• 전산구조공학
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• 제3권3호
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• pp.113-123
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• 1990

본 연구에서는 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 탄소성 및 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰하였다. 본 연구의 개선된 degenerated 쉘요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrance locking 현상을 제거하기위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrance locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지않는다. 소성변형 정형화에서는 적층모델을 사용하며, 재료는 von Mises항복조건을 따른다고 가정한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total lagrangian수식화를 사용하여 정형화 하였고, 비선형 방정식은 하중제어 및 변위제어법을 사용한 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 정확도를 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제12권3호
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• pp.55-65
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• 1999

형상기억합금 선을 삽입한 복합적층 보의 열좌굴 및 좌굴후 거동을 해석 및 실험적으로 고찰하였다. 균일한 온도분포, 양단고정 상태에서 형상기억합금 선을 삽입한 복합적층 보의 열좌굴 거동을 나타내었고 검토하였다. 삽입한 형상기억합금 선의 형상회복력은 복합적층 보의 열팽창 변형률을 감소시킴으로써 임계좌굴온도를 증가시키고 좌굴후 거동에서 횡방향 변형을 감소시키는 결과를 얻을 수 있었다. 형상회복력이 열좌굴에 미치는 영향을 온도-하중-횡방향 변위의 거동결과에서 세장비, 기하학적 초기결함, 형상기억합금 선의 삽입 위치 등의 설계변수를 고려하여 정량적으로 나타내었다. 온도-횡방향 변형의 결과로부터 임계좌굴온도를 구하는 접선교차점의 방법을 제안하였다. 열좌굴 및 좌굴후 거동에서 실험결과의 해석을 바탕으로 형상회복력이 임계좌굴온도에 미치는 영향을 나타내는 이론적인 식을 제시하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.259-265
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• 2011

2005년 KTX 개통이후 고속철도는 친환경적, 고효율 교통 수단으로 급부상하고 있으며, 최근 정부에서도 KTX를 중심으로 미래 교통망을 구축할 것을 계획하고 있다. 이러한 분위기에 부흥하여 건설 또는 설계중인 구조물들도 증속에 대비하고 있으며, 기존선의 경우도 개량을 계획하고 있다. 이 연구에서는 최근 개발된 중경간 PSC 거더 교량의 동적안전성 검토를 통하여 고속철도 운행에 따른 적합성을 평가하였다. 연구에 적용된 교량은 IT, Precom, WPC 거더교이며, 동등 비교를 위하여 동일한 모델링 및 해석 기법을 적용하였다. 동적성능 평가에 적용된 지표는 고유진동수, 연직 및 단부 처짐, 단부 축방향 변형, 궤도틀림 등이며, 적용된 하중은 KTX 이동하중이다. 동적해석은 최고속도 420km/hr까지 10km/hr 간격으로 증속하여 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권5호
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• pp.8-15
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• 2018

발사체로부터 분리된 정지궤도위성은 천이궤도로 진입한 후에 액체원지점엔진을 사용하여 충분한 속도증분을 얻음으로써 정지궤도로 진입하게 된다. 이때 우주공간으로 배출되는 액체원지점엔진의 배기가스 중 일부는 고진공 환경에서 팽창하는 동안 위성체 방향으로 역류하는 후방유동으로 발달하게 된다. 이러한 후방유동은 위성체에 충돌하면서 자세제어 교란, 표면 오염, 열전달 등의 영향을 끼치게 되므로 정지궤도위성 임무성능의 저하를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 정지궤도위성에 사용되는 400 N급 액체원지점엔진에서 배출되는 배기가스의 거동을 해석하였다. 이를 위해 볼츠만방정식에 기반을 둔 직접모사법(DSMC)을 사용하였다. 해석결과로 액체원지점엔진에서 배출된 배기가스의 온도 및 수밀도와 같은 열유동 특성을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.55-61
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• 2015

