• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.7-13
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• 2019

본 연구에서는 이종경량재료의 마찰교반용접을 모사할 수 있는 유한요소 해석모델을 개발하고, 이를 통해 기초분석과 실용적 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Coupled Eulerian Lagrangian 에 기반한 유한요소모델을 구성하였으며, 해석 모델은 외연적 시간적분을 이용하여 열-온도, 변위-응력 물리계로 이루어진 다중 물리계를 복합적으로 계산하며, 용접툴 표면과 피용접 재료 간 마찰, 극심한 소성변형으로 인한 열에너지 발생, 그리고, 밑면을 통한 열에너지 소산 등 열발생원과 열전달 메카니즘이 모두 고려되었다. Al6061T6와 AZ61 판재의 맞대기용접을 고려하였으며, 주요 용접변수인 용접 속도와 용접툴 회전속도를 변화시킨 세 가지 조건에 대해 해석을 실시하였다. 각 해석은 피용접물의 온도분포, 결함의 분포, 소성변형률 분포가 출력이 가능하였다. 구축한 모델을 이용한 해석 결과 알루미늄보다는 마그네슘부에서 더 높은 온도가 발생하였으며, 회전속도가 커질수록 최대 온도가 증가하기보다는 알루미늄쪽으로 높은 온도가 분산되어 가는 경향을 보였다. 또한, 회전속도가 커질수록 피용접물 재료가 위로 올라오는 플래시 결함의 경향 예측이 가능하였으나, 툴 주변 결함 형성예측은 메시가 세밀하지 못하여 정확한 결과를 산출하기에는 부족하다고 볼 수 있다. 본 모델은 마찰교반용접 중 발생 가능한 여러 물리계의 여러 물리적 현상을 실제에 가깝게 반영하고 있으며, 실험적으로 밝히기 어려운 기초 분석에 응용될 수 있으나, 1달이 넘는 해석소요시간을 감안하면 실용적으로 최적의 용접조건 도출에 응용되기는 어렵다고 판단된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권3호
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• pp.44-51
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• 2016

This paper presents the characteristics of the energy absorption in an expansion tube type impact absorber that is applied to a high weight drop tester and the use of a response surface methodology to predict the impact energy absorption. In order to identify the characteristics of the energy absorption, a set of finite element analysis was conducted with Abaqus Explicit. Moreover, the ISCD-II sampling method and a first order polynomial were used to build a response surface. As a result, we demonstrated that the impact energy could be controlled by four main design variables, namely an expansion pipe's thickness, inner radius, pressing die's expansion angle and expansion ratio. Additionally, we observed the relationship between the four main design variables and the impact energy absorbing time, displacement, and maximum impact force.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권3호
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• pp.309-318
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• 2018

Buckling Restrained Braced (BRB) frames have been widely used as an efficient seismic load resisting system in recent years mostly due to their symmetric and stable hysteretic behavior and significant energy dissipation capacity. In this study, to provide a better understanding of the behavior of BRB frames with various beam-column connections, a numerical study using non-linear finite element (FE) analysis is conducted. All models are implemented in the Abaqus software package following an explicit formulation. Initially, the results of the FE model are verified with experimental data. Then, diverse beam-column connections are modeled for the sake of comparison from the shear capacity, energy dissipation and frame hysteresis behavior points of view until appropriate performance is assessed. The considered connections are divided into three different categories: (1) simple beam-column connections including connection by web angle and connection by seat angle; (2) semi-rigid connection including connection by web and seat angles; and (3) rigid beam-column connections by upper-lower beam plates and beam connections with web and flange splices. Results of the non-linear FE analyses show that these types of beam-column connections have little effect on the maximum story drift and shear capacity of BRB frames. However, the connection type has a significant effect on the amount of energy dissipation and hysteresis behavior of BRB frames. Also, changes in length and thickness of the angles in simple and semi-rigid connections and changes in length and thickness of plates in rigid connections have slight effects (less than 4%) on the overall frame behavior.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1577-1583
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• 2012

