• 대한치과교정학회지
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• 제31권4호
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• pp.425-438
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• 2001

이 연구는 3차원 유한요소법을 이용하여 상악 6전치부에 피질골 절단술을 시행한 경우와 시행하지 않은 경우에서 상악 6전치부를 하나의 단위로 하여 다양한 후방견인력을 가하였을 때 상악 6전치의 초기 치아이동을 통하여 저항중심의 수직적 위치를 계측, 비교하고 저항중심의 변화양상을 관찰하며, 힘의 크기변화에 따른 저항중심의 위치변화양상을 분석하기 위하여 시행되었다. 상악 6전치와 치주인대 및 치조골의 3차원 유한요소모델을 제작한 후, 상악 6전치부에 부착된 설측장치와 이 장치가 부착된 치아군을 한 개의 견고한 연결체로 가정하였다. 유한요소모델에서 사용된 전체요소의 수는 14,584개, 전체 절점의 수는 17,292 개였고, 힘 체계의 분석을 위해 미국 Swanson Analysis System사의 범용 유한요소 프로그램 인 ANSYS(Ver. 5.5A)를 사용하였다. 저항중심은 힘이 가해질 때 치아가 평행 이동될 수 있는 힘의 적용부위라 정의하고, 설측 장치에서 연장된 Extension arm의 7개의 Level에 편측당 각각 200 gm, 250 gm, 300 gm, 350 gm의 설측 후방견인력을 가하였을 때 치아의 절단연과 치근첨에서의 변위를 읽어 평행이동이 일어나는 위치를 복원법으로 계산하여 저항중심의 위치를 계측, 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 상악 6전치부의 초기치아이동에서 저항중심의 수직적 위치는 Level 4와 Level 5사이, 즉 치경부에서 치근단 쪽으로 6.76 mm, $44.32\%$ 떨어진 거리에 위치하였다. 2. 피질골 절단술 시행후, 상악 6전치부의 후방 견인시 저항중심의 수직적위치는 Level 4와 Level 5사이, 즉 치경부에서 치근단 쪽으로 7.09 mm, $46.38\%$ 떨어진 거리에 위치하였다. 3. 후방견인력의 크기가 커짐에 따라 치아의 변위량은 커졌으나, 피질골 절단술 시행 유무에 관계없이 후방견인력의 크기변화는 저항중심의 수직적 위치에 별다른 영향을 미치지 않았다. 4. 피질골 절단술 시행시에 저항 중심의 수직적 위치는 치근단 쪽으로 이동하였고, 그 변위량은 피질골 절단술 시행 시가 컸다. 이상의 결과로 볼 때 상악 6전치부 후방견인시 저항중심의 수직적 위치는 치경부에서 치근단 쪽으로 치근길이의 $44.32\%$ 떨어진 거리에 위치하였고, 피질골 절단술 시행시에 저항중심의 수직적 위치는 치경부에서 치근단 쪽으로 치근 길이의 $46.38\%$ 떨어진 거리에 위치하여 피질골 절단술 시행하지 않은 경우보다 치근단 쪽으로 이동되었으며, 후방견인력의 크기 변화에 따라 저항 중심의 수직적 위치는 변하지 않았다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권3호
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• pp.178-187
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• 2006

