• Smart Structures and Systems
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• 제30권3호
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• pp.221-237
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• 2022

This paper is concerned with nonlinear modeling and efficient numerical simulation of electrostrictive materials and structures. Two types of such materials are considered: relaxor ferroelectric ceramics and electrostrictive polymers. For ceramics, a geometrically linear formulation is developed, whereas polymers are studied in a geometrically nonlinear regime. In the paper, we focus on constitutive modeling first. For the reversible constitutive response under consideration, we introduce the augmented Helmholtz free energy, which is composed of a purely elastic part, a dielectric part and an augmentation term. For the elastic part, we involve an additive decomposition of the strain tensor into an elastic strain and an electrostrictive eigenstrain, which depends on the polarization of the material. In the geometrically nonlinear case, a corresponding multiplicative decomposition of the deformation gradient tensor replaces the additive strain decomposition used in the geometrically linear formulation. For the dielectric part, we first introduce the internal energy, to which a Legendre transformation is applied to compute the free energy. The augmentation term accounts for the contribution from vacuum to the energy. In our formulation, the augmented free energy depends not only on the strain and the electric field, but also on the polarization and an internal polarization; the latter two are internal variables. With the constitutive framework established, a Finite Element implementation is briefly discussed. We use high-order elements for the discretization of the independent variables, which include also the internal variables and, in case the material is assumed incompressible, the hydrostatic pressure, which is introduced as a Lagrange multiplier. The elements are implemented in the open source code Netgen/NGSolve. Finally, example problems are solved for both, relaxor ferroelectric ceramics and electrostrictive polymers. We focus on thin plate-type structures to show the efficiency of the numerical scheme and its applicability to thin electrostrictive structures.

• Wind and Structures
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• 제34권2호
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• pp.199-213
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• 2022

The current study investigates the dynamic effects in the tornado-structure response of an aeroelastic self-supported lattice transmission tower model tested under laboratory simulated tornado-like vortices. The aeroelastic model is designed for a geometric scale of 1:65 and tested under scaled down tornadoes in the Wind Engineering, Energy and Environment (WindEEE) Research Institute. The simulated tornadoes have a similar length scale of 1:65 compared to the full-scale. An extensive experimental parametric study is conducted by offsetting the stationary tornado center with respect to the aeroelastic model. Such aeroelastic testing of a transmission tower under laboratory tornadoes is not reported in the literature. A multiaxial load cell is mounted underneath the base plate to measure the base shear forces and overturning moments applied to the model in three perpendicular directions. A three-axis accelerometer is mounted at the level of the second cross-arm to measure response accelerations to evaluate the natural frequencies through a free-vibration test. Radial, tangential, and axial velocity components of the tornado wind field are measured using cobra probes. Sensitivity analyses are conducted to assess the variation of the structural dynamic response associated with the location of the tornado relative to the lattice transmission tower. Three different layouts representing the change in the orientation of the tower model relative to the components of the tornado-induced loads are considered. The structural responses of the aeroelastic model in terms of base shear forces, overturning moments, and lateral accelerations are measured. The results are utilized to understand the dynamic response of self-supported transmission towers to the tornado-induced loads.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.21-28
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• 2022

TMD는 다른 진동제어장치에 비해 구조가 단순하며, 구조물에 발생하는 정형화된 형태의 진동에 우수한 제어성능을 보인다. 그러나 다른 제어장치에 비하여 진동제어범위가 좁아 예상치 못한 외부하중으로 인하여 발생하는 진동주기에는 취약하다. 본 연구에서 개발된 ETMD는 Mass를 전자석으로 구성하여 전류를 공급할 때 자기장이 형성됨과 동시에 마찰판과의 마찰력을 상승시켜 Mass의 거동을 순간적으로 제어한다. 개발된 ETMD의 제어성능 평가를 위하여 모형 단순보 교량 중앙에 ETMD를 설치한 후 중앙부 최대 수직변위가 발생하는 3.02Hz 조건으로 강제 진동을 발생시켜 휨거동 제어실험을 수행하였다. 실험결과 ETMD는 중앙부 최대 수직변위가 발생하는 3.02Hz에서 변위 감쇠율이 57.51%로 우수한 제어성능을 발휘하며 그 외에 진동주기에도 안정적인 제어성능을 보이는 것을 확인하였다.

