• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.193-200
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• 2008

탄-소성론에 근거한 콘크리트나 토질과 같은 재료의 파괴 포락선은 주응력을 축으로 하는 공간 좌표계상에서 인장의 등압(hydrostatic stress)축을 향해 기울어진 형태를 가지며 소성흐름이 상관소성흐름 법칙(associated flow rule)에 따라 결정될 경우 콘크리트의 거동 예측시에 과도한 체적 팽창률을 나타내게 된다. 본 논문에서는 콘크리트의 다축응력 하에서의 거동을 예측하기 위하여 비균일 경화(nonuniform hardening)를 적용한 5계수 파괴 포락선과 등압축 방향 성분의 소성 흐름을 수정하는 비상관 소성흐름 법칙(non-associated flow rule)을 사용하여 비선형 유한요소해석 프로그램을 개발하였으며 신뢰성 있는 연구자의 다축응력 실험결과와 유한요소해석 프로그램의 해석결과를 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.173-179
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• 2000

절리면의 전단거동에서 나타나는 응력 및 변위의 비선형 특성을 탄소성해석에 의해 모사하는 경우 소성유동법칙이 해석결과에 미치는 영향을 검토하였다. Plesha의 절리구성모델을 적용하여 일정수직응력조건과 일정수직변위조건에서 수치직접전단시험을 실시하였다. 연상유동법칙을 적용하면 과도한 수직팽창이 예측되는 반면에 비연상유동법칙을 적용한 해석은 실제 절리거동을 잘 모사하고 있음을 보였다. 비연상유동법칙의 적용으로 강성행렬이 비대칭이 피는 단점을 보완하기 위해 비연상유동법칙을 적용하는 경우라도 요소의 접선강성행렬을 대칭화시키는 수치해석 기법이 제안되었다. 본래의 절리면과 동일한 소성변형을 일으키지만 연상유동법칙을 따르는 등가의 절리면을 가정함으로써 대칭인 탄소성행렬을 유도하였다. 일정수직음력조건에서 수티 직접전단시험을 실시하여 제안된 강성행렬 대칭화 기법의 유효성을 검증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제10권1호
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• pp.21-35
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• 2016

Employing non-associated flow rule and Power-Law failure criterion, the failure mechanisms of tunnel roof in homogeneous and layered soils are studied in present analysis. From the viewpoint of energy, limit analysis upper bound theorem and variation principle are introduced to study the influence of dilatancy on the collapse mechanism of rectangular tunnel considering effects of supporting force and seepage force. Through calculation, the collapsing curve expressions of rectangular tunnel which are excavated in homogeneous soil and layered soils respectively are derived. The accuracy of this work is verified by comparing with the existing research results. The collapsing surface shapes with different dilatancy coefficients are draw out and the influence of dilatancy coefficient on possible collapsing range is analyzed. The results show that, in homogeneous soil, the potential collapsing range decreases with the decrease of the dilatancy coefficient. In layered soils, the total height and the width on the layered position of possible collapsing block increase and the width of the falling block on tunnel roof decrease when only the upper soil's dilatancy coefficient decrease. When only the lower soil's dilatancy coefficient decrease or both layers' dilatancy coefficients decrease, the range of the potential collapsing block reduces.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권2호
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• pp.217-235
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• 2017

The stability prediction of shallow buried tunnels is one of the most difficult tasks in civil engineering. The aim of this work is to predict the state of collapse in shallow tunnel in layered soils by employing non-associated flow rule and nonlinear failure criterion within the framework of upper bound theorem. Particular emphasis is first given to consider the effects of dilation on the collapse mechanism of shallow tunnel. Furthermore, the seepage forces and surface settlement are considered to analyze the influence of different dilation coefficients on the collapse shape. Two different curve functions which describe two different soil layers are obtained by virtual work equations under the variational principle. The distinct characteristics of falling blocks up and down the water level are discussed in the present work. According to the numerical results, the potential collapse range decreases with the increase of the dilation coefficient. In layered soils, both of the single layer's dilation coefficient and two layers' dilation coefficients increase, the range of the potential collapse block reduces.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제5권2호
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• pp.157-168
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• 2012

The dilatancy of granular materials has significant influence on its mechanical behaviors. The dilation angle is taken as a constant in conventional associated or non-associated flow rules based on Drucker-Prager yields theory. However, various experimental results show the dilatancy changes during progressive failure of granular materials. A non-associated flow rule with evolution of dilation angle is adopted in this study, and Cosserat continuum theory is used to describe the behaviors of granular materials for considering to some extent the its internal structure. Numerical examples focus on the bearing capacity and localization of granular materials, and results illustrate the capability and performance of the presented model in modeling the effect on failure behavior of granular materials.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.483-490
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• 2002

This paper presents the results of a comparative study between FEM and LEM on slope stability analysis. For validation, factors of safety were compared between FEM and LEM. The results from the two methods were in good agreement suggesting that the FEM with the shear strength reduction method can be effectively used on slope stability analyses. A series of analysis were then performed using the FEM for various constitutive laws, slope angles, flow rules, and the finite element discretizations. Among the findings, the finite element method in conjunction with the shear strength reduction method can provide reasonable results in terms of factor of safety. Also revealed is that the results of FEM can be significantly affected by the way in which the type of constitutive law and flow rule are selected.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.85-91
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• 2005

본 논문에서는 실내모형실험 및 유한요소 프로그램인 CRISP을 이용하여 사질토 지반에 근입되어있는 선단지지 말뚝의 하중-침하(P-S) 관계를 규명하였다. 선단지지말뚝의 효과를 유한요소 해석에서 모사하기 위하여 몇 가지 형태의 인터페이스 요소들(slip elements)을 말뚝 주변 및 선단에 도입하였다. 비관련 소성흐름 법칙의 정도, 즉 지반강도 정수인 내부마찰각과 팽창각의 차이 정도를 고려한 Mo-Coulomb 지반 모델에 있어서, 인터페이스 요소들이 포함된 선단지지말뚝은 내부마찰각과 팽창각의 차이가 유한요소 해의 수렴에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 한편, 이와는 대조적으로 말뚝 주변에 적용한 인터페이스 요소 대신 Roller로 모사된 선단지지말뚝의 유한요소 해는 비관련 소성흐름 법칙의 정도에 대해서 영향을 받지 않고 수렴되는 것으로 나타났다.

• Computers and Concrete
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• 제4권5호
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• pp.377-402
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• 2007

The paper presents quasi-static plane strain FE-simulations of strain localization in reinforced concrete beams without stirrups. The material was modeled with two different isotropic continuum crack models: an elasto-plastic and a damage one. In case of elasto-plasticity, linear Drucker-Prager criterion with a non-associated flow rule was defined in the compressive regime and a Rankine criterion with an associated flow rule was adopted