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동적원심모형실험을 이용한 얕은 지반 굴착 버팀보 지지 흙막이 벽체의 지진토압 메커니즘 분석 (Mechanism of Seismic Earth Pressure on Braced Excavation Wall Installed in Shallow Soil Depth by Dynamic Centrifuge Model Tests)

  • 윤종석;박성진;한진태;김종관;김동찬;김두기;추연욱
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제27권5호
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    • pp.193-202
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    • 2023
  • In this paper, a dynamic centrifuge model test was conducted on a 24.8-meter-deep excavation consisting of a 20 m sand layer and 4.8 m bedrock, classified as S3 by Korean seismic design code KDS 17 10 00. A braced excavation wall supports the hole. From the results, the mechanism of seismically induced earth pressure was investigated, and their distribution and loading points were analyzed. During earthquake loadings, active seismic earth pressure decreases from the at-rest earth pressure since the backfill laterally expands at the movement of the wall toward the active direction. Yet, the passive seismic earth pressure increases from the at-rest earth pressure since the backfill pushes to the wall and laterally compresses at it, moving toward a passive direction and returning to the initial position. The seismic earth pressure distribution shows a half-diamond distribution in the dense sand and a uniform distribution in loose sand. The loading point of dynamic thrust corresponding with seismic earth pressure is at the center of the soil backfill. The dynamic thrust increased differently depending on the backfill's relative density and input motion type. Still, in general, the dynamic thrust increased rapidly when the maximum horizontal displacement of the wall exceeded 0.05 H%.

교합력이 치경부 복합레진 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 관한 3차원 유한요소법적 연구 (The influence of occlusal loads on stress distribution of cervical composite resin restorations: A three-dimensional finite element study)

  • 박찬석;허복;김현철;김광훈;손권;박정길
    • 대한치과보존학회:학술대회논문집
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    • 대한치과보존학회 2008년도 Spring Scientific Meeting(the 129th) of Korean Academy if Conservative Dentistry
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    • pp.246-257
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    • 2008
  • 이 연구의 목적은 3차원 유한요소분석법을 사용하여 교합력의 위치와 방향이 상악 제2소구치의 치경부 복합레진 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였다. 발치된 상악 제2소구치를 이용하여 micro-CT (SkyScan1072; SkyScan, Aartselaar, Belgium)로 스캔한 후 HyperMesh Ver 6.0 (Altair Engineering, Inc., Troy, USA)와 3D-DOCTOR (Able Software Co., Lexington, MA, USA)로 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동을 형성하고 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진과 흐름성 복합레진으로 각각 수복하였다. 수복 후 설측교두의 협측사면 세 위치에 각각 수직, 20도, 40도의 각도로 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS Ver 9.0 (Swanson Analysis Systems. Inc., Houston, USA) 프로그램을 이용하여 인장 응력의 분포를 분석한 바 하중 위치와 관계없이 하중방향의 각도가 증가할수록, 또한 수복재료의 탄성 계수가 높을수록 인장응력도 증가하는 것으로 보아 교합력의 방향과 수복재료의 탄성계수가 치경부 수복물의 응력분포에 중요한 영향을 미치는 요소로 사료된다.

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교합력이 치경부 복합레진 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 관한 3차원 유한요소법적 연구 (The influence of occlusal loads on stress distribution of cervical composite resin restorations: A three-dimensional finite element study)

