• 융합정보논문지
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• 제10권7호
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• pp.138-146
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• 2020

본 논문은 다양한 설계하중조건 상태에서 자동채염기 구조설계의 성능분석과 개선을 위해 실험계획법을 이용한 설계민감도 평가와 대리모델의 특성에 대한 비교연구를 수행하였다. 실험계획법은 수치해석 기반의 직교배열설계 방법을 이용하였다. 설계인자는 주요 구조부재의 두께치수 변수를 고려하였고, 응답치는 중량과 강도성능을 선정하였다. 직교배열실험을 통해 설계인자 별 응답치에 대한 정량적인 영향도를 분석하였다. 또한 최소의 중량증감으로 구조성능을 개선할 수 있는 최적의 설계조건을 탐색하였다. 직교배열실험 결과를 이용하여 반응표면모델, 크리깅모델, 그리고 체비쇼프 직교 다항식과 같은 다양한 대리모델을 생성하였다. 대리모델의 결과를 통해 직교배열실험 결과의 타당성을 검증하였다. 자동채염기 구조설계 공간 탐색에는 반응표면모델이 가장 적합한 대리모델로 평가되었다.

• 접착 및 계면
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• 제5권2호
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• pp.22-36
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• 2004

Several in-situ testing methods of adhesively bonded joints under static short-time tensile loading are critically analyzed in terms of experimental procedure and data evaluation. Due to its rather homogeneous stress state across the glue line, the tensile-shear test with thick single-lap specimens, according to ISO 11003-2, has become the most important test process for the determination of realistic materials parameters. This basic method, which was improved in both, the experimental part by stepped adherends and easily attachable extensometers and the evaluation procedure by numeric substrate deformation correction and test simulation based on the finite element method (FEM), is therefore demonstrated by application to several kinds of adhesives and metallic adherends. Multi-axial load decreases the strength of a joint. This effect, which is illustrated by an experimental comparison, impedes the derivation of realistic mechanical characteristics from measured force-displacement curves. It is shown by numeric modeling that tensile-shear tests with thin plate substrates according to ISO 4587, which are widely used for quick industrial quality assurance, reveal an inhomogeneous stress state, especially because of relatively large adherend deformation. Complete experimental determination of the elastic properties of bonded joints requires independent measurement of at least two characteristics. As the thick-adherend tensile-shear test directly yields the shear modulus, the tensile butt-joint test according to ISO 6922 represents the most obvious complement of the test programme. Thus, validity of analytical correction formulae proposed in literature for the derivation of realistic materials characteristics is verified by numeric simulation. Moreover, the influence of the substrate deformation is examined and a FEM correction method introduced.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.530-539
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• 2002

전단벽의 연성도 확보를 위한 단부횡보강 설계에 있어서, 현재 설계기준들은 경험적이며 강제적이다. 즉, 현재 설계기준은 연성도 요구량에 관계없이 단부횡보강영역과 상세를 정해 놓고 있으며, 따라서 성능기초설계에 부적합하다. 본 연구의 목적은 성능기초설계에 적합한 전단벽의 연성도 설계방법을 개발하는 것이다. 단부횡보강영역에 따른 전단벽의 연성도변화를 조사하기 위하여 실험연구를 수행하였으며 압축대를 모델링하기 위하여 각기 다른 횡보강영역을 갖는 시험체에 편심축하중을 가력하였다. 실험연구를 통하여 횡보강된 벽체 압축대의 강도, 연성도, 파괴모드 등을 연구하였으며, 벽체 단면 전체에서 단부 횡보강으로 인하여 발생하는 연성도 및 파괴시점을 조사하기 위하여 비선형 수치해석을 수행하였다. 실험과 해석연구 결과를 기반으로 하여 전단벽의 연성도 설계방법을 개발하였다. 제안된 설계방법을 이용하여, 주어진 연성도 요구량에 맞게 단부횡보강영역과 횡보강량을 정확히 결정할 수 있으며, 따라서 벽체의 연성거동을 보장하는 동시에 경제적인 벽체설계가 가능하게 되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.53-62
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• 2010

1990년대 초 쏘일네일링 공법이 국내에 처음 도입된 이후 쏘일네일링 공법은 사면안정 및 지반굴착의 보강공법으로 널리 쓰이고 있으며, 쏘일네일링 공법의 적용이 확대됨에 따라 초기의 쏘일네일링 공법에 대한 여러 가지 개선된 쏘일네일링 공법도 발달하였다. 최근에 많이 쓰이는 쏘일네일 공법들은 크게 그라우트에 대한 개선 공법과 쏘일네일 자체에 대한 개선 공법으로 분류된다. 그라우트에 대한 개선공법으로는 대표적으로 가압그라우팅 공법을 들 수 있으며, 쏘일네일 자체에 대한 개선공법으로는 자천공 쏘일네일 공법, 제거식 쏘일네일 공법 등과 더불어 본 연구의 대상이 되는 확장그라우팅 공법이 있다. 본 연구에서는 확장그라우팅 공법의 인발거동 특성을 평가하기 위하여 3차원 유한차분 해석을 수행하였다. 수치해석 결과를 통하여 확장그라우팅 공법이 적용된 쏘일네일링의 인발거동특성에 대하여 기술하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.441-451
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• 2002

