• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.105-113
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• 2014

중앙에 균열을 갖는 단층 그래핀시트(single layer graphene sheet, SLGS)의 모드 II 파괴 거동을 원자 시뮬레이션과 해석 모델에 기초하여 고찰하였다. 지그재그 그래핀 모델의 파괴를 분자동역학(molecular dynamics, MD)에 의해 해석한 결과 모드 II 파괴인성은 $2.04MPa{\sqrt{m}}$인 것으로 밝혀졌다. 또한 SLGS의 이론적인 $K_{IIc}$를 유도하기 위해 면내전단하중을 받는 다공체에 대한 파괴역학적 해석도 진행하였고 유한요소해석도 병행하였다. 모드 I과 모드 II의 비를 다양하게 변화시켜가면서 SLGS 의 혼합모드 파괴를 검토한 결과 혼합모드 파괴조건식이 얻어졌고 다른 문헌의 결과와 비슷함을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권5호
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• pp.671-685
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• 2020

This manuscript presents impacts of gradation of material functions and axial load functions on critical buckling loads and mode shapes of functionally graded (FG) thin and thick beams by using higher order shear deformation theory, for the first time. Volume fractions of metal and ceramic materials are assumed to be distributed through a beam thickness by both sigmoid law and symmetric power functions. Ceramic-metal-ceramic (CMC) and metal-ceramic-metal (MCM) symmetric distributions are proposed relative to mid-plane of the beam structure. The axial compressive load is depicted by constant, linear, and parabolic continuous functions through the axial direction. The equilibrium governing equations are derived by using Hamilton's principles. Numerical differential quadrature method (DQM) is developed to discretize the spatial domain and covert the governing variable coefficients differential equations and boundary conditions to system of algebraic equations. Algebraic equations are formed as a generalized matrix eigenvalue problem, that will be solved to get eigenvalues (buckling loads) and eigenvectors (mode shapes). The proposed model is verified with respectable published work. Numerical results depict influences of gradation function, gradation parameter, axial load function, slenderness ratio and boundary conditions on critical buckling loads and mode-shapes of FG beam structure. It is found that gradation types have different effects on the critical buckling. The proposed model can be effective in analysis and design of structure beam element subject to distributed axial compressive load, such as, spacecraft, nuclear structure, and naval structure.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.293-300
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• 2013

본 논문에서는 앵커볼트의 체결력을 고려한 유한요소 모델을 제안함으로써 앵커볼트로 연결된 부재의 해석적 평가방법을 제안하였다. LS-DYNA를 사용한 유한요소 모델링은 복잡한 3차원 상세모델보다는 단순화된 앵커모델들을 적용함으로써 해석 효율성을 고려하였다. 앵커볼트는 Beam 혹은 Solid 요소로 토크 조임에 따른 앵커볼트 긴장상태를 반영하였고, 토크 조임에 따른 체결력을 고려하기 위해 너트면에 압축력을 도입하거나 너트를 Shell 혹은 Solid로 고려하여 작용 토크값으로 산정되는 체결력과 등가의 하중을 도입하였다. 외력 작용 시 체결력과 마찰력에 의한 앵커볼트의 하중전달은 nodal rigid 혹은 contact 조건으로 고려하였다. 체결력을 고려한 세 종류의 앵커모델을 적용한 해석결과, Model I과 Model III는 볼트 축력과 전단력이 매우 유사한 값으로 계산되었고, Model II의 경우, 볼트 축력과 전단력이 다소 과소평가되는 것으로 나타났다. Model I은 다른 두 모델에 비해 수치해석적으로 효율적인 것으로 분석되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권4호
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• pp.450-467
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• 1998