  • 박찬석;허복;김현철;김광훈;손권;박정길
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제33권3호
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    • pp.246-257
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    • 2008
  • 이 연구의 목적은 3차원 유한요소분석법을 사용하여 교합력의 위치와 방향이 상악 제2소구치의 치경부 복합레진 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였다. 발치된 상악 제2소구치를 이용하여 micro-CT (SkyScan1072; SkyScan, Aartselaar, Belgium)로 스캔한 후 HyperMesh Ver 6.0 (Altair Engineering, Inc., Troy, USA)와 3D-DOCTOR (Able Software Co., Lexington, MA, USA)로 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동을 형성하고 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진과 흐름성 복합레진으로 각각 수복하였다. 수복 후 설측교두의 협측사면 세 위치에 각각 수직, 20도, 40도의 각도로 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS Ver. 9.0 (Swanson Analysis Systems. Inc., Houston, USA) 프로그램을 이용하여 인장 응력의 분포를 분석한 바 하중 위치와 관계없이 하중방향의 각도가 증가할수록, 또한 수복재료의 탄성계수가 높을수록 인장응력도 증가하는 것으로 보아 교합력의 방향과 수복재료의 탄성계수가 치경부 수복물의 응력분포에 중요한 영향을 미치는 요소로 사료된다.

고막(鼓膜)의 탄성도(彈性度)와 파열장력(破裂張力)에 관(關)한 연구(硏究) (Studies on the Elasticity, Young Modulus, and Breaking Tension of the Tympanic Membrane in Dog)

  • 이영식
    • The Korean Journal of Physiology
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    • 제2권1호
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    • pp.39-45
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    • 1968
  • Recently, in this department, pressure-displacement curve and breaking tension of dog and human tympanic membrane were studied using intact, fresh or dried tympanic membrane attached to external auditory meatus. However, physical property, proper elasticity-Young Modulus, of the tympanic membrane has not been clarified yet. Present study is attempted to further clarify proper Young Modulus of tympanic membrane, and to distinguish possible difference between layer of stratum radiatum and layer of stratum circulare of tympanic membrane in breaking tension and in Young Modulus. Tympanic membrane was excised from sacrificed dog, and preparation was made into the size of approximately 1 mm in width and 3 mm in length. In fresh or dried tympanic membrane, which was dried at $80^{\circ}C$ for 24 hrs., some preparations were made along the long axis parallel to the fibers of radial direction, and others were made along the long axis perpendicular to the radial fibers-circular direction. Breaking tension and displacement according to loading, were measured and Young Modulus was calculated in tympanic membrane preparations under the different experimental conditions. Results obtained are summarized as follows : 1. Young Modulus of fresh tympanic membrane in radial direction was $6.57{\times}10^8\;dyne/cm^2$, and that of fresh preparation in circular direction was $1.68{\times}10^8\;dyne/cm^2$. The Young Modulus of fresh tympanic membrane in radial direction resembles to that of silk and whale moustache. In dried tympanic membrane, Young Modulus of preparation of radial direction was $30.2{\times}10^8\;dyne/cm^2$ and that of preparation in circular direction was $25.0{\times}10^8\;dyne/cm^2$. 2. Breaking tension of fresh tympanic membrane was 44.9 gm/mm in radial preparation, and 7.9 gm/mm in circular preparation. In dried tympanic membrane, breaking tension was 46.7 gm/mm in preparation of radial direction, and 17.2 gm/mm in preparation of circular direction. 3. Much smaller breaking tension of the circular preparation-one fifth to the radial preparation-seemed to be responsible for the higher incidence of circular fiber breaking in tympanic membrane performation caused by trauma or sudden change in atmospheric pressure. 4. The correlation seemed to be very close between breaking tension and Young Modulus in tympanic membrane.

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풍화토 지반에 근입된 현장타설말뚝의 Cyclic p-y 곡선의 감소계수 제안 (Proposed Reduction Factor of Cyclic p-y Curves for Drilled Shafts in Weathered Soil)

