• 한국기계가공학회지
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• 제18권3호
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• pp.26-32
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• 2019

This study was conducted to analyze the stresses by impact loads on front-end loaders attached to tractors using flexible multi-body dynamics. The model was designed and validated by comparing previous experimental data with the simulation data obtained in this study. Nine sets of conditions were designed using three weights (500, 300, and 100 kg) loaded inside a bucket and three heights (1700, 1350, and 1000 mm) of the bucket from ground level. A parametric study was carried out at five locations for two types of parts of a front-end loader. All the safety factors for the five locations under all conditions were calculated and were greater than 1. Thus, the designs of the front-end loaders were structurally safe. Based on this study, front-end loaders attached to tractors can be designed effectively in terms of cost and safety.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.637-644
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• 2021

대부분 동적 성능 평가는 반복 가력 실험을 수행함으로써 구조물의 동적 응답을 평가할 수 있다. 일반적으로 강재는 재하속도 의존성 재료로 알려져 있으며 기둥 부재의 횡방향인 수평방향 가력 시 기둥 부재의 축력인 수직하중이 작용하면 부재의 응답에 영향을 미친다. 하지만, 강재 기둥 구조물의 실험 시 수평 및 수직하중을 동시에 제어하는 것이 어려워 관련 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기둥 부재를 ATS Compensator와 FLB 시스템을 이용하여 수평 및 수직하중을 고속으로 제어하였다. 실험은 H-형 구조용 압연강재인 SS275을 이용하여 수직 하중을 제어하면서 여러 속도로 단조 및 반복 가력 실험을 수행하고 부재의 항복 하중을 비교하였다. 또한, 유한요소해석 시 재하속도에 따라 새로운 항복 응력을 제안하고 수치해석을 통해 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권2호
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• pp.173-189
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• 2022

This study presents an experimental and numerically study about the effects of fiber reinforcement ratio on the behavior of concrete-filled steel tubes (CFST) under dynamic impact loading. In literature have examined the behavior of GFRP and FRP wrapped strengthened CFST elements impact loads. However, since the direction of potential impact force isn't too exact, there is always the probability of not being matched the impact force of the area where the reinforced. Therefore, instead of the fiber textile wrapping method which strengthens only a particular area of CFST element, we used fiber-added concrete-filled elements which allow strengthening the whole element. Thus, the effect of fiber-addition in concrete on the behavior of CFST elements under impact loads was examined. To do so, six simply supported CFST beams were constructed with none fiber, 2% fiber and 10% fiber reinforcement ratio on the concrete part of the CFST beam. CFST beams were examined under two different impact loads (75 kg and 225 kg). The impactors hit the beam from a 2000 mm free fall during the experimental study. Numerical models of the specimens were created using ABAQUS finite element software and validated with experimental data. The obtained results such as; mid-span displacement, acceleration, failure modes and energies from experimental and numerical studies were compared and discussed. Furthermore, the Von Misses stress distribution of the CFST beams with different ratio of fiber reinforcements were investigated numerically. To sum up, there is an optimum amount limit of the fiber reinforcement on CFST beams. Up to this limit, the fiber reinforcement increases the structural performances of the beam, beyond that limit the fiber reinforcement decreases the performances of the CFST beam under transverse impact loadings.

• Tribology and Lubricants
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• 제39권4호
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• pp.154-166
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• 2023

This study establishes a numerical analysis model of the finite element overhung rotor supported by a DTRB and describes the stiffness properties of the DTRB. The vibration characteristics and contact pressure of the RBR system are predicted according to the DTRB support characteristics such as the initial axial compression and roller profile. The stiffness of the DTRB significantly varies depending on the initial axial compression and external load owing to the occurrence of rollers under the no-load condition and increase in the Hertz contact force. The increase in the initial axial compression increases the rigidity of the DTRB, thereby reducing the displacement of the RBR system and simultaneously increasing the natural frequency. However, above a certain initial axial compression, the effect becomes insignificant, and an excessive increase in the initial axial compression increases the contact pressure. The roller crowning radius, which gives a curvature in the longitudinal direction of the roller, decreases the displacement of the RBR system and increases the natural frequency as the value increases. However, an increase in the crowning radius increases the edge stress, causing a negative effect in terms of the contact pressure. These results show that the DTRB support characteristics required for reducing the vibration and contact pressure of the RBR system supported by the DTRB can be designed.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.469-476
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• 2023