The characteristics of the unstable impinging circular jet is investigated based on the frequency characteristics and the sound field of the impinging-tones. Two symmetric modes S1 and S2, associated with low frequency and high frequency respectively, and one helical mode H have been observed. At low speed the S2 mode is dominant and switched by the S1 mode as the speed increases. When the jet speed is high the S1 mode is very active over the impinging distance from half the nozzle diameter to its ten times, while the S2 mode occurs at shorter distance corresponding to stage 2 and 3. The helical mode H seems unstable, likely to be influenced much by the experimental environment, and occurs at relatively high speed with almost the same frequency characteristics as the S2 mode. By estimating the convection speed of the unstable jet, it is found that the ratio of the convection speed to the jet speed decreases with both Strouhal number and Reynolds number and the speed of S2 mode is faster than the Si mode. When the present experimental results are compared with the previous investigations performed for the hole tone and the impinging tone with a small plate, the S1 mode is found to be associated with the ring vortex of large diameter with low speed, but the S2 mode with the vortex of small diameter with high speed. In addition, the frequency is found to be influenced by the nozzle configuration but the characteristics is almost the same. From the impinging distance and frequency range, it can be deduced that S1 mode is related with the jet column mode and S2 mode with the shear mode.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.698-707
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• 2011

이 연구는 유한요소법을 이용하여 집중질량을 갖고 비균질한 지반에 놓은 변단변 후판 구조물에 대한 동적 안정해석이다. 해석을 위하여 유한요소법을 이용하여 해당구조물의 고유진동수와 좌굴하중을 구하여 기존해와 비교하여 프로그램을 검증하였다. 비균질 Pasternak 지반에 놓인 변단면으로 집중질량을 갖는후판의 동적안정 해석을 통하여 판의 불안정 영역이 결정된다. 무차원 Winkler 지반강성은 100, 1000을 적용하였고, 무차원 전단지반강성은 5로 하였다. 그리고 변단면율은 0.25, 1.0, 집중질량비는 0.25, 1.0 그리고 면내응력은 $0.4{\sigma}_{cr}$을 적용하여 해석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1229-1235
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• 2011

신뢰성이 가장 우수한 프레팅 피로손상 파라미터를 찾아내기 위해 알루미늄 합금 A7075-T6 을 대상으로 피로시험을 수행하였다. 시편 표면에 홈을 가공하여 패드 접촉압력에 따라 패드-시편 접촉면에서 프레팅 피로균열이 발생하거나 또는 홈에서 일반 피로균열이 발생할 수 있게 하였다. 광학현미경을 이용하여 균열의 발생위치와 방향을 측정하고, 문헌에서 가장 많이 사용되는 프레팅 피로손상 파라미터들의 신뢰성을 평가하였다. 파라미터 값과 최대손상평면 방향을 산출하는데 필요한 응력과 변형률 자료는 유한요소해석으로 산출하였다. 전단모드 피로파손을 가정하는 Fatemi-Socie 파라 미터와 McDiarmid 파라미터가 가장 신뢰성이 높은 것으로 판명되었다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.45-52
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• 2016

섬유금속적층판과 같은 하이브리드 소재는 여러 방향의 하중에 의한 접착층의 파괴로 인해 층간분리가 발생할 수 있다. 모든 하중은 수직 방향의 응력과 면내 두 방향의 전단 응력으로 분해할 수 있으며, 이러한 하중은 접착층의 모드 I, II, III 파괴를 일으킨다. 따라서 하중에 의한 층간분리 현상을 예측하기 위해, 접착층의 모드별 임계 에너지 해방률을 도출하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 접착층의 모드 I 임계 에너지 해방률을 측정하기 위해 double cantilever beam 시험을 수행하였으며, 모드 II 임계 에너지 해방률을 측정하기 위해 end-notched flexure 시험을 수행하였다. 또한, 실험으로부터 도출한 임계 에너지 해방률을 ABAQUS의 응집영역모델에 적용하여 유한요소해석을 수행하였으며, 실제 실험 결과와의 비교를 통해 층간분리 현상에 대한 수치해석 기법 적용의 유효성을 입증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권3호
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• pp.215-226
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• 2021

