• 한국결정성장학회지
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• 제32권6호
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• pp.251-261
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• 2022

본 연구에서는 냉간단조공정에서 성형하중과 금형내 응력집중 감소를 위해 자동차 엔진 밸브 스프링 리테이너 제품의 형상최적화를 위한 금형형상 최적설계를 수행하였다. 기존 생산에 사용되는 각 성형공정별 냉간단조 금형에 대한 유한요소해석 시뮬레이션을 통해 절단공정을 포함해 총 6공정으로 구성되어 있는 냉간단조공정 별 단조 프리폼의 성형 시에 발생하는 성형하중과 성형유동 특성을 분석하였으며, 이를 통해 금형 내 응력집중이 발생하는 주요 설계인자를 확인하였다. 상형금형과 하형금형부의 챔퍼(chamfer) 및 에지필렛(edge fillet) 형상을 대상으로 4인자 3수준 설계인자 및 변수 수준을 설정하고, 성형해석 시뮬레이션과 다구찌법을 활용하여 설계인자별 영향도를 분석하여 최적의 최적설계인자를 결정하였다. 본 연구를 통해 얻어진 최적설계변수를 적용하여 엔진밸브 스프링 리테이너의 최적설계 시뮬레이션 결과, 각 프리폼 성형공정별로 최대 36 %, 전체 공정 평균 20 %의 성형하중 감소 효과를 얻을 수 있었다. 엔진의 고효율, 고출력, 고성능화 목표가 지속적으로 높아짐에 따라 고강도 소재의 활용이 많아지게 되어 이에 대응할 수 있는 성형공정 및 금형설계의 최적화가 필요하며, 향후 연구 결과를 활용하여 현업에 적용하여 제품단조성형성 개선 및 금형수명관리를 위한 기술자료로 활용하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.793-805
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• 2004

본 연구에서는 철골 연성 모멘트 골조에 대하여 반응수정계수(R)의 핵심 구성요소인 연성계수 및 강도계수를 평가하였다. 철골 연성 모멘트 골조에 대한 연성계수($R_{{\mu},MDOF}$) 는 단자유도 구조물에 대한 연성계수($R_{{\mu},SDOF}$)에 다자유도 보정계수($R_M$)를 곱하여 산정하였다. 단자유도 구조물에 대한 연성계수($R_{{\mu},SDOF}$)는 지진하중을 받는 탄소성 단자유도(SDOF) 구조물의 목표 변위 연성비와 주기에 따른 비선형 동적해석으로부터 산정하였다. 통계적 연구와 회귀분석으로부터 연성계수를 산정하기 위한 평가식이 제시되었다. 다자유도의 영향을 고려하기 위한 보정계수($R_M$)는 기존의 연구결과로보터 회귀분석을 이용하여 구하였다. 철골 연성 모멘트 골조에 대한 강도계수는 비선형 정적해석으로부터 산정하였다. 철골 연성 모멘트 골조의 연성 계수 및 강도계수를 평가하기 위하여, 구조물의 층수(4, 8 및 16층), 지진구역계수(Z=0.075, 0.2 및 0.4), 골조 시스템(외곽골조 및 분배골조) 및 붕괴 메카니즘(강기둥-약보 및 약기둥-강보)을 설계 매개변수로 하여 총 36개의 예제구조물을 설계하였다. 철골 연성 모멘트 골조의 연성계수 및 강도계수에 이러한 설계 매개변수가 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.108-108
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• 2009

본 연구의 목적은 바지선에 의해 발생하는 해상풍속측정용 마스트 구조물의 충격손상을 최소화 시키기 위한 것이다. 마스트와 바지선 사이의 충격은 보통 복잡한 형태로 이루어진다. 충격해석은 상용유한요소해석 프로그램인 ANSYS LS-Dyna를 통하여 분석하였다. 바지선속을 변화시켜 다양한 상태의 하중케이스를 고려하였고 충격방지고무의 비선형성을 고려한 시간이력해석을 수행하였으며 변형률 에너지, 전체 변형량, 플라스틱 변형률, 내부충격에너지, 영구손상된 변형량 등을 검토하였다. 해상상태조건인 해양파의 운동과 바지선의 상하방향 운동을 무시하는 것으로 가정하였다. 충격속도에 변화에 따른 영구변형을 확인한 후 자연고무, 복합고무, 네오프렌 등의 고무시험 물성치로부터 구한 Mooney-Rivlin 상수를 적용하여 적절한 충격방지고무의 두께를 제안하였다. 본 연구를 통하여 구조물의 두께와 충격방지고무의 두께비에 대한 경향을 파악할 수 있으며 구조물의 설계에 적용할 수 있게 된다. 추후 해상조건을 고려한 연구를 수행해야 할 것이다.