횡방향 관통 효율 강화 탄체(PELE)는 기폭장치가 없는 새로운 개념의 발사체이다. PELE 는 배면이 닫혀있는 고밀도 피복과 저밀도 충전재로 구성되어있다. PELE 의 폭발 특성을 연구하기 위해 AUTODYN-3D code 를 이용하여 발사체와 표적체의 모델을 구축하였다. PELE 의 의해 알루미늄-2024 합금 표적체를 천공하는 과정을 시뮬레이션으로 구현하였으며 또한 다양한 내부 충전재에 의해 분산되는 표적체의 파편 특성도 연구하였다. PELE 파편의 유한요소해석은 AUTODYN-3D code 의 추계학적 파괴기준을 사용하여 구현되었다. 내부 충전재의 팽창으로 인해 파편은 속도를 얻으며 횡방향으로 분산된다. 따라서 손상영역의 범위가 증강한다. 관통 및 횡방향 분산 과정에서 생성되는 파편은 내부 충전재의 충격 압력에 따라 그 양과 형태가 다른 것으로 나타났다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제5권1호
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• pp.116-131
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• 2013

The resistance performance of an icebreaking cargo vessel in pack ice conditions was investigated numerically and experimentally using a recently developed finite element (FE) model and model tests. A comparison between numerical analysis and experimental results with synthetic ice in a standard towing tank was carried out. The comparison extended to results with refrigerated ice to examine the feasibility of using synthetic ice. Two experiments using two different ice materials gave a reasonable agreement. Ship-ice interaction loads are numerically calculated based on the fluid structure interaction (FSI) method using the commercial FE package LS-DYNA. Test results from model testing with synthetic ice at the Pusan National University towing tank, and with refrigerated ice at the National Research Council's (NRC) ice tank, are used to validate and benchmark the numerical simulations. The designed ice-going cargo vessel is used as a target ship for three concentrations (90%, 80%, and 60%) of pack ice conditions. Ice was modeled as a rigid body but the ice density was the same as that in the experiments. The numerical challenge is to evaluate hydrodynamic loads on the ship's hull; this is difficult because LS-DYNA is an explicit FE solver and the FSI value is calculated using a penalty method. Comparisons between numerical and experimental results are shown, and our main conclusions are given.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.411-418
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• 2015

본 연구는 섬유혼입률 및 패널 두께가 구형비상체 충격에 의한 강섬유보강 콘크리트(SFRC) 패널의 손상특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실시되었다. 실험체는 $200{\times}200mm$의 각형 패널로 계획하였으며, 두께는 30 및 50 mm로 설정하였다. 비상체는 직경 20 mm의 강재이며, 속도는 350 m/s로 실험을 실시하였다. 또한 본 연구에서는 SFRC의 역학적 특성과 내충격 성능의 상호관계를 평가하였다. SFRC의 역학적특성은 압축강도, 파괴계수 및 재료의 인성을 평가하였다. 비상체 충격에 의한 패널의 전면손실률은 압축인성이 증가함에 따라 감소하였고, 파괴계수 및 휨인성이 향상됨에 따라 배면손실률이 감소하는 것으로 나타났다. 강섬유보강 콘크리트의 동적특성 평가를 위하여, 상용 프로그램인 ABAQUS/Explicit를 사용하여 유한요소해석을 실시하였다. 해석결과 파괴양상이 유사한 경우 전면 및 배면손실률을 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 전산구조공학
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• 제7권3호
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• pp.95-103
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• 1994