본 연구는 고정원 보강을 위하여 사용하는 교정용 미니임플랜트의 직경 및 식립각도에 따른 응력 분포 양상을 알아보기 위하여 시행되었다. 미니임플랜트의 직경 및 피질골 표면에 대한 식립각도에 따른 응력 분포 양상을 관찰하기 위하여 $15{\times}15{\times}20mm^3$의 육면체에서 식립되는 피질골의 두께를 1.0 mm로 하였으며, 미니임플랜트의 길이를 8.0 mm로 고정하고 직경은 1.2 mm, 1.6 mm와 2.0 mm, 식립각도는 피질골 표면에 대해 $90^{\circ},\;75^{\circ},\;60^{\circ},\;45^{\circ}$ 및 $30^{\circ}$인 3차원 유한요소 모델로 제작한 다음, 미니임플랜트 두부중심에 각도 변화 평면에 대하여 수직 방향으로 200 gm의 수평력을 가하여 응력 분포 양상과 크기를 3차원 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 비교하였다. 골에 나타나는 최대 응력은, 식립각도와 무관하게 미니임플랜트의 직경이 증가할수록 응력이 감소하였고, 대부분의 응력이 피질골에서 흡수되었다. 또한 미니임플랜트의 직경이 증가하고 식립각도가 감소함에 따라 피질골과 접촉면적이 유의성 있게 증가하였으나, 피질골에 나타나는 최대응력은 식립각도 보다 피질골 표면과 접촉하는 미니임플랜트 위치가 더 유의한 연관성을 가졌다. 이상의 결과는 미니임플랜트 사용 시 골내 응력 분포는 식립각도의 감소보다는 미니임플랜트 직경 증가와 미니임플랜트와 피질골 표면의 접촉위치가 미니임플랜트의 유지 및 안정성에 영향을 주므로 미니임플랜트의 식립 시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 생각된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제30권2호
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• pp.127-142
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• 2000

임상에서 다양하게 사용되는 Multiloop Edgewise Arch Wire(MEAW)는 구치부 치아의 치축 직립을 위해 II급 고무줄이나 수직고무줄과 함께 사용된다. 이때 tip back bend의 정도는 각 환자의 구치치축의 근심경사의 정도에 따라 가감이 결정되나 이 장치가 실제 치근막에서 어떤 효과를 나타내는지 정확히 알려진 바는 없다. 이에 저자는 MEAW의 역학적 효과를 알아보기 위해 tip back bend의 정도를 변화시킨 후 II급 고무줄, 수직고무줄을 적용시켜 유한요소법을 통해 치근막에서 발생되는 응력의 분포와 크기를 정량적으로 비교, 관찰하여 장치의 역계를 이해하고 치료효과를 예측해 보고자 실험을 고안하였다. 발치나 교정치료의 경험이 없는 25세 남자 정상교합자를 대상으로 컴퓨터 단층촬영을 시행하여 얻은 방사선필림을 기초로 하여 유한요소 상악치아모델과, 치근막모델을 제작하였으며 여기에 beam element로 제작된 MEAW의 tip back bend를 5도, 10도, 15도로 달리하여 II급 고무줄 및 수직고무줄을 적용시켜 각 치근막에서의 압축, 인장력의 분포와 응력의 크기를 상호 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. MEAW에 tip back bend를 5도, 10도, 15도로 부여하고 II급 고무줄이나 수직고무줄을 적용시켰을때 전체 치근막에 나타나는 압축, 인장의 분포는 II급 고무줄, 수직고무줄 각각의 경우에서 tip back bend의 정도에 상관없이 유사한 양상을 나타냈다. 2. 각 치아의 치근막에 나타난 압축, 인장력의 크기는 5도,10도의 경우보다 15도 tip back bend 부여시 더 크게 나타났다. 3. 제1, 2대구치 원심측 치근막에서는 압축력이 나타났으며 특히 제2대구치 치근막의 압축부위가 제1대구치 치근막 압축부위보다 더 넓고 압축력의 크기도 더 크게 나타났다. 또한 tip back bend 정도가 클수록 압축력도 크고 압축부위도 더 넓게 나타났다. 4. 대구치 치근막의 압축력은 소구치 치근막의 압축력보다 상대적으로 더 작게 나타났다. 5. II급고무줄과 수직고무줄 적용 시를 비교해 보면 수직고무줄 장착시 전치부 치근막에 인장력이 더 넓게, 그 크기는 더 작게 나타났다. 반면에 구치부 치근막에 나타나는 응력의 분포와 크기는 별 차이를 보이지 않았다. 5. 전치부 치근막 인장부위에서 인장력은 견치에서 제일 컸다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제1권2호
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• pp.211-230
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• 2008