반복하중이나 동적하중에 대한 지반의 소성모델은 지반구조물의 비선형 수치해석에 매우 중요하다. 단일 항복면 모델은 반복하중에 대해 선형적 거동을 보이는 반면, 개발된 탄성영역이 없는 J₂-경계면 소성모델은 동일한 물성치로 효과적으로 지반의 비선형성을 모사할 수 있다. 경계면 내부 항복면의 반경을 0으로 수렴시켜 탄성영역이 사라지도록 수식화하고, 소성경화 계수과 팽창률을 이용하여 소성변형 증분을 정의하였다. 개발된 모델의 응력-변형률 증분식을 제시하고, 쌍곡선 모델에 대한 소성경화 계수를 유도하였다. 삼축압축조건과 얕은기초의 반복하중에 대한 비교해석은 개발된 모델의 안정적인 수렴성, 이론식과의 일치성, 그리고 이력경로을 보여 주었다. 또한, 수정된 쌍곡선함수에 대한 소성경화 계수를 제시하여, 1차원 등가선형모델에 부합하는 모델변수 산정법을 제안하여 지반의 다차원 거동을 모델링할 수 있도록 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.116-122
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• 2021

본 논문은 반복하중을 받는 원형 철근콘크리트 교각 외부에 강판 보강을 적용한 경우, 교각의 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용 유한 요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 해석하였다. 비탄성, 비선형 해석 변수로는 강판 보강 높이와 교각 높이 비, 강판 보강 두께와 교각 지름 비를 적용하였다. 교각 하부는 고정단으로 고려하였으며, 하중은 교각 상단에 횡 방향 반복하중을 가력하였다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력을 고려하여 보강에 따른 교각의 내진 성능 향상도를 평가하였다. 강판으로 보강한 원형철근콘크리트 교각은 보강재로 인한 외부 콘크리트 구속 효과로 인해 기둥의 항복 하중과 극한하중이 평균 3.76배 증가하였고, 에너지 흡수능력은 최대 4배 증가하였다. 소성 힌지가 발생하는 교각 하부 부분만 보강하여도 연성도가 크게 향상되었으며 강판의 두께가 두꺼울수록 에너지 흡수 능력이 가장 큰 값을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 원형철근콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 구조 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.243-248
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• 2022

본 논문에서는 1차원 오일러 보 요소(Euler-Bernoulli Beam Element)를 이용한 회전익기 축계에 대한 중량 최적설계를 수행하였다. 회전 축계의 특성을 고려해 비틀림(Torsion)과 베어링과 같은 축지지 강성 및 플랜지(Flange) 질량을 모두 고려하였고, 동적 안전성 확보를 위해 고유치 해석을 수행하여 임계속도(Critical Speed)와 기어박스로부터 오는 치 변형 가진을 회피할 수 있도록 하였다. 축의 길이는 고정된 상태에서 두께와 반경을 조절하여 중량 최적화를 수행하였으며, 최적화 과정은 2단계로 나누어 진행하였다. 1단계에서는 비틀림 강도를 제약조건으로 하여 중량을 최적화한 후 2단계에서는 축계 안정성 확보 기준(Headquarters, U.S. Army Material Command, 1974)에 따라 축의 비틀림 강도에 대한 제약조건을 만족시키며, 축의 1차 모드가 임계속도를 회피할 수 있도록 축 1차모드와 임계속도의 차이가 최대가 되도록 최적화를 진행하였다. 주어진 1차원 보 요소를 이용하여 최적설계를 한 결과를 3차원 유한요소 모델과 실제 제작된 축게의 시험결과와 비교하여 제안된 방법을 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.25-40
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• 2004