  • 김병철;정상섬;고준영
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제31권2호
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    • pp.47-63
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    • 2015
  • 본 연구에서는 풍화토에 근입된 현장타설말뚝을 대상으로 수평 반복하중에 대한 말뚝-지반의 상호거동을 파악하기 위하여 현장타설말뚝 재하시험 및 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 현장재하시험은 국내에 널리 분포하고 있는 풍화토 지반에 근입된 현장타설말뚝을 재하시험 대상으로 하였다. 반복하중의 방향을 달리하여 일방향과 양방향으로 반복하중을 재하 하였으며, 반복하중의 방향에 따른 시험말뚝의 수평변위 및 휨모멘트를 분석하였다. 또한, 지반 물성이 말뚝-지반의 상호거동에 미치는 영향과 반복하중의 횟수, 방향 등, 하중특성 인자들의 영향 정도를 살펴보기 위하여 3차원 유한요소 모델링 및 해석을 수행하였으며, 국내 외에서 수행된 현장재하시험의 사례들 및 기존에 제안된 경험적 반복하중 p-y 곡선 함수들과 비교 분석함으로서 3차원 유한요소 모델링의 타당성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석 결과, 풍화토에 근입된 현장타설말뚝에 작용하는 반복하중의 방향성을 고려할 수 있는 쌍곡선 형태의 p-y 곡선 함수식을 제안하였다. 또한 쌍곡선 형태의 정적하중 p-y 곡선 함수식에 반복하중에 의한 지반반력계수와 지반의 극한저항력의 감소 효과를 동시에 고려할 수 있는 감소계수를 도출하여, 말뚝의 변위와 지반의 극한 저항력의 관계를 하나의 함수식으로 표현하였다. 사질토에 근입된 말뚝의 반복하중 재하시험 사례들을 이용하여 결과를 비교 분석한 결과, 제안된 p-y 곡선 함수는 현장 실측치와 비교적 잘 일치하였으며, 기존의 경험적 반복하중 p-y 곡선 함수보다 말뚝-지반의 수평거동 특성을 더 적절히 예측함을 알 수 있었다.

KL-510 하중을 적용한 장지간 바닥판의 설계휨모멘트에 관한 연구 (A Study on the Design Bending Moments of Long Span Decks with KL-510 Load)

  • 정철헌;이한주;주상훈;안호현
    • 대한토목학회논문집
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    • 제36권3호
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    • pp.375-384
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    • 2016
  • 현행, 도로교설계기준에서는 교량바닥판에 대해 지간이 짧은 다거더 플레이트 거더교 위주의 규정을 두고 있으며, 강합성 소수 거더교에 적용되는 장지간 바닥판에 대한 설계규정은 명확하게 없는 실정이다. 이는 소수 거더교의 장지간 바닥판에 적용하기에는 한계가 있으므로 합리적인 설계를 위해서는 관련 규정을 보완할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 내측부 교량바닥판의 지간 6.0~12.0m 범위를 대상으로 도로교설계기준의 KL-510 하중을 적용하여 교축방향(종방향)과 교축직각방향(횡방향)에 대한 설계휨모멘트를 제안하였다. 설계휨모멘트는 바닥판의 직교 이방성, 거더의 강성, 그리고 다차로재하계수의 영향이 반영되었으며, 이를 기존의 DB-24 하중에 대한 설계휨모멘트와 비교하였다.

응력장을 고려한 프리스플리팅 공법의 균열발생 원리에 대한 연구 (A Study on the Crack-propagation Mechanism of Pre-splitting Method with Consideration of Stress Field)

  • 윤지선;우택규;김민우;장영민
    • 화약ㆍ발파
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    • 제27권2호
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    • pp.1-11
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    • 2009
  • 본 연구에서는 프리스플리팅 적용 시 심발 발파를 통해 먼저 자유면을 확보한 후 이에 따른 응력변화를 관찰함으로서 최 외곽영역에서 균열형성을 함에 있어서의 유리함을 판단하고자 하며 균열형성이 용이한 조건을 찾고자 한다. 수치해석에서는 터널 내 최소주응력 방향을 고려했으며 수치해석 결과 응력의 방향변화는 가압하중의 크기변화에 큰 영향이 있음을 확인할 수 있었고, 차응력이 증가할수록 균열이 증가하는 경향을 확인하였다. 모형실험결과 응력장을 고려한 프리스플리팅공법 적용으로 기존 프리스플리팅 공법에 비해 균열 제어가 용이하고, 이를 통해 이완영역 축소를 기대할 수 있으며 또한 새로운 개념의 프리스플리팅 공법의 적용성을 판단하였다.