Owing to the growing size of the eigenvalue problem and the growing number of eigenvalues desired, solution methods of iterative nature are becoming more popular than ever, which however suffer from low efficiency and lack of proper convergence criteria. In this paper, three efficient iterative eigenvalue algorithms are considered, i.e., subspace iteration method, iterative Ritz vector method and iterative Lanczos method based on the cell sparse fast solver and loop-unrolling. They are examined under the mode error criterion, i.e., the ratio of the out-of-balance nodal forces and the maximum elastic nodal point forces. Averagely speaking, the iterative Ritz vector method is the most efficient one among the three. Based on the mode error convergence criteria, the eigenvalue solvers are shown to be more stable than those based on eigenvalues only. Compared with ANSYS's subspace iteration and block Lanczos approaches, the subspace iteration presented here appears to be more efficient, while the Lanczos approach has roughly equal efficiency. The methods proposed are robust and efficient. Large size tests show that the improvement in terms of CPU time and storage is tremendous. Also reported is an aggressive shifting technique for the subspace iteration method, based on the mode error convergence criteria. A backward technique is introduced when the shift is not located in the right region. The efficiency of such a technique was demonstrated in the numerical tests.

• Advances in nano research
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• 제9권1호
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• pp.1-13
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• 2020

In this work, the electrical potential (EP) technique with an artificial neural networks (ANNs) for monitoring of nanostructures are used for the first time. This study employs an expert system to identify size and localize hidden nano-delamination (N.Del) inside layers of nano-pipe (N.P) manufactured from Basalt Fiber Reinforced Polymer (BFRP) laminate composite by using low-cost monitoring method of electrical potential (EP) technique with an artificial neural networks (ANNs), which are combined to decrease detection effort to discern N.Del location/size inside the N.P layers, with high accuracy, simple and low-cost. The dielectric properties of the N.P material are measured before and after N.Del introduced using arrays of electrical contacts and the variation in capacitance values, capacitance change and node potential distribution are analyzed. Using these changes in electrical potential due to N.Del, a finite element (FE) simulation model for N.Del location/size detection is generated by ANSYS and MATLAB, which are combined to simulate sensor characteristic, therefore, FE analyses are employed to make sets of data for the learning of the ANNs. The method is applied for the N.Del monitoring, to minimize the number of FE analysis in order to keep the cost and save the time of the assessment to a minimum. The FE results are in excellent agreement with an ANN and the experimental results available in the literature, thus validating the accuracy and reliability of the proposed technique.

• Steel and Composite Structures
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• 제36권4호
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• pp.481-492
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• 2020

To study the rail mapped deformation caused by the pier settlement of simply - supported bridges with China Railway Track System III (CRTS III) slab ballastless track (SBT) system under the mode of non-longitudinal connection ballastless track slab, this study derived an analytical solution to the mapped relationships between pier settlement and rail deformation based on the interlayer interaction mechanism of rail-pier and principle of stationary potential energy. The analytical calculation results were compared with the numerical results obtained by ANSYS finite element calculation, thus verifying the accuracy of analytical method. A parameter analysis was conducted on the key factors in rail mapped deformation such as pier settlement, fastener stiffness, and self-compacting concrete (SCC) stiffness of filling layer. The results indicate that rail deformation is approximately proportional to pier settlement. The smaller the fastener stiffness, the smoother the rail deformation curve and the longer the rail deformation area is. With the increase in the stiffness of SCC filling layer, the maximum positive deformation of rail gradually decreases, and the maximum negative deformation gradually increases. The deformation of rail caused by the pier settlement of common-span bridge structures will generate low-frequency excitation on high-speed trains.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권1호
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• pp.51-73
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• 2014