밀장전한 암반발파공에서 화약폭발로 전파되는 초음속 충격파는 암반중에 전파되면서 차자로 저음속 충격파, 소성파, 탄성파로 변화된다. 이 연구는 발파압력파의 최대압력 도달시간 산정에 중점을 두었고 연계된 논문 I (the companion paper)에서는 최대 발파업력 산정에 중점을 두었다. 이 연구에서 최대압력 도달시간을 화약밀도, 단열지수, 폭광파속도, 감쇠지수, 동적항복강도, 소성파속도, 암반밀도, 탄성파속도, Hugoniot 상수의 함수식으로 유도하였다 최대합력 도달시간에 대한 매개변수분석 결과 암반특성치가 화약특성치보다 더 크게 영향을 미쳤다. 최대압력 도달시간의 확률분포는 화약과 암반 특성치의 확률분포로부터 Rosenblueth 확률모델로 조합하여 산출되었다. 화약과 암반특성의 불확정성이 발파진동의 불확정성에 미치는 영향을 수치해석으로 분석하였다. 불확정성 분석결괴 화약특성보다 암반특성의 불확정성이 발파진동에 더 크게 영향을 미쳤다. 수치해석 분석결괴 최대 발파양력과 최대양력 도달시간의 바인 하중재하율이 발파진동에 큰 영향을 미쳤다. 또한 화약특성보다 암반특성이 하중재하율에 더 크게 영향을 미쳤다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.7071-7077
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• 2015

최근 스마트폰, 태블릿 PC 및 전자기기 등의 사용이 증가함에 따라 커버글라스의 수요가 증가하고 있는 추세이다. 모바일 기기의 디스플레이가 대형화되면서 접촉이나 낙하 등과 같이 외부에서 힘을 받게 되는 환경에서 높은 강도를 유지하는 것이 요구되고 있다. 커버글라스 제작 공정에서 연마공정은 커버글라스의 표면거칠기 및 충분한 강도를 제공하는 중요한 공정이다. 기존 연삭 숫돌에 의한 가공방법은 커버글라스 가공표면에 스크레치, 칩핑, 노칭 및 마이크로 크랙 등의 가공 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 모바일 커버글라스의 연마를 위해 연마필름을 이용한 폴리싱 시스템을 개발하였다. 구조적 안정성을 평가하기 위해 연마 필름 폴리싱 시스템에 대한 유한요소모델을 생성하였고 다물체 동역학 해석을 수행하였다. 연마 필름 폴리싱 시스템에 대한 응력 및 변위 해석을 통해 특성을 분석하였고 레이저 변위 센서를 이용해 제작된 시스템에 대한 변위를 측정하여 구조적 안정성에 대해 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6977-6984
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• 2015

품질 향상을 위해 연속적인 소성 변형을 이용한 롤 포밍 공정에 피어싱, 벤딩, 트리밍 등 별도의 가공공정을 통합한 볼 슬라이드 레일의 멀티 롤 포밍 공정의 필요성이 대두되고 있다. 하지만 프레스기의 진동 및 소음은 이 공정에서 생산되는 슬라이드 레일의 품질 저하를 유발한다. 본 연구에서는 롤 포밍 유한요소 프로그램으로 최적 변형률을 고려하여 롤을 설계하였다. 그리고 멀티 공정의 정적 안정성을 예측하기 위해 구조해석 프로그램으로 프레스기에 대한 응력 및 변형량을 계산하였다. 또한 공진영역에서의 장치들의 운전을 회피하기 위해 Modal 해석을 통해 1, 2차 모드에서의 고유진동수를 계산하였다. 그 결과 공정의 동적 안정성 개선을 확인하기 위해 마이크로폰과 가속도계를 이용하여 기존 및 연구 공정들의 소음, 진동의 크기를 비교하였다. 그리고 기존 및 연구 공정으로 생산되어진 레일의 폭 치수와 표면거칠기를 측정하였다. 따라서 해석 및 실험적 연구를 통해 멀티 롤 포밍 공정이 안정하다는 것을 알 수 있었다.