최근에 급증하고 있는 주상복합 건물은, 건물의 특징상 상부는 전단벽 구조, 하부는 라멘구조로 구성되는 경우가 많으며, 그 구조적 취약성을 고려하여 많은 연구자들에 의해 효율적인 해석방법이 연구되어 왔다. 그러나 이러한 일련의 연구성과는 지나치게 이론에 치우치거나, 전이층 해석에 필수적인 횡력에 대한 고려가 되어있지 않으며 실제 구조설계에 적용하기 어려운 비선형 프로그램을 사용하여 수행되어, 구조설계 실무에 적용하기는 매우 어려운 형편이다. 따라서 본 논문은 기존 구조해석 실무에서 전이층 해석시 통상 사용되어지는 방법과 정밀해석 모델의 비교분석을 통해 실무에서 적용되는 모델링 방법에서 주의해야 할 점을 도출하였다. 특히 실제 구조설계 실무에서 중력하중 뿐만 아니라 지진 하중 해석에서도 보다 정밀하고 간편하게 활용될 수 있는 제안모델을 제시하여 정밀해석 모델과, 기존실무에서 사용되는 해석방법과 비교, 분석함으로서 그 유용성을 확인하였다

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.217-228
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• 1997

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권1호
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• pp.167-184
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• 2016

This paper presents the details of Finite Element (FE) analysis carried out to determine the limiting deformation capacity and failure mode of Laced Steel-Concrete Composite (LSCC) beam, which was proposed and experimentally studied by the authors earlier (Anandavalli et al. 2012). The present study attains significance due to the fact that LSCC beam is found to possess very high deformation capacity at which range, the conventional laboratory experiments are not capable to perform. FE model combining solid, shell and link elements is adopted for modeling the beam geometry and compatible nonlinear material models are employed in the analysis. Besides these, an interface model is also included to appropriately account for the interaction between concrete and steel elements. As the study aims to quantify the limiting deformation capacity and failure mode of the beam, a suitable damage model is made use of in the analysis. The FE model and results of nonlinear static analysis are validated by comparing with the load-deformation response available from experiment. After validation, the analysis is continued to establish the limiting deformation capacity of the beam, which is assumed to synchronise with tensile strain in bottom cover plate reaching the corresponding ultimate value. The results so found indicate about $20^{\circ}$ support rotation for LSCC beam with $45^{\circ}$ lacing. Results of parametric study indicate that the limiting capacity of the LSCC beam is more influenced by the lacing angle and thickness of the cover plate.

• Ocean Systems Engineering
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• 제7권2호
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• pp.143-155
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• 2017

For complex flexible structures such as nets, the determination of drag forces and its deformation is a challenging task. The accurate prediction of loads on cages is one of the key steps in designing fish farm facilities. The basic physics with a simple cage, can be addressed by the use of experimental studies. However, to design more complex cage system for various environmental conditions, a reliable numerical simulation tool is essential. In this work, the current load on a cage is calculated using a Morison-force model applied at instantaneous positions of equivalent-net modeling. Variations of solidity ratio ($S_n$) of the net and current speed are considered. An equivalent array of cylinders is built to represent the physical netting. Based on the systematic comparisons between the published experimental data for Raschel nets and the current numerical simulations, carried out using the commercial software OrcaFlex, a new formulation for $C_d$ values, used in the equivalent-net model, is presented. The similar approach can also be applied to other netting materials following the same procedure. In case of high solidity ratio and current speed, the hybrid model defines $C_d$ as a function of Re (Reynolds number) and $S_n$ to better represent the corresponding weak diffraction effects. Otherwise, the conventional $C_d$ values depending only on Re can be used with including shielding effects for downstream elements. This new methodology significantly improves the agreement between numerical and experimental data.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.179-194
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• 2017

쉴드터널의 세그먼트 라이닝 단면 설계는 일반적으로 빔-스프링 모델을 사용하여 이루어지며, 산정되는 단면력은 모델구성요소인 작용하중, 지반반력계수, 세그먼트 조인트 위치 및 강성 등의 영향을 받는다. 국내 쉴드터널 세그먼트라이닝의 설계는 해외에서 사용되고 있는 구조해석 모델과 이음부 강성을 주로 이용하고 있으며, 기존 설계에서 사용하고 있는 구조해석 모델이나 조인트 강성을 적합여부 검토 없이 관행적으로 사용해오고 있다. 본 연구에서는 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 부재력을 산정하기 위해 필요한 지반반력계수, 모델링 방법 등 빔-스프링 모델의 기본 구성요소들에 대한 비교 검토를 통하여 세그먼트 라이닝 설계법을 구성하는 기본 요소들의 적용방법을 제안하였다.

• 설비공학논문집
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• 제29권5호
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• pp.259-268
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• 2017

This paper proposes a hydrogen-based social economy derived from fuel cells capable of replacing fossil fuels and resolving global warming, It thus provides an entry for developing economically feasible social configurations to make use of bio-hydrogen production systems. Bio-hydrogen production works from the principle that microorganisms decompose water in the process of converting CO to $CO_2$, thereby producing hydrogen. This study parts from an analysis of an existing 157-ton class NA1 bio-hydrogen reactor that identifies the state of feedstock and reactor conditions. Based on this analysis, we designed a 1-ton class bio-hydrogen reactor process simulator. We carried out thermal analyses of biological heat reactions, sensible heat, and heat radiation in order to calculate the thermal load of each system element. The reactor temperature changes were determined by modeling the feed mixing tank capacity, heat exchange, and heat storage tank. An analysis was carried out to confirm the condition of the feed mixing tank, heat exchanger, heat storage tank capacity as well as the operating conditions of the system so as to maintain the target reactor temperature.