• Advances in Computational Design
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• 제8권1호
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• pp.77-96
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• 2023

Calculating size-dependent mechanical properties of the nano-scale materials usually involves cumbersome numerical and theoretical works. In this paper, we aim to present a closed-form relation to calculate the length-dependent Young's modulus of carbon nanotubes (CNTs) based on nonlocal elasticity theory. In this regard, a single wall carbon nanotube (SWCNT) is considered as a rod structure and the governing nonlocal equations are developed under uniaxial tensile load. The equations are solved using analytical methods and strain distribution, total displacement and the size-dependent equivalent Young's modulus are obtained. Further, the results are compared with the molecular dynamics results from the literature. The outcome indicates that the calculated relations are coincident with the molecular dynamics results.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권12호
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• pp.1995-2001
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• 2001

In this study, a small punch creep(SP-Creep) test using miniaturized specimen(10${\times}$10${\times}$0.5mm) is described to develop the new creep test method for high temperature structural materials. The SP-Creep test is applied to 2.25Cr-lMo(STBA24) steel which is widely used as boiler tube material. The test temperatures applied for the creep deformation of miniaturized specimens are between 550∼600$^{\circ}C$. The SP-Creep curves depend definitely on applied load and creep temperature, and show the three stages of creep behavior like in conventional uniaxial tensile creep curves. The load exponent of miniaturized specimen decreases with increasing test temperature, and its behavior is similar to stress exponent behavior of uniaxial creep test. The creep activation energy obtained from the relationship between SP-Creep rate and test temperature decreases as the applied load increases. A predicting equation or SP-Creep rate for 2.25Cr-lMo steel is suggested. and a good agreement between experimental and calculated data has been found.

• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.158-166
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• 2009

Hoek-Brown 암석에서 응력에 의해 발생되는 균열의 전파특성을 수치해석적으로 분석하기 위한 기초연구로서 탄성균열의 균질화 기법이 제안되었다. 균열의 개시조건으로 Hoek-Brown 경험식이 이용되었고, 균열의 방향 탐색을 위해 임계면법이 이용되었다. 균열물질과 무결암으로 구성된 대표체적에 대해 체적평균 응력 및 변형률 개념을 적용하여 균열과 신선암의 역학적 특성을 균질화시킴으로써 등가 이방성매질의 구성관계식을 유도하였다. 제안된 균질화모델을 포트란 코드로 작성하여 상업유한요소 코드인 COSMOSM에 이식하였다. 제안된 수치해석모델의 적합성을 검증하기 위하여 2차원 평면변형률조건에서 수치 일축압축시험을 실시하였다. 모델 상하부 가압면의 구속조건을 달리한 2가지 해석모델을 선정하여 구속조건이 일축압축시험편의 변형 및 파단면 형성형태에 미치는 영향이 분석되었다. 균열의 균질화를 고려한 수치 일축압축시험 결과는 실제 실험에서 발생되는 형태와 유사한 변형거동 및 파단면 형성 특성을 잘 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.267-279
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• 2009

이 논문에서는 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물의 단조증가 하중에서 비선형 해석모델을 소개하고 있다. 일반콘크리트에 비해 압축강도와 인장강도가 증가한 초고강도 강섬유보강 콘크리트는 그 거동이 일반콘크리트와 다른 특성을 가지고 있다. 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물에 대한 비선형 해석을 하기에 앞서 실험결과를 이용하여 압축영역에서 응력-변형률, 관계를 회귀분석을 통하여 유추하였고, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물 거동의 정확한 예측을 위하여 등가일축 응력-변형률 관계를 이용하였다. 또한 균열의 진전에 따른 균열각을 모사하기 위해 평면응력 요소를 이용하였고, 분산철근모델을 이용하여 해석에 적용하였다. 한편, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장영역에서 응력-변형률 관계를 정의하기 위해 철근과 콘크리트의 부착응력-부착슬립 관계와 강섬유의 영향 등을 고려한 새로운 인장강화 모델을 제안하고 있다. 끝으로 제안된 알고리즘과 응력-변형률 관계 및 인장강화 모델을 한국건설기술연구원에서 실험한 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 부재에 대한 수치해석을 수행하여 실험결과와 비교, 평가하였다.