• Wind and Structures
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• 제31권2호
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• pp.103-142
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• 2020

One of the next frontiers in structural wind engineering is the design of tall buildings using performance-based approaches. Currently, tall buildings are being designed using provisions in the building codes and standards to meet an acceptable level of public safety and serviceability. However, recent studies in wind and earthquake engineering have highlighted the conceptual and practical limitations of the code-oriented design methods. Performance-based wind design (PBWD) is the logical extension of the current wind design approaches to overcome these limitations. Towards the development of PBWD, in this paper, we systematically review the advances made in this field, highlight the research gaps, and provide a basis for future research. Initially, the anatomy of the Wind Loading Chain is presented, in which emphasis was given to the early works of Alan G. Davenport. Next, the current state of practice to design tall buildings for wind load is presented, and its limitations are highlighted. Following this, we critically review the state of development of PBWD. Our review on PBWD covers the existing design frameworks and studies conducted on the nonlinear response of structures under wind loads. Thereafter, to provide a basis for future research, the nonlinear response of simple yielding systems under long-duration turbulent wind loads is studied in two phases. The first phase investigates the issue of damage accumulation in conventional structural systems characterized by elastic-plastic, bilinear, pinching, degrading, and deteriorating hysteretic models. The second phase introduces methods to develop new performance objectives for PBWD based on joint peak and residual deformation demands. In this context, the utility of multi-variate demand modeling using copulas and kernel density estimation techniques is presented. This paper also presents joined fragility curves based on the results of incremental dynamic analysis. Subsequently, the efficiency of tuned mass dampers and self-centering systems in controlling the accumulation of damage in wind-excited structural systems are investigated. The role and the need for explicit modeling of uncertainties in PBWD are also discussed with a case study example. Lastly, two unified PBWD frameworks are proposed by adapting and revisiting the Wind Loading Chain. This paper concludes with a summary and a proposal for future research.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권2호
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• pp.187-194
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• 2012

일반적으로 복합재의 강도에 대한 크기 효과는 입자강화 알루미늄 복합재 제조시, 입자와 기지재를 압밀한 후 냉각할 때 입자와 기지재 사이의 열팽창계수 차에 의하여 기지재에 펀칭되는 기하적 필수 전위와, 변형 중 입자와 기지재사이의 탄소성 강성도 차로 인해 발생하는 변형률 구배 소성으로 인한 기하적 필수 전위가 주로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 두 종류의 기하적 필수 전위를 전위 소성 이론에 입각하여 강도로 환산한 후 계층적으로 입자 주위 유한요소 영역에 할당하여 동일한 체적비에서 입자의 크기에 따라 변화하는 복합재의 파손 거동을 효과적으로 예측하였다. 이 방법을 적용함으로써 구형입자의 경우 간단한 축대칭 유한요소 모델링과 실험데이터를 연계하여 입자강화 복합재의 입자 크기 의존 강도 및 파손 효과를 수월하게 예측할 수 있음을 보였다. 또한 서로 다른 입자의 체적비 및 크기에 대하여SiC강화 알루미늄 2124-T4 복합재의 강도와 파손 거동이 분명한 차이가 있음을 보인다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.959-972
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• 2017