• Journal of Platform Technology
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• 제11권3호
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• pp.56-67
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• 2023

최근 데이터 기반 산업계의 오랜 숙원이었던 개인정보 비식별화가 2020년 8월 데이터3법[1]이 개정되어 명시화 되었다. 4차 산업시대의 원유[2]라 불리는 데이터를 산업 분야에서 활성화할 수 있는 기틀이 되었다. 하지만, 일각에서는 비식별개인정보(personally non-identifiable information)가 정보주체의 기본권 침해를 우려하고 있는 실정이다[3]. 이에 개인정보 비식별화 자동화 도구인 Batch De-Identification Tool을 개발 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 첫 번째로, 학습용 데이터 구축을 위해 사람 얼굴(눈, 코, 입) 및 다양한 해상도의 자동차 번호판 등을 라벨링하는 이미지 라벨링 도구를 개발하였다. 두 번째로, 객체 인식 모델을 학습하여 객체 인식 모듈을 실행함으로써 개인정보 비식별화를 수행할 수 있도록 하였다. 본 연구의 결과로 개발된 개인정보 비식별화 자동화 도구는 온라인 서비스를 통해 개인정보 침해 요소를 사전에 제거할 수 있는 가능성을 보여주었다. 이러한 결과는 데이터 기반 산업계에서 개인정보 보호와 활용의 균형을 유지하면서도 데이터의 가치를 극대화할 수 있는 가능성을 제시하고 있다

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.127-132
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• 2002

Recent deepwater offshore structures in Gulf of Mexico utilize butt welded tubular joints. Application of welded tubular joint includes tendons, production risers, and steel catenary risers. Fatigue life assessment of these joints becomes more critical because the structures to which they are attached are allowed to undergo cyclic and sometimes large displacements around an anchored position. Estimating the fatigue behavior of these tubular members in the design stage is generally conducted by using S-N curves specified in the codes and standards. Applying the stress concentration factor of the welded structure to S-N approach often results in very conservative assessment because the stress field acting on the tubular has a non-uniform distribution through the thickness. Fracture mechanics and fitness for service (FFS) technology have been applied in the design of the catenary risers. This technology enables the engineer to establish proper requirements on weld quality and inspection acceptance criteria to assure satisfactory structural integrity during its design life. It also provides guidance on proper design curves to be used and a methodology for accounting for the effects of non-uniform stress distribution through the wall thickness. An attempt was made to develop set of S-N curves based on fracture mechanics approach by considering non-uniform stress distribution and a threshold stress intensity factor. Series of S-N curves generated from this approach were compared to the existing S-N curves. For flat plate butt joint, the S-N curve generated from fracture mechanics matches with the IIW class 100 curve when initial crack depth was 0.5 mm (0.02"). Similar comparison with API X′ was made for tubular joint.. These initial crack depths are larger than the limits of inspection by current Non-destructive examination (NDE) means, such as Automatic Ultrasonic Inspection (AUT). Thus a safe approach can be taken by specifying acceptance criteria that are close to limits of sizing capability of the selected NDE method. The comparison illustrates conservatism built into the S-N design curve.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.37-43
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• 2006

이 연구는 선박을 정착하기 위하여, 해성점토에 관입된 앵커 및 닻줄의 변형, 인장력 및 지반거동을 해석할 수 있는 방법에 대한 연구로써, 앵커와 닻줄을 multi-segment로 나누어, 일차원 유한 요소 해석을 하였다. 각 element와 지반거동에 대한 힘과 모멘트의 평형조건을 만족시키면서, 앵커와 닻줄의 변형과 인장력을 해석하는 방법으로, 앵커 및 선박 상판에서 구할 수 있는 특정경계조건을 구한 후, 지속적인 반복작업을 이용하여 각 element의 변형과 인장력을 구하는 방법을 채택하였다. 이러한 연구결과는 앵커 및 닻줄이 사용된 해양구조물의 설계 및 시공에 반영될 수 있으며, 이 연구의 예측결과는 실제 현장 건ta와 비교 분석되었으며, 비교를 위한 항목으로는 anchor의 지지력, 닻줄길이, 선박에 연결된 닻줄의 각도 및 인장력 등이 사용되었다. 각 항목의 비교결과, 실제 현장 data와 상당히 일치하여, 이 방법으로 지반 및 선체의 거동을 예측할 수 있다는 것이 증명되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.121-129
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• 2008