• 지질공학
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• 제14권4호
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• pp.401-416
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• 2004

이 연구에서는 물과 산성용액을 이용한 동결${\cdot}$융해실험을 통하여 강원도 횡성군에서 채취된 셰일의 물리적 특성변화를 측정하였다. 실험에 적용된 동결${\cdot}$융해 온도 범위는 $-20{\pm}2^{\circ}C\~15{\pm}2^{\circ}C$ 이고 시료는 12시간 동안 동결한 후 물속에서 8시간 동안 융해시켰다. 이 후 시료를 진공 챔버에서 4시간동안 수침하여 완전히 포화시켰으며, 이러한 일련의 과정을 1 cycle로 설정하였다. 본 연구에서는 매 5 cycle마다 시료의 흡수율, 탄성파 속도, 쇼어 경도, 슬래이크 내구성시험, 일축압축시험 등을 실시하였다. 동결${\cdot}$융해 실험의 반복횟수가 증가될수록 시료의 물성은 변화하였다. 일축압축강도는 물을 이용한 실험에서는 매cycle마다 0.40MPa정도 감소하였고 산성용액을 이용한 실험에서는 0.48Mra정도 감소하였으며, 탄성계수 역시 물에서 0.21Gpa, 산성용액에서 0.30GPa 감소하였다. 흡수율의 경우는 물에서 $0.29\%$, 산성용액에서 $0.37\%$ 증가되었다. 이러한 결과는 산성용액에서의 풍화속도가 물에서의 풍화속도보다 빠름을 지시한다. 그러나 탄성파속도, 쇼어경도와 슬레이크 내구성 시험에서는 물과 산성용액에 따른 차이가 거의 나타나지 않았다. 동결${\cdot}$융해 실험 결과와 연구지 역의 동절기 기간의 기온분포를 고려해 볼 때 실제 1년이 동결-응해 실험 약 $6\~12\;cycle$에 해당될 것으로 추정된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.178-184
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• 2017

이 연구에서는 PE 섬유를 사용한 고연성 시멘트 복합체에 대해 최대입경 4.75 mm의 일반모래(강모래)를 규사와 서로 다른 비율로 혼합하여 사용하였을 때, 그에 따른 고연성 시멘트 복합체의 인장거동 변화를 실험을 통해 살펴보고자 하였다. 유동성 평가 실험에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 유동성이 증가하는 것으로 나타났다. 압축강도는 평균압축강도에는 큰 차이가 없었으나, 편차의 크기가 강모래 치환율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 일축인장시험 결과에서는 강모래 치환율에 따른 인장강도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났으며, 인장변형률 성능에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 향상되는 결과를 나타내었다. 강모래 치환율이 증가함에 따라 다중균열의 분포밀도가 증가하면서 인장변형률 성능의 향상된 것으로 보인다. 한편, 인장변형률 성능의 편차는 압축강도에서와 마찬가지로 강모래 치환율이 증가함에 따라 커지는 양상을 나타내었다. 이 연구를 통해 규사 대신 일반모래를 사용한 경우에도 고연성 시멘트 복합체의 인장거동의 변동성은 증가하지만, 규사를 사용한 고연성 시멘트 복합체와 비교할 때 등가 이상의 인장성능을 나타낼 수 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권5호
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• pp.172-178
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• 1995

