• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.21-28
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• 2011

지반의 대표적 동적 물성치중 하나인 감쇠비를 구하기 위한 여러 이론적 비선형모델이 개발되어 왔으나 실제 측정된 감쇠비를 정확히 예측하기는 불가능하다. 공진주/비틂전단 시험기는 미소변형율에서 중간변형율까지 흙의 동적 거동을 표현하는데 자주 이용되어 왔다. 공진주/비틂전단 시험기의 단점중의 하나는 측정된 감쇠비에 상응하는 변형율 산정법이 복잡하다는 것이다. 이를 해결하기 위하여 수정쌍곡선 모델과 Ramberg-Osgood모델을 사용하여 수정등가반경법을 도입하여 보다 정확한 변형율을 계산하였다. 유타지역에서 채취된 시료를 이용하여 공진주/비틂전단 시험기로 측정된 비틂력-비틂각을 이론적 비틂력-비틂각과 비교하고, 맞춤곡선법을 사용하여 각 비선형모델의 매개변수를 구하였으며 적합모델별 매개변수에서의 등가반경을 산정하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권3호
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• pp.225-238
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• 2024

In this paper, a quasi-3D hyperbolic shear deformation theory for the bending responses of a functionally graded (FG) porous micro-beam is based on a modified couple stress theory requiring only one material length scale parameter that can capture the size influence. The model proposed accounts for both shear and normal deformation effects through an illustrative variation of all displacements across the thickness and satisfies the zero traction boundary conditions on the top and bottom surfaces of the micro-beam. The effective material properties of the functionally graded micro-beam are assumed to vary in the thickness direction and are estimated using the homogenization method of power law distribution, which is modified to approximate the porous material properties with even and uneven distributions of porosity phases. The equilibrium equations are obtained using the virtual work principle and solved using Navier's technique. The validity of the derived formulation is established by comparing it with the ones available in the literature. Numerical examples are presented to investigate the influences of the power law index, material length scale parameter, beam thickness, and shear and normal deformation effects on the mechanical characteristics of the FG micro-beam. The results demonstrate that the inclusion of the size effects increases the microbeams stiffness, which consequently leads to a reduction in deflections. In contrast, the shear and normal deformation effects are just the opposite.

• 한국농공학회지
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• 제36권3호
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• pp.74-83
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• 1994

A series of isotropic consolidation tests, undrained and drained triaxial compression tests was carried out to investigate the physical characteristics and behaviours of marine silty sands collected from the western coast of Korea. This study also included a theoretical development of the constitutive equation to evaluate stress-strain relationship and volume change of silty sands. The results and main conclusions of the study are summarized as follows; 1. Isotropic compression and swelling index are linearly decreased with an increase in relative density. 2. Both undrained shear strengh and elastic modulus are increased with an increase in relative density and confining pressure. 3. Internal friction angles obtained from drained and undrained compression tests of the soils are proportional to relative density. 4. The phenomenon of dilatancy of each sample is less profound when confining stress is increased but more profound when relative density is increased. 5. The slope of critical state lines is 1.78 for Saemangum, 1.70 for Siewha and 1.26 for Sukmoon sands. 6. In this study, Drucker-Praper type criterion is used and hardening function of Cap model is modified by hyperbolic fuction. This will improve a lack of physical meaning of hardening parameters in conventional Cap model. 7. A newly developed constitutive equation to the forementioned silty sands and checked its applicability. This is in good agreement with the measured data.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권4호
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• pp.403-418
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• 2024

In this paper, vibration and energy absorption characteristics of a nanostructure which is composed of two embedded porous annular/circular nanoplates coupled by a viscoelastic substrate are investigated. The modified couple stress theory (MCST) and the Gurtin-Murdoch theory are applied to take into account the size and the surface effects, respectively. Furthermore, the structural damping effect is probed by the Kelvin-Voigt model and the mathematical model of the problem is developed by a new hyperbolic higher order shear deformation theory. The differential quadrature method (DQM) is employed to obtain the out-of-phase and in-phase frequencies of the structure in order to predict the dynamic response of it. The acquired results reveal that the vibration and energy absorption of the system depends on some factors such as porosity, surface stress effects, material length scale parameter, damping and spring constants of the viscoelastic foundation as well as geometrical parameters of annular/circular nanoplates. A bird's-eye view of the findings in the research paper offers a comprehensive understanding of the vibrational behavior and energy absorption capabilities of annular/circular porous nanoplates. The multidisciplinary approach and the inclusion of porosity make this study valuable for the development of innovative materials and applications in the field of nanoscience and engineering.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1404-1414
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• 2008