발파진동 안정성 평가는 일반적으로 발파 진동추정식을 통해 최대진동속도(PPV)를 산정하고 추정된 속도 값과 법규 혹은 기준에 제시된 허용 기준 값을 비교하여 안정성 여부를 판단한다. 현장 고유의 발파 진동추정식은 시험 발파의 횟수, 대상지반의 지질학적 구조와 발파 조건에 따라 달라지기 때문에 이 식을 통해 정확한 응답 값을 예측하는 것은 한계가 있다. 또한 최대진동속도는 지반에 예상되는 응답 값으로 구조물에 대한 직접적인 평가는 불가능하다. 이와 같은 한계점으로 인해 발파 진동에 대한 구조물의 정밀한 안정성을 평가할 경우 엔지니어들은 상용화된 수치해석 프로그램을 이용한다. 하지만 폭발로 인해 발생하는 발파공 주변 암반의 복합적인 상태변화(파쇄, 분쇄, 균열, 소성변형)를 기존 수치해석 프로그램으로 정확히 모델링 하기가 쉽지 않다. 만약 이러한 일련의 과정을 모사할 경우 절점 수의 제한으로 인해 모델링이 가능한 범위가 한정적이고 긴 연산시간이 소요된다. 따라서, 본 연구에서는 폭발로 발생하는 암반의 복합적 상태변화 과정을 모사하지 않고 파쇄영역 이후 탄성에너지 전파만을 모사하는 해석 방법에 대한 연구를 수행하였으며, 이때 파쇄영역의 형상 및 크기에 따른 속도의 응답특성을 분석하였다. 그 결과 폭원 주변에서는 설정되는 파쇄영역에 따라 계산된 속도의 크기 및 감쇠에 차이를 보였다. 전파되는 진동은 폭원으로부터 멀어질수록 구형으로 확산되는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권2호
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• pp.88-104
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• 1988

이차원의 유한요소법을 이용하여 axisymmetric R-$\theta$system으로 나누어서 정상과 부하추종 운전시에 핵연료 페렛트와 피복관의 열역학적 거동을 분석하기 위해서 FURA전산코드를 개발하였다. 온도분포와 내부압력을 정확히 계산하기 위해서 페렛트와 피복관의 변형과 핵분열의 기체방출을 전체 핵연료봉 길이로 고려하였다. 열역학적 평 형방정식을 얻기 위해서 Galerkin's Technique과 가상일의 원리를 사용하였고 역학적 해석을 위해서 탄성-소성, 크리프뿐만아니라 스엘링, 재배열, 고밀화 현상등을 고려하였다. 기하학적 모델에서는 4-결점 요소라 페레트 길이의 1/2만을 택하였다. 비선형식을 안정하게 해석하기 위해서 음해법을 도입하여 뉴튼-랩손 반복법을 적용하였다 이 코드의 검증은 해석해와 실험데이타로 비교하였다. 핵연료봉의 일반적인 거동은 axisymmetry system으로 계산하였고 균열된 페레트에 접촉하는 피복관의 거동은 R-$\theta$system을 사용하였다. 부하추종에 의한 피복관의 변형시효의 민감도는 출력율, 진동수, 진폭등으로 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.419-426
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• 2020

본 연구에서는 철골편심가새골조 시스템을 대상으로 다목적최적화기법을 통해 설계를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 최적화 설계를 위해 유전 알고리즘의 일종인 NSGA-II를 활용하였다. 여기서, 목적함수는 이율배반적 관계를 갖는 구조물량과 층간변위로 하여 최소화되고, 제약조건에는 구조기준에서 요구하는 내력비, 링크의 회전각 등을 포함하였다. 제약조건은 최적화 알고리즘 내에서 각 항목을 위반할수록 목적함수 값을 크게 증가시키는 벌금함수의 형태를 가지고 있다. 설계기준에서 EBF 시스템의 설계규정은 링크 부재만 항복이 허용되며 나머지 부재는 링크 항복 시 발생되는 부재력을 탄성상태에서 견디도록 의도한 역량설계법에 기초한다. 그러나 최적화를 통해 도출된 결과 중 일부는 구조기준의 설계조항은 만족하지만 특정층 링크에 소성변형이 집중되어 연약층을 형성함으로써 기준에서 의도하는 역량설계의 원칙을 위배하는 결과가 나타났다. 이를 해결하기 위해 모든 링크의 전단 초과강도계수 중 최대값이 최소값의 1.25배를 넘지 않도록 하는 제약식을 추가하였다. 새로운 제약식을 추가한 경우 모든 최적해는 설계기준과 역량설계의 원칙을 준수하는 것으로 나타났다. 모든 설계안에서 보 경간에 대한 링크의 길이비는 전단링크의 범주에 해당하는 10% ~ 14%였다. 전체적으로 설계안들은 링크의 초과강도 계수비가 가장 지배적인 제약으로 작용하였으며, 구조기준의 요구사항 중 층간변위와 내력비 등의 항목에서 허용치에 비해 매우 보수적으로 설계되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.315-327
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• 2009