원자력발전소 부품중 안전과 관련된 구조물은 지진하중하에서 그 건전성을 유지하도록 설계되어야 한다. 그중 원자로내부구조물부품은 1차 내진분류에 속하는 것으로써 지진하중하에서의 건전성이 발전소 안전과 경제적인 관점에서 매우 중요하다. 지금까지 이러한 원자로내부구조물의 모델링에 대해서는 여러 사람들에 의해 연구되고 발표되었으나, 본 논문에서는 국내 발전소 중에서 Turn-jey base로 건설되어 이미 가동 중에 있는 영광 1&2호기의 원자로내부구조물에 대한 안전정지지진하의 거동을 Global Beam Model이라는 단순화된 모델을 이용하여 분석하였다. 이 모델의 설정을 위해서 주요부품들을 double pendulum의 보요소로 표현하였고, 이들 주요부품들의 특성해석을 범용유한 요소해석 코드인 ANSYS에 의해 구하여 이를 상부 및 하부에서 간격을 갖는 비선형 스프링으로 모델링하였다. 또한 이 비선형 스프링뿐만아니라 원자로용기와 원자로내부구조물부품들 사이의 유체동적현상을 묘사한 유체동력학적 coupling에 의해 pendulum의 보요소를 서로 연결시켜 모델링을 하였다. 가진자료인 안전정지하중은 영광 1&2호기의 원자로용기 지지부에 가해지는 응답스펙트럼을 시간이력함수로 바꾸었으며, 이 모델과 간진 하중을 가지고 비선형해석 code인 KWUSTOSS의 explicit Runge-Kutta-Gills algorithm을 이용하여 적분을 수행하므로써 안전정지지진하의 원자로 내부구조물에 대한 거동을 구하여 이 구조물의 주요부품에 대한 내진검증 및 구조물 내부에 있는 핵연료집합체의 내진 해석을 위한 입력자료를 확보할 수 있었다. 그리고 본 연구에서 사용된 Globa Beam Model의 간편성 및 효율성과 explicit Runge-Kutta-Gills algorithm에 대한 경제성을 확인할 수 있었다.파악되었 다. 그 외에도 '옥외공간이용 편리'(outdoor or recreation convenience)와 ' 이웃만족'(satisfaction with neighbors), 그리고 '주거환경 유형'(building type, building arrangement type)등도 유의한 인과적 관련을 보이므로써, 기존 문헌들이 제시하고 있는 것보다 훨씬 다양한 변수들이 다양한 경로를 통해 거주자 시각만족의 영향인자가 될 수 있는 가능성을 제시하고 있다. 가설 변수의 하나인 '길찾기의 난이 정도'(difficulty of way-finding)와 종 속변수간에 유의한 관련도가 나타나지 않은 이유로 길찾기 변수가 '시각만 족'보다는 거주자의 '안전만족'(safety)과 관련된 변수일 가능성도 아울러 지적되었다. 본 연구의 결과로부터, 주거 계획 및 설계분야 그리고 추후 관 련 연구 분야를 위한 여러 제안들이 제시되었다.에 관한 국가 규격은 국제 규격에서 저술한 바와 같이 특별히 규정된 것이 없고 VDE(Verband Deutscher Elektrotechniker: 서독전기기술 협회)와 SAE(Society of Automotive Engi- neers: 자동차 기술자 협회)에서 비교적 활발하고 Jaso(Japanese Automobile Standards Organization: 일본 자동차 표준협회)에서 많이 진행중에 있다. 본 고에서는 자동차의 전자제어에 따른 잡음 발생 요인과 전자파 간섭 관련 자동차 규격과 시험평가 방법에 대해 간단히 소개 하였다.저하에 저해요인으로서가 아니라, 인위적이던 자연적이던 간에 아들만 두면 단산하는 현행의 출산풍토하에서는 남아선호관이 오히려 출산력저하에 결정적으로 작용하고 있다고 하겠다. 태아의 성 판별을 통한 선택적 인공임신중절의 건수는 1990년 한해에

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.535-546
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• 2010