To study the evolution mechanism of cracks in rocks with multiple defects, rock-like samples with multiple defects, such as strip-shaped through-going cracks and cavity groups, are used, and the crack propagation law and changes in AE (acoustic emission) and strain of cavity groups under different inclination angles are studied. According to the test results, an increase in the cavity group inclination angle can facilitate the initial damage degree of the rock and weaken the crack initiation stress; the initial crack initiation direction is approximately 90°, and the extension angle is approximately 75~90° from the strip-shaped through-going cracks; thus, the relationship between crack development and cavity group initiation strengthens. The specific performance is as follows: when the initiation angle is 30°, the cracks between the cavities in the cavity group develop relatively independently along the parallel direction of the external load; when the angle is 75°, the cracks between the cavities in the cavity group can interpenetrate, and slip can occur along the inclination of the cavity group under the action of the shear mechanism rupture. With the increase in the inclination angle of the cavity group, the AE energy fluctuation frequency at the peak stress increases, and the stress drop is obvious. The larger the cavity group inclination angle is, the more obvious the energy accumulation and the more severe the rock damage; when the cavity group angle is 30° or 75°, the peak strain of the local area below the strip-shaped through-going fracture plane is approximately three times that when the cavity group angle is 45° and 60°, indicating that cracks are easily generated in the local area monitored by the strain gauge at this angle, and the further development of the cracks weakens the strength of the rock, thereby increasing the probability of major engineering quality damage. The research results will have important reference value for hazard prevention in underground engineering projects through rock with natural and artificial defects, including tunnels and air-raid shelters.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.997-1005
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• 2013

낙동강의 횡단면은 복단면 형태를 띄고 있으므로, 여름철 집중호우에 의해서 하천유량이 증가하면 둔치 상부까지 하천수위가 상승하는 특징이 있다. 또한 최근 강우강도 및 홍수 빈도의 증가로 인해 관련 피해가 급증하고 있으며, 이는 홍수터에 설치된 공원과 같은 친수시설들의 침수피해와 직접적으로 연관되므로, 극한강우 시 둔치에서의 수리학적 영향분석이 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 다양한 친수시설들이 조성되어 있는 강정고령보와 달성보 사이를 모의구간으로 선정하여 태풍 산바에 의해 첨두홍수량이 발생한 시점을 전후로 총 42시간에 걸친 수치모의를 실시하였다. 2차원 부정류 모형인 FaSTMECH 모의결과와 수위관측소에서 실측된 실측수위와 비교하여 모형의 적용성을 검토한 결과 $R^2$는 0.990, AME는 0.195, RMSE는 0.252로 높은 상관관계를 보였다. 그리고 검증된 FaSTMECH 모형을 이용하여 태풍 사상 시 홍수터 내에 위치해 있는 캠핑장과 생태공원 등과 같은 친수시설이 침수되는 시간 및 침수심, 침수 유속 및 전단력 등을 분석하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 1999

인공 슬관절에 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene : UHMWPE)의 마모는 삽입물의 수명을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. UHMWPE의 마모로 입자가 발생하여 조직반응을 일으키고 이에 따른 일련의 반응으로 골용해가 일어나 인공관절의 실패의 원인으로 작용한다. 여러 보고들에 의하면 관절 운동시 발생하는 접촉응력은 UHMWPE의 마모에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나로 알려져 있다. 그러나 이러한 보고들은 관절 접촉면에서의 접촉 조건만을 고려했고 UHMWPE 삽입물을 지지하고 있는 금속 지지판과의 접촉면에서의 접촉 조건은 고려하지 않았다. 본 연구에서는 이러한 접촉 조건들을 고려하여 UHMWPE의 모양, 두께, 마찰, 굴곡 정도 그리고 구성 요소들에 대한 UHMWPE 표면과 내부에서의 응력해석을 통해 이들 변수가 UHMWPE의 마모현상에 미치는 영향을 알아보았다. UHMWPE의 모양에 따른 관절의 일치정도(conformity)에 대한 영향의 경우, 일치정도가 높은 모델이 응력을 줄여줄 수 있는 유형으로 나타났으며, 금속 지지판과의 접촉면에서 접촉조건을 준 경우가 완전히 결합된 것으로 가정한 경우보다 UHMWPE 내부에서의 최대 응력이 1-2mm 더 아래에서 나타났다. 또한 UHMWPE로만 된 유형이 금속 지지판이 있는 유형보다 낮은 응력분포를 보여줌으로써 높은 응력으로 인한 UHMWPE의 마모와 균열을 줄이기 위해서는 UHMWPE로만 된 유형의 삽입물의 사용이 좋을 것으로 사료되었다.