본 연구에서는 여러 가지의 절단면 형상과 하중지지 용량을 높이기 위해 원판을 설치한 중공롤러의 변위거동 특성을 유한요소법으로 해석하였다. FEM 해석결과에 의하면, 중공롤러의 절단면 형상은 외측튜브, 중간튜브, 내측튜브와 이들 튜브들 사이를 연결하기 위해 X형 또는 Y형 컬럼을 설치한 경우는 중공롤러의 중간부에서 발생하는 최대 변위량을 줄여주는 효과가 있다. 여기에 중공롤러의 중간부 두께를 30~40mm 갖는 원판을 설치할 경우는 중공롤러의 최대 변위량을 줄이는데 효과가 크다는 해석결과를 제시하였다. 본 연구에서는 원통롤러의 전체 중량에 연계된 최대 변위량 비율을 고찰한 최적설계 데이터를 제하였다. FEM 해석결과에 의하면, 중공롤러에서 발생하는 최대 변위량과 전체 중량의 비율을 줄인 설계모델로는 4, 5와 6번을 추천할 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제69권1호
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• pp.11-20
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• 2019

The biaxial failure mechanism of transversally bedding concrete layers was numerically simulated using a sophisticated two-dimensional discrete element method (DEM) implemented in the particle flow code (PFC2D). This numerical modelling code was first calibrated by uniaxial compression and Brazilian testing results to ensure the conformity of the simulated numerical model's response. Secondly, 21 rectangular models with dimension of $54mm{\times}108mm$ were built. Each model contains two transversely bedding layers. The first bedding layer has low mechanical properties, less than mechanical properties of intact material, and second bedding layer has high mechanical properties, more than mechanical properties of intact material. The angle of first bedding layer, with weak mechanical properties, related to loading direction was $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$ and $90^{\circ}$ while the angle of second layer, with high mechanical properties, related to loading direction was $90^{\circ}$, $105^{\circ}$, $120^{\circ}$, $135^{\circ}$, $150^{\circ}$, $160^{\circ}$ and $180^{\circ}$. Is to be note that the angle between bedding layer was $90^{\circ}$ in all bedding configurations. Also, three different pairs of the thickness were chosen in models, i.e., 5 mm/10 mm, 10 mm/10 mm and 20 mm/10 mm. The result shows that in all configurations, shear cracks develop between the weaker bedding layers. Shear cracks angel related to normal load change from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ with increment of $15^{\circ}$. Numbers of shear cracks are constant by increasing the bedding thickness. It's to be noted that in some configuration, tensile cracks develop through the intact area of material model. There is not any failure in direction of bedding plane interface with higher strength.

• Computers and Concrete
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• 제30권4호
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• pp.277-287
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• 2022

Due to the scarcity of extortionate experimental data, fatigue failure of the reinforced concrete (RC) element might be achieved economically adopting nonlinear finite element (FE) analysis as an alternative approach. However, conventional implicit dynamic analysis is expensive, quasi-static method overlooks interaction effects and inertia, direct cyclic analysis computes stabilized responses. Apart from this, explicit dynamic analysis may provide a numerical operating system for factual long-term responses. The study explores the fatigue behavior based on a simplified explicit dynamic solution employing nonlinear time domain analysis. Among fourteen RC beams, one beam is selected to validate under static loading, one under fatigue with the experimental study and other twelve to check the detail fatigue behavior. The SWOT (Strength, Weakness, Opportunities, Threats) analysis has been carried out to pinpoint the detail scenario in the adoption of numerical approach as an alternative to the experimental study. Excellent agreement of FE and experimental results is seen. The 3D nonlinear RC beam model at service fatigue limits is truthful to be used as an expedient contrivance to envisage the precise fatigue behavior. The simplified analysis approach for RC beam under fatigue offers savings in computation to predict responses providing acceptable accuracy rather than the complicated laboratory investigation. At higher frequency, the flexural failure occurs a bit earlier gradually compared to the repeated loading case of lower frequency. The deflection increases by 6%-10% at the end of first cycle for beams with increasing frequency of cyclic loading. However, at the end of fatigue loading, greater deflection occur earlier for higher load range because of more rapid stiffness degradation. For higher frequency, a slight boost in concrete compressive strains at an initial stage of loading has been seen indicating somewhat stepper increment. Stiffness degradation in larger loading cycle at same duration escalates the upsurge of the rate of strain in case of higher frequency.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권10호
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• pp.33-47
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• 2017