본 연구에서는 f/L비가 CFT 트러스 거더의 극한강도에 미치는 영향을 평가하기 위하여 CFT 트러스 거더의 정적실험을 수행하였다. f/L비가 다른 2개의 CFT 트러스 거더를 제작하여 휨 실험을 수행하였다. CFT 트러스 거더의 지간은 20,000 mm이고, 상현재와 하현재는 콘크리트를 충전한 원형 강관 단면으로 구성되었다. 주요 실험변수인 f/L비가 극한강도와 강성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과, CFT 트러스 거더는 우수한 탄소성 특성과 연성능력을 보였고, f/L비는 CFT 트러스 거더의 전체 강성을 증가시켜 극한강도에 영향을 주는 것으로 나타났다. CFT 트러스 거더의 f/L비가 증가하면 극한강도가 증가하는데 f/L비가 2배 증가하면 극한강도는 약 80% 정도 증가하였다. 또한, CFT 트러스 거더는 극한강도에 도달한 이후에도 상당한 수준의 변형능력을 보여 주었다. 이상의 연구결과를 통해서 CFT 트러스 거더는 교량의 거더 부재로 효율적으로 적용 가능함을 확인하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권4호
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• pp.396-408
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• 2008

연구목적: 임플랜트 치료에서 가장 흔히 발생하는 기계적 문제점 중 하나는 나사의 풀림이다. 지대주 나사에 조임회전력을 가하는 목적은 나사를 신장시켜, 신장된 나사의 인장력에 의한 지대주와 고정체간의 압축력을 통해 연결부의 안정성을 부여하는 데 있다. 조임 회전력의 결과로 나타나는 전하중의 크기는 다양한 요소에 의해 영향을 받기 때문에, 동일한 조임회전력을 적용하였다 할지라도 임플랜트 시스템의 종류에 따라 전하중의 크기가 달라질 수 있다. 따라서 지대주 나사 연결부의 안정성을 위한 다양한 임플랜트 시스템의 적정 조임회전력 크기에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 external butt joint와 두 가지 internal cone 연결형태를 갖는 임플랜트 시스템들에서 지대주 나사의 조임회전력이 임플랜트-지대주 나사 연결부의 안정성에 미치는 영향을 하중 전후의 풀림회전력 측정을 통해 알아보고자 하였다. 연구재료 및 방법: External butt joint 형태를 가지는 US II 시스템과 $8^{\circ}$ internal cone 연결형태의 SS II 및 $11^{\circ}$ internal cone 연결형태의 GS II 시스템에서 20 Ncm, 30 Ncm, 그리고 40 Ncm의 각기 다른 조임회전력을 적용한 후 초기 풀림회전력 및 상실률과 $10^5$회의 반복하중 후의 풀림회전력 및 상실률을 비교 분석하였다. 연구결과 및 결론: 1. 초기 풀림회전력과 하중 후 풀림회전력은 조임회전력의 크기가 증가할수록 크게 나타났다 (P < .05). 2. 초기 풀림회전력 상실률은 SS II 시스템에서는 조임회전력 크기에 따른 차이가 없었으나 (P > .05), GS II와 US II에서는 20 Ncm 보다 40Ncm의 조임회전력에서 더 낮게 나타났다 (P < .05). 3. 하중 후 풀림회전력 상실률은 세 시스템 모두 30 Ncm의 조임회전력을 가했을 때 가장 낮게 나타났다 (P < .05). 4. 하중 후 풀림회전력 상실률은 SS II, GS II, 그리고 US II 순으로 높아지는 경향을 보였다. 5. 초기 풀림회전력과 하중 후 풀림회전력 상실률 간에는 상관관계가 없었다 (P > .05). 이상의 결과로부터 임플랜트 시스템의 종류뿐만 아니라 조임회전력의 크기 또한 지대주 나사의 풀림회전력 상실에 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 따라서 임플랜트-지대주 나사 연결부 안정성 유지를 위해서는 임플랜트 시스템마다 적정 조임회전력이 제시되어야 하고, 또한 임상에서 이를 준수하는 것이 매우 중요하다고 생각된다.