same time was one of the main resolved challenges in this study. The result was obtaining of the constants of Johnson-Cook constitutive equation. Comparing the characteristics of the coating surface before and after impact shows high improvement in yield stress (34%), Elastic modulus (7.75%) and strain hardening coefficient (2.8%). The main achievement is that the strength improvement in titanium thin layer is much higher than bulk titanium. The yield strength shows 41.7% improvement for coated titanium comparing with 24% for bulk material. The rate of enhancement is about 6 times when it comes to the Young's modulus.

• 지질공학
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• 제3권1호
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• pp.1-20
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• 1993

본 연구에서는 절리면에서의 전단거동 특성을 규명하기 위해 총 37개의 편마암종 코아 시편들을 대상으로 Portable Direct Shear Box를 이용하여 실내 직접전단시험을 수행하였다. 시편들에 가해진 최대 수직응력의 범위는 $5.60~25.67kg/\textrm{cm}^2$이었으며, 전단하중을 점진적으로 가중시키는 다단계 전단시험법에 준하여 실험하였다. 이러한 방법에 의한 실험결과들을 분석하여 절리면의 전단강도에 관한 경험식들을 제시하였으며, 전단거동에 영향을 미치는 역학적 파라미터들을 도출하여 상호 비교 분석하였다. 절리조도계수에 따른 전단강성의 변화는 수직응력이 증가함에 따라 시편의 절리조도계수가 클수록 전단강성의 값도 급증하는 경향을 보이며, 본 실험에 적용한 최대 수직응력 하에서 구한 평균 할선 전단강성은 약 $110.68kg/\textrm{cm}^3$였다. 또한 수직응력이 증가함에 따라 시편의 깅이와 전단강성 사이에는 크기효과(size effect)에 의한 반비례 관계를 나타내어, 동일한 절리조도계수를 지닌 시편일지라도 길이가 긴 시편의 경우에 전단강성이 감소함을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.239-243
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• 2015

최근 탄소나노튜브 (CNT) 고유의 특성을 충분히 발현하면서, 섬유화를 통해 장점을 극대화 할 수 있는 탄소나노튜브 섬유 합성 방법 및 후처리 공정들이 많은 관심을 받아왔다. 그러나 개별 탄소나노튜브가 다발형태로 집속되어지는 과정 중, 탄소나노튜브 상호간 약한 계면결합력과 전단특성으로 인하여 원하는 섬유 물성을 확보하기 어려운 문제점을 갖고 있다. 이를 해결하기 위해서 본 연구에서는 Direct Spinning 방법을 통한 탄소나노튜브의 연속적인 합성과 다양한 후처리 방법을 이용하여 탄소나노튜브 섬유의 기계적 특성을 조사하였다. 플라즈마 후처리를 통하여 측정된 탄소나노튜브 섬유의 기계적 물성은 본래의 섬유보다 최대 40%가 증가됨을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.599-608
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• 2011

The Ni-Al anodes of the molten carbonate fuel cell (MCFC) with three different structures were successfully fabricated in order to reduce the thickness of the anode down to 0.3 mm; one was the non-supported anode made by a conventional tape casting method, and others were the supported anodes made by lamination or direct casting on the nickel screen. It was seen from the physical analyses and cell operation that the supported thin anodes made by direct casting showed good mechanical strength and cell performance because of a good contact between the anode materials and the support. The single cell using the above anode showed the cell voltage of 0.858 V at the current density of 150$mA/cm^2$ with the nitrogen cross-over of only 0.6% at the operation time of 1,000 h, which was similar to the performance of the conventional thick (0.7 mm) anode. The ability to utilize a thin configuration of anode should cut down the amount of nickel alloy and consequently reduce its manufacturing cost.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.651-660
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• 2014