A three-dimensional finite element model for the Jiashao Bridge, the longest multi-span cable-stayed bridge in the world, is established using the commercial software package ANSYS. Dynamic characteristics of the bridge are analyzed and the effects of structural system measures including the rigid hinge, auxiliary piers and longitudinal constraints between the girders and side towers on the dynamic properties including modal frequency, mode shape and effective mass are studied by referring to the Jiashao Bridge. The analysis results reveal that: (i) the installation of the rigid hinge significantly reduces the modal frequency of the first symmetric lateral bending mode of bridge deck. Moreover, the rigid hinge significantly changes the mode shape and effective mass of the first symmetric torsional mode of bridge deck; (ii) the layout of the auxiliary piers in the side-spans has a limited effect on changing the modal frequencies, mode shapes and effective masses of global vibration modes; (iii) the employment of the longitudinal constraints significantly increases the modal frequencies of the vertical bending modes and lateral bending modes of bridge deck and have significant effects on changing the mode shapes of vertical bending modes and lateral bending modes of bridge deck. Moreover, the effective mass of the first anti-symmetric vertical bending of bridge deck in the longitudinal direction of the fully floating system is significantly larger than that of the partially constrained system and fully constrained system. The results obtained indicate that the structural system measures of the multi-span cable-stayed bridge have a great effect on the dynamic properties, which deserves special attention for seismic design and wind-resistant design of the multi-span cable-stayed bridge.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권7호
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• pp.90-97
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• 2007

This paper describes the development of 6-axis force/moment sensor considered adult weight far an intelligent foot of humanoid robot. In order to walk on uneven terrain safely, the foot should perceive the applied forces Fx, Fy, Fz and moments Mx, My, Mz to itself and control the foot using the forces and moments. The applied forces and moments should be measured from a 6-axis force/moment sensor attached to the foot, which is composed of Fx sensor, Fy sensor, Fz sensor, Mx sensor, My sensor and Mz sensor in a body. Each sensor should get the deferent rated load, because the applied forces and moments to foot in walking are deferent. Therefore, one of the important things in the sensor is to design each sensor with the deferent rated load and the same rated output. In this paper, a 6-axis force/moment sensor (rated load of Fx and Fy are 500Nm and Fz sensor is 1000N, and those of Mx and My are 18Nm, Mz sensor is 8Nm) for perceiving forces and moments in a humanoid robot's foot was developed using many PPBs (parallel plate-beams). The structure of the sensor was newly modeled, and the sensing elements (plate-beams) of the sensor were designed using by ANSYS software (FEM (Finite Element Method) program). Then, a 6-axis force/moment sensor was fabricated by attaching strain-gages on the sensing elements, and the characteristic test of the developed sensor was carried out. The rated outputs from FEM analysis agree well with that from the characteristic test.

• 해양환경안전학회지
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• 제14권1호
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• pp.89-93
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• 2008

보강판은 선박이나 해양구조물에서 폭넓게 사용되고 있는 기본적인 강도 부재이다. 이러한 보강판은 선박의 갑판부, 선측부, 선저부에 흔히 사용되고 있다. 보강판은 보강재가 어느 한 방향으로 또는 양방향으로 구성되어 있으며 후자에 대해서 보통 그릴리지라고 한다. 보강판의 좌굴 및 소성붕괴는 선각거더의 파손 원인이 되므로 좌굴 및 최종강도가 정확하게 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 범용유한요소해석코드인 ANSYS를 이용하여 좌굴 및 좌굴 후 거동에 대한 평가를 수행하고 보강재 치수변화, 수압의 영향을 고려하여 압축최종강도에 대해 해석 수행하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.413-418
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• 2001

Fundamental failure mode in a laminated composite pinned-joint is proposed to assess damage resulting from stress concentration in the plate. The joint area is a region with stress concentrations thus a complicated stress state exists. The modeling of damage in a laminated composite pinned-joint presents many difficulties because of the complexity of the failure process. In order to model progressive from initial to final, finite element methods are used rather than closed form stress analyses. Failure analysis must be a logical combination of suitable failure criteria and appropriate material properties degradation rules. In this study, the material properties which were obtained in previous study, the preparing process of the bearing strength test for a pinned joint CFRP composite plate subjected to in-plane loading at low temperature, and the FEM result of progressive damage model using ANSYS program are summarized to assess the structural safety of CFRP plate used in the magnetic supporting post of KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research).