지주식 흙막이 공법(Inclined Earth Retaining Wall; 이하 IER)은 지반 조건과 상재하중 등의 영향에 따라 다르지만 일반적으로 6.0~7.0m의 굴착 심도에서 자립이 가능하다. 하지만 더 깊은 심도의 굴착과 이에 따른 안정성을 확보하기 위해서 다른 공법과 병행하여 적용 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 IER에 소일네일링 공법을 적용한 복합형 IER의 안정성을 확인하고 효율적인 설치방법을 제안하고자 실내모형실험과 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 실내 모형실험 결과 소일네일을 설치하였을 때가 설치하지 않았을 때와 비교하여 수평변위가 약 92% 감소하는 것으로 분석되었고, 3차원 유한요소해석 결과 소일네일 간격은 수평방향${\times}$수직방향 간격이 $1.5m{\times}0.75m$이고, 길이는 굴착 심도의 86%일 때 경제성과 안정성이 최적인 결과가 나타나는 것으로 분석되었다. 또한, IER의 변위가 크게 증가하는 굴착 심도 이전의 굴착 단계에 소일네일을 설치하였을 때 최대 1.71배 더 굴착이 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3448-3454
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• 2014

기존의 구조해석은 탄성해석을 일반적으로 실무에서 주축으로 해왔다. 때문에 보다 정밀한 해석을 위하여 재료와 기하학적인 비선형을 고려한 해석의 필요성이 끊임없이 대두되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 간단한 모델을 제작하여 비선형 원리를 적용한 최적화를 수행하여 기존의 구조해석의 경험자들은 누구나 용이하게 해석을 수행할 수 있는 이론과 방법을 제시하는데 있다. 본 연구에서 소개되는 모델은 금형 다이리브에 적용될 수 있도록 전단하중에 대하여 충분한 강도로 Strain, Stress가 적게 발생하게 하여, 초기에는 Strain, Stress가 크기에 맞게 형상을 재구성하고 Hyperstudy와 Abaqus 연동에 의한 비선형으로 해석하고 제품에서 허용되는 최대, 최소 Stress 범위와 최소 Strain을 갖는 조건하에서 일정한 증가치를 만들게 하였다. 실험 모델에서 Plate 두께가 40 Newton의 힘으로 주어질 때 Iteration 처리로 금형 두께에 따른 Stress와 Strain에 대한 금형두께에 적용하고자 했을 때 7~8mm 두께가 최적화라는 결론을 얻을 수 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제38권2호
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• pp.62-73
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• 2017

To identify a solution for the restricted availability of healthy lungs and the high risk of immune rejections following organ transplantation, tissue engineering techniques for culturing lungs have been studied by many research groups. The most promising method for culturing lungs is the utilization of a bio-scaffold that was prepared using harvested organs from human donors or other animals by removing their original cells. In this study, a pulsatile perfusion pump was used to alleviate the cell removal effect with the high fluid-dynamic power of the perfusion stream during the decellularization process, while other conventional studies focused on chemical methods to identify efficient detergents. The purpose of this study was to analyze the developed device by using energy equivalent pressure (EEP), which is an indicator of pulsatility, to understand the characteristics of pulsatile energy transmitted according to the load size by using the artificial model and compare it with the measured EEP. The pulsatility of the device can be estimated with the concept of fluid-dynamic energy during a particular constant time period or fluid-dynamic power represented as EEP and EEP increment. Because the measured EEP of perfusion flow during decellularization can be changed by the amount of fluid leakage and the degree of clogging in the capillary vessels, EEP should be measured to determine whether the decellularization is progressing without problems. The decrement of EEP caused by the high perfusion resistance was observed from some experimental results that were obtained with artificial models. EEP can be used to monitor the decellularization process after analyzing the varying EEP according to the amount of load. It was confirmed that the EEP was maintained at a high level in the experiment using the harvested lungs from 12-13-week-old rats. In addition, it was confirmed that the cell removal time was faster than when continuous perfusion was performed. In this study, pulsatile power delivered to the lungs was measured to monitor the process of cell removal, and it serve as the evidence for efficient decellularization.