암반절리의 거동에 대한 유한요소해석 (A Finite Eelement Analysis of Joint Behavior of Rock Masses)

  • 김문겸;이승원
    • 전산구조공학
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    • 제2권4호
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    • pp.59-67
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    • 1989
  • 본 연구에서는 암반 내에 존재하는 절리가 암반의 구조거동에 미치는 영향을 유한요소해석을 통하여 분석하였다. 절리에 따른 암반의 이방성 비선형 거동을 유한요소화하기 위하여 암반의 응력-변형률 관계를 구성모형화하고, 이를 기준으로 유한유소해석 program을 구성하였다. 여기서, 해석과정에 필요한 계산을 효율적으로 하기 위하여 하중재하 방법과 해석영역의 크기를 검토하여 문제의 크기를 최소화하도록 하였다. 해석대상으로 암반 내에 굴착되는 원형 공동을 택하여 절리의 존재여부에 따른 거동의 변화를 검토하여 절리의 비선형거동이 합리적으로 모형화되었음을 검증하였다. 다음, 절리 방향의 변화에 따라 응력이완상태, 변위, 변형형태 등에 미치는 영향을 검토하였다. 해석 및 분석의 결과, 절리의 방향성은 암반의 비선형거동에 영향을 많이 미치며, 그 영향은 공동의 중심을 기준으로 하여 절리방향에 직각인 방향의 부위에 절리의 활동이 집중되게 한다는 것을 밝혔다. 또한, 원형은 변형 후, 절리의 방향이 장축이 되는 타원형태로 됨을 보였다.

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Postbuckling analysis of laminated composite shells under shear loads

  • Jung, Woo-Young;Han, Sung-Cheon;Lee, Won-Hong;Park, Weon-Tae
    • Steel and Composite Structures
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    • 제21권2호
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    • pp.373-394
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    • 2016
  • The postbuckling behavior of laminated composite plates and shells, subjected to various shear loadings, is presented, using a modified 8-ANS method. The finite element, based on a modified first-order shear deformation theory, is further improved by the combined use of assumed natural strain method. We analyze the influence of the shell element with the various location and number of enhanced membrane and shear interpolation. Using the assumed natural strain method with proper interpolation functions, the present shell element generates neither membrane nor shear locking behavior even when full integration is used in the formulation. The effects of various types of lay-ups, materials and number of layers on initial buckling and postbuckling response of the laminated composite plates and shells for various shear loading have been discussed. In addition, the effect of direction of shear load on the postbuckling behavior is studied. Numerical results and comparisons of the present results with those found in the literature for typical benchmark problems involving symmetric cross-ply laminated composites are found to be excellent and show the validity of the developed finite element model. The study is relevant to the simulation of barrels, pipes, wing surfaces, aircrafts, rockets and missile structures subjected to intense complex loading.

Design and Prediction of Three Dimensional Flows in a Low Speed Highly Loaded Axial Flow Fan

  • Liu, Xuejiao;Chen, Liu;Dai, Ren;Yang, Ailing
    • International Journal of Fluid Machinery and Systems
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    • 제6권2호
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    • pp.94-104
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    • 2013
  • This paper describes the design to increase the blade loading factor of a low speed axial flow fan from normal 0.42 to highly loaded 0.55. A three-dimensional viscous solver is used to model the flows in the highly-loaded and normal loaded stages over its operation range. At the design point operation the static pressure rise can be increased by 20 percent with a deficit of efficiency by 0.3 percent. In the highly loaded fan stage, the rotor hub flow stalls, and separation vortex extends over the rotor hub region. The backflow, which occurs along the stator hub-suction surface, changes the exit flow from the prescribed axial direction. Results in this paper confirm that the limitation of the two dimensional diffusion does not affect primarily on the fan's performance. Highly loaded fan may have actually better performance than its two dimensional design. Three dimensional designing approaches may lead to better highly loaded fan with controlled rotor hub stall.