최근 교량구조물의 증가와 더불어 차량 및 선박과 시설물 간의 충돌사고가 발생할 확률이 높아지고 있다. 특히 교량을 구성하는 상부구조와 하부구조 중에서 충돌에 의한 영향은 주로 교각 등의 하부구조가 받을 가능성이 크다. 교각에 차량 혹은 선박이 충돌하게 되면 교량 하부구조에 국부적인 손상을 유발하게 되며, 충돌사고는 훨씬 더 순간적이고 강한 물리적인 질량의 충돌을 동반할 수 있으며, 극단적인 경우 상부구조의 붕괴까지 유발할 수 있다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 구조물인 교량의 교각과 같은 압축부재에 대한 설계 시 차량 등에 의한 충돌을 고려하고, 차량 충돌하중에 의한 손상지수를 정량적으로 평가하기 위해서 기존의 설계방법을 개선하고 새로운 구조물의 저항성능 평가방법을 정립하기 위하여 동적유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 교각단면, 차량의 충돌각에 따른 충격도, 축력 및 축력비, 콘크리트 강도, 주철근비와 횡방향 철근, 세장비 등을 변화시켜 케이스별 해석을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 콘크리트 구조물의 거동해석 및 설계기법을 Bayesian 통계방법을 이용한 만족도 곡선을 통해 충격하중을 받을 시의 성능 기반형 저항성능 평가방법을 개발하였으며, 이는 실제 충격하중에 의한 구조물의 방호성능 및 설계 시에 적절하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.117-124
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• 2010

현재까지 소형항공기의 조류충돌 문제는 상대적으로 낮은 비행속력과 개인용 목적의 운용 탓에 항공기 개발 및 운용 시의 중요 문제로 다루어지지 않았다. 따라서 일반적으로 FAR 23의 커뮤터급이나 FAR 25급 중, 대형 항공기와 달리 조류충돌에 대한 안전성 입증 규정이 적용되지 않았던 게 사실이다. 그러나 지점 간 운송수단인 에어택시(Air-taxi)로의 활용과 충격에 상대적으로 취약한 복합재료의 구조재료로의 적용이 확대된 VLJ(Very Light Jet)의 급격한 수요 증가에 대한 예측은 FAR 23 일반 및 실용기급 항공기의 조류충돌에 대한 안전성 향상에 대한 필요성을 증대시키는 원인으로 작용할 것이다. 본 연구는 복합재로 제작된 주익의 조류충돌 안전성 및 구조효율성을 평가하기 위해 복합재와 금속재가 적용된 소형항공기의 주익 앞전의 조류 충돌시의 안전성에 대한 외연적 유한요소 해석 결과를 비교하는 과정을 담고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.293-303
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• 2012

최근 건설기술의 발전에 따라 구조물이 대형화, 고층화, 장대화되고 있으며, 동시에 다양한 기능을 수행하고 있다. 그러나 요즘 들어 그 빈도수가 증가하고 있는 충돌 사고나 테러에 의한 폭발, 화재 등에 의한 극한하중이 상기의 구조물에 작용할 경우, 구조물의 손상뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 정도가 상당히 커질 수 있다. 특히, 충격이나 폭발하중은 구조물에 작용하는 압력 또는 하중이 매우 짧은 시간에 발생하게 되고, 이러한 하중을 받는 구조물은 준-정적(quasi-static) 하중을 받는 구조물과는 다른 응답을 나타내게 되며 반드시 변형률 속도와 손상 효과를 고려해서 설계가 이루어져야 한다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 향상을 위해서 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하고, 두 가지 종류의 FRP 시트를 인장부에 보강하여 저속 충격하중에서의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 FRP 시트를 인장부에 보강할 경우에 최대 충격하중 및 소산에너지, 파괴 시의 타격 횟수가 증가하였으며, 최대 처짐 및 회전각은 감소하여 충격저항성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추후 극한하중에 노출될 수 있는 주요 시설물의 설계 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이 논문에서는 두 가지 종류의 FRP 시트로 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 저속 충격하중에서의 동적응답을 해석하기 위하여 외연적 시간적분에 기초한 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며, 해석 결과 오차율 5% 이내로 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.