본 논문에서는 기존 공장제작 콘크리트 팽이기초가 갖는 문제점들을 해결 보완하기 위해 개발된 현장타설 팽이기초의 거동특성을 검토하고자, 현장재하시험 결과를 근거로 팽이기초의 수치해석 모델링을 하였으며, 구성된 수치해석 모델을 이용하여 기초형식 및 형상 변화에 따른 거동특성을 비교 분석하였다. 수치해석 결과, 현장타설 팽이기초 (In-situ TBF)는 전단활동파괴면이 더 깊고 넓게 형성되어 지반파괴에 대한 저항력이 증가하게 되고, 이로 인해 지지력이 향상되는 것을 확인 할 수 있었다. 기초의 형상에 따른 효과는 원추부에 의한 것 보다는 말뚝부에 의한 효과가 더 큰 것으로 나타났으며, 원추부와 말뚝부가 조합되어 이루어진 팽이기초 형상이 가장 큰 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 말뚝부의 길이를 증가시키면서 해석을 수행한 결과, 현재 사용되고 있는 팽이기초말뚝부의 길이가 효율적 크기라는 것을 확인 할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.117-125
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• 2023

본 논문에서는 복합소재 적층 구조물의 열-기계적 거동을 효과적으로 예측할 수 있는 8절점 판 요소 기반 전산해석 기법을 제안하고자 한다. 횡방향 수직 변형이 고려된 개선된 일차전단변형이론을 바탕으로 유한요소 정식화를 수행하였으며, 독립적으로 가정되는 변위장 및 응력장 사이의 타당한 수학적 관계식을 도출함으로써 해석 결과의 정확도와 계산 과정의 효율성을 동시에 향상시키고자 하였다. 또한, 횡 방향 변위장의 개선을 통해 횡 방향 수직 변형을 효과적으로 고려함으로써, 복합소재 적층 구조물의 열적 거동 예측 과정에서의 신뢰성을 확보하고자 하였다. 수치 예제로써 열-기계 하중을 받는 2차원 복합소재 적층평판을 고려하였으며, 3차원 탄성해 및 참고문헌에서 활용 가능한 해석 결과와의 비교, 검토를 통해 제안된 유한요소 해석 기법의 성능을 검증하였다.

• 천문학회지
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• 제55권1호
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• pp.11-22
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• 2022

We introduce the Transformable Reflective Telescope (TRT) kit that applies an aluminum profile as a base plate for precise, stable, and lightweight optical system. It has been utilized for optical surface measurements, developing alignment and baffle systems, observing celestial objects, and various educational purposes through Research & Education projects. We upgraded the TRT kit using the aluminum profile and truss and isogrid structures for a high-end optical test device that can be used for prototyping of precision telescopes or satellite optical systems. Thanks to the substantial aluminum profile and lightweight design, mechanical deformation by self-weight is reduced to maximum 67.5 ㎛, which is an acceptable misalignment error compared to its tolerance limits. From the analysis results of non-linear vibration simulations, we have verified that the kit survives in harsh vibration environments. The primary mirror and secondary mirror modules are precisely aligned within 50 ㎛ positioning error using the high accuracy surface finished aluminum profile and optomechanical parts. The cross laser module helps to align the secondary mirror to fine-tune the optical system. The TRT kit with the precision aluminum mirror guarantees high quality optical performance of 5.53 ㎛ Full Width at Half Maximum (FWHM) at the field center.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.677-687
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• 2006

크리깅 보간법은 지구통계학 분야에 주로 사용되는 보간법의 하나이다. 이 방법은 실험적 베리오그램과 이론적 베리오그램의 작성과 크리깅 보간법의 정식화에 관한 연구를 포함하고 있다. 종래의 응력복구를 위한 최소제곱법과 대조적으로, 가우스적분점에서의 응력데이타로부터 준정해를 얻기 위해 가중 최소제곱법에 기초를 둔다. 즉, 동일한 가중치를 사용하는 종래의 방식들과는 달리 가우스적분점에서의 응력값의 보간을 위하여 베리오그램 모델링을 통한 가중치가 결정된다. 한편, 분할된 요소망에 Zienkiewicz와 Zhu에 의해 제안된 SPR기법에 기초를 둔 사후오차평가를 통해 p-차수를 균등 또는 선택적으로 증가시키는 자동체눈 방식이 도입되었다. 이 방법의 정당성을 보기위해 인장력을 받는 개구부를 갖는 평판문제를 해석하였다. 또한, 기존의 최소제곱법과의 비교를 통한 크리깅보간법의 정당성을 보여 주었다.