In the mechanistic-empirical trackbed design of railways, the resilient modulus is the key input parameter. This study focused on the resilient modulus prediction model, which is the functions of mean effective principal stress and axial strain, for three types of railroad trackbed materials such as crushed stone, weathered soil, and crushed-rock soil mixture. The model is composed with the maximum Young's modulus and nonlinear values for higher strain in parallel with dynamic shear modulus. The maximum values is modeled by model parameters, $A_E$ and the power of mean effective principal stress, $n_E$. The nonlinear portion is represented by modified hyperbolic model, with the model parameters of reference strain, ${\varepsilon}_r$ and curvature coefficient, a. To assess the performance of the prediction models proposed herein, the elastic response of a test trackbed near PyeongTaek, Korea was evaluated using a 3-D nonlinear elastic computer program (GEOTRACK) and compared with measured elastic vertical displacement during the passages of freight and passenger trains. The material types of sub-ballasts are crushed stone and weathered granite soil, respectively. The calculated vertical displacements within the sub-ballasts are within the order of 0.6mm, and agree well with measured values with the reasonable margin. The prediction models are thus concluded to work properly in the preliminary investigation.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.357-367
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• 2017

강지보로 보강된 터널 숏크리트 라이닝은 그 기하학적 형태로 인해 외부하중이 작용됨에 따라 휨 모멘트와 축력이 동시에 발생하게 된다. 숏크리트는 축력 수준에 따라 휨 강성이 달라지며, 이로 인한 심한 비선형 거동을 보인다. 또한 강지보 유형에 따라 역학적으로 상이한 지보 성능을 가진다. 본 연구에서는 화이버 단면 요소(fiber section element)를 이용해 압축력과 휨 모멘트를 동시에 받는 강지보-숏크리트 라이닝의 비선형합성거동을 평가할 수 있는 수치모델을 제시하였고, 이를 활용해 강지보 유형에 따른 합성지보 성능을 수치적으로 분석하였다. 또한, 지반-구조물 상호작용을 구현하기 위해 지반의 연화(softening) 거동을 고려하여 수정된 hyperbolic 모델을 제시하였다. 제시된 수치모델은 기존 아치형 실험체의 하중실험 결과와 해석결과를 비교하여 검증하였으며, 수치해석을 통해 강지보 유형에 따른 라이닝의 합성거동을 분석하였다. 해석결과를 통해, 복철근 형태의 강지보가 기존 H형강과 유사한 극한 하중 지지력을 가지는 것을 확인하였다. 또한 강재량 증가가 잔류 지지력 향상에 크게 기여하였으며, 지보재 주변의 지반강성이 증가함에 따라 강지보 유형에 따른 최대 하중지지력 개선 효과는 작아짐을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.47-58
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• 2018

Duncan & Chang(1970)는 던컨-창 모델을 제안하면서 흙시료의 초기 접선계수와 극한 축차응력을 구하기 위하여 쌍곡선이론을 사용하여 삼축압축시험의 응력-변형률의 비선형관계를 변환된 변형률/축차응력-변형률의 선형관계로 재구성하였다. 그러나 변환된 응력-변형률 관계는 이론적으로 선형관계를 나타내지만, 실제로는 시험이 시작되는 변형률이 작은 구간과 시료가 파괴에 이르는 변형률이 큰 구간에서는 비선형관계를 보인다. 이러한 현상은 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선이 완전한 쌍곡선 형태가 아님을 나타낸다. 따라서 변환된 응력-변형률 곡선의 전 구간에 대하여 선형 회귀분석을 실시하여 직선의 식을 구하게 되면, 비선형관계를 나타내는 구간의 범위에 따라 선형관계식의 산정에 편차가 발생하게 된다. 이러한 편차를 줄이기 위하여 본 연구에서는 변환응력-변형률 관계에서 비선형을 나타내는 초반과 종반 구간을 제외한 구간에 대하여 선형회귀분석을 실시함으로써 초기접선계수와 극한 축차응력을 산정하는 수정회귀분석법을 제안하였다. 수정회귀분석법을 검증하기 위하여, 풍화토의 다짐시료에 대하여 압밀-배수 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선으로부터 구한 변환응력-변형률 관계에 대해서 수정회귀분석을 실시하여 Duncan et al.(1980)이 제안한 2점법으로 구한 결과와 비교하였다. 분석결과 수정회기분석법에 비해 Duncan의 2점법으로 산정한 초기 접선계수는 4.0% 크게, 그리고 극한 축차응력은 2.9% 작게 평가되었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제9권6호
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• pp.499-519
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• 2020