강섬유로 보강되어 SF-RPC (Steel-Fiber reinforced Reactive Powder Concrete)로 불리는 초고성능 콘크리트의 설계는 이에 대한 연구결과를 기반으로 한 가이드라인을 통해 수행되고 있으나, 명확한 설계기준은 확립되지 않은 상태이다. 특히 SF-RPC 일반적으로 고온($90^{\circ}C$)의 증기양생을 필요로 하므로 프리캐스트 부재 형태로 사용되고 있어 부재간 접합 방법이 중요한 설계 요소로 간주됨에도 불구하고 명확한 설계기준이 존재하지 않음에 따라 현재 안전성 및 경제성 측면에서 많은 의문이 있는 상태이다. 본 연구에서는 SF-RPC의 명확한 정착 설계를 위한 기반으로 SF-RPC와 철근 사이의 부착강도를 실험적으로 파악하고, 기존에 사용하였던 평가 방법의 적용성을 검토하고자 한다. 이를 위해, 콘크리트의 압축강도, 피복두께, 섬유의 혼입량을 변수로 가진 직접 뽑힘 실험을 계획 및 수행하였다. 실험 결과 SF-RPC의 부착강도는 압축강도의 증가량에 따라 증가하고 있으나 그 증가율은 크게 나타나지 않음을 확인할 수 있으며, 피복두께의 증가에 따라 부착강도가 증가하며 $5.2d_b$ 이상의 피복을 가질 경우 매우 짧은 매입깊이인 $3d_b$의 매입깊이에서도 철근을 항복시킬 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 섬유의 보강에 의해 부착강도가 두배 이상 증가하는 것을 확인하였다. 안전하고 경제적인 설계를 위해서는 SF-RPC의 부착강도를 추정할 수 있어야 하나, 현재까지는 이에 대한 추정식이 제시되고 있지 않으며, SF-RPC의 거동이 압축응력하에서는 큰 탄성 거동을 하며, 인장응력하에서는 소성거동을 함에 기인하여 Tepfers의 응력 해석 방법을 적용한 결과 실험 결과와 유사한 추정치를 기대할 수 있는 것을 확인하였다.

• 대한조선학회지
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• 제26권3호
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• pp.9-20
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• 1989

선박 구조물의 구조설계 과정에서 구조물의 파괴가 일어나지 않도록 구조물의 안전도를 가능한한 높힌다는 것은 다른 무엇보다 중요하다. 또한 선체구조물의 안전도를 높히는데 있어, 선체구조 강도의 문제는 직접적인 관련이 있는데, 최근에는 종전에 해오던 규정에 의거한 경험적인 방법을 지양하고, 보다 합리적인 역학의 기본원리를 이용하는 직접계산법이 많이 시도되고 있다. 특히 안전계수를 바탕으로 하는 종전의 구조설계 방법에서는 선체에 작용하는 외력과 선체구조물의 최종강도가 갖고 있는 불확실성(uncertainty)을 충분히 고려하지 못한 공칭값(norminal value)을 사용하는 관계로 충분한 경험을 바탕으로 적용될 경우에 한해, 구조물의 안전성을 간접적으로 검토하게 되어, 최근 그 타당성 여부가 거론되고 있는 실정이다. 선체구조물의 안전성을 효율적으로 다루기 위해선, 첫째 하중해석, 둘째 거동해석, 셋째 안전도 해석의 세 단계가 거의 동등하게 다루어져야 하는데, 주로 파랑하중을 취급하는 첫째 단계와 유한요소법을 이용하는 둘째 단계가 거의 집중적으로 연구되어 왔다. 따라서 본 논문에서는 체계적인 신뢰도 해석 방법을 선박구조물에 적용하기 위해 우선 각종의 기본적인 신뢰도 해석 기법을 비교검토하여, 가장 효율적인 Advanced Level 2 방법을 정립하여, 선체구조 설계과정에서 중요한 선체 상갑판의 신뢰성 문제를 종전의 해석방법과 비교하여 그 유효성을 증명하였다.