콘크리트는 타설시부터 수많은 미세균열을 가지고 있으며, 이러한 미세균열등이 성장하고 전파되어 결국에는 콘크리트가 파괴된다. 이러한 일련의 과정을 손상이라 한다. 손상은 주로 2차 텐서로 표현되며 균열은 연속체적 현상으로 취급된다. 본 논문에서는 손상의 특성을 유효응력개념과 함께 등가탄성에너지법을 이용하여 나타내었으며, Helmholtz 자유에너지와 소산 포텐셜을 이용하여 손상모델의 손상전개와 구성방정식을 유도하였다. 구성방정식은 콘크리트의 탄성, 이방성 손상과 소성의 영향을 포함하도록 하였다. 두 가지 형태의 유효접선강성텐를 사용하였는데, 하나는 탄성-손상의 영향에 의한 것이며 다른 하나는 소성-손상의 영향에 의한 것이다. 모델을 검증하기 위하여 일축과 이축의 하중을 받는 콘크리트 요소에 대하여 유한요소해석을 하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권4호
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• pp.284-295
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• 2012

본 연구에서는 암석 절삭 장비의 마모에 직접적인 영향을 주는 인자인 암석의 마모도(abrasiveness) 측정에 관한 연구를 수행하였다. 몇 가지 방법 중 세르샤 마모 시험(Cerchar abrasiveness test)을 통하여 암석의 마모도에 영향을 미치는 인자를 확인하고 효율적인 시험을 수행하기 위한 조건들을 연구하였다. 국내 19종 암석에 대한 시험 결과를 통하여, 세르샤 마모 지수(CAI, Cerchar Abrasiveness Index)에 영향을 미치는 암석의 역학적 물성(단축압축강도, 간접인장강도, 탄성계수, 포아송비, 공극률, 쇼어경도)과의 상관관계를 찾아보았고 X선 회절 분석을 통하여 암석의 구성 광물 중 마모도에 가장 큰 영향을 미치는 석영 함량, 등가 석영 함량과의 관계도 확인하였다. 그 결과로 암석의 입자 결합 특성보다 광물의 특성이 CAI에 영향을 더 미치는 것으로 관찰되었고, 단축압축강도와 등가 석영함량의 함수로 CAI를 예측하는 모델을 제시하였으며 핀의 경도가 커질수록 CAI값이 선형적으로 작아짐을 확인하였다. 수치해석적 연구를 통해 세르샤 마모 시험을 모사한 결과 초기 긁힘 거리에서 대부분의 마모가 발생함을 확인하였고 하중이 증가할수록 CAI값이 증가함을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제46권3호
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• pp.306-312
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• 2009

The size of various alumina ceramics used in semiconductor and display industry is also required to increase with increase in wafer and panel size. In this research, large alumina ceramics was fabricated by filter pressing of alumina slurry using commercial powder and thereafter sintering at $1600^{\circ}C$ in gas furnace. The characteristics of large alumina ceramics thereby were compared to those of small alumina ceramics prepared by pressure forming such as uniaxial pressing and CIP. Careful control of properties of alumina slurry and filter pressing made the fabrication of large alumina ceramics possible, and its characteristics were equivalent to those of small alumina ceramics. The large alumina ceramics, prepared by sintering the green body of 63% relative density at $1600^{\circ}C$, exhibited both dense microstructure corresponding to 98.5% of relative density and 99.8% of high purity as in starting powder.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.35-40
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• 2001

The exact solution of strength of reinforced concrete RC columns subjected to axial compression combined with biaxial bending needs trial and adjustment procedure to find the depth and inclination of the neutral axis. Thus, approximate methods of analysis and design for biaxial bending are used in practice. Load contour interprets the relation of biaxial bending and equivalent uniaxial bending by u factor which is related to material properties and column shapes. The purpose of this study is to investigate the behavior of high strength RC columns subjected to the combined axial compression and biaxial bending. Fifteen test specimens with dimensions of 200mm$\times$200mm and 4-Dl3 longitudinal steel were examined. The variable of the test is compressive strength of concrete (350, 585, 650kgf/$cm^{2}$), compression load ratio (0.2$P_{o}}$, 0.35$P_{o}}$, 0.5$P_{o}}$), and inclination of loading ($\theta$=0, 22.5, $45^{\circ}$). Test results of coefficient $\alpha$ depending on the compressive strength of concrete are compared with ACI code.