The effect of porosity on the thermo-mechanical behavior of simply supported functionally graded plate reposed on the Winkler-Pasternak foundation is investigated analytically in the present paper using new refined hyperbolic shear deformation plate theory. Both even and uneven distribution of porosity are taken into account and the effective properties of FG plates with porosity are defined by theoretical formula with an additional term of porosity. The present formulation is based on a refined higher order shear deformation theory, which is based on four variables and it still accounts for parabolic distribution of the transverse shearing strains and stresses through the thickness of the FG plate and takes into account the various distribution shape of porosity. The elastic foundation is described by the Winkler-Pasternak model. Anew modified power-law formulation is used to describe the material properties of FGM plates in the thickness direction. The closed form solutions are obtained by using Navier technique. The present results are verified in comparison with the published ones in the literature. The results show that the dimensionless and stresses are affected by the porosity volume fraction, constituent volume fraction, and thermal load.

• Computers and Concrete
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• 제33권1호
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• pp.91-102
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• 2024

Beam-shaped components commonly rotate along a fixed axis when massive mechanical structures like rotors, jet engine blades, motor turbines, and rotating railway crossings perform their functions. For these structures to be useful in real life, their mechanical behavior is essential. Therefore, this is the first article to use the modified shear deformation theory type hyperbolic sine functions theory and the FEM to study the static bending response of rotating functionally graded GPL-reinforced composite (FG-GPLRC) beams with initial geometrical deficiencies in thermal media. Graphene platelets (GPLs) in three different configurations are woven into the beam's composition to increase its strength. By comparing the numerical results with those of previously published studies, we can assess the robustness of the theory and mechanical model employed in this study. Parameter studies are performed to determine the effect of various geometric and physical variables, such as rotation speed and temperature, on the bending reactions of structures.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.35-44
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• 2006

일반적으로 현장지반은 대부분 일정량의 세립분을 포함하고 있으므로 세립분 함유량을 고려한 지반 거동에 관한 연구가 요구된다. 이와 더불어, 기초 지반은 하중초기단계부터 상당한 비선형 거동특성을 나타내고 있어, 응력단계에 따른 지반의 비선형성 또한 매우 중요한 고려사항이다. 본 연구에서는 일련의 실내시험을 수행하여 지반의 전단강도 및 비선형 감쇠 특성을 도출하고자 하였으며, 수정 Hyerbolic 모델을 적용하여 분석된 실트질 모래 지반의 비선형 거동특성은 실트함유량과 상대밀도에 의해 정량화되었다. 실트질 모래 시료의 응력-변형률 곡선을 도출하기 위해 세립분 함유량을 변화시켜가며 일련의 삼축압축시험이 수행되었다. 또한 비선형 특성의 정규화에 요구되는 미소변형률 구간의 초기전단탄성계수의 도출을 위해서 삼축압축시험의 시료조건과 유사한 시료에 대해 공진주시험이 수행되었다. 또한 실트함유량별로 도출된 비선형 특성치는 상대밀도의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 상대밀도 증가에 따라 파괴시의 탄성계수의 비인 f값은 감소하고, 지반강성도 감쇠율을 나타내는 9의 경우 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어 비선형 특성치를 상대밀도 $D_R$을 간극비로 환산한 절대적 간극비 $e_{sk}$에 따른 정량화 결과의 경우, $e_{sk}$의 증가에 따라 f값은 증가하고 g값은 감소하는 경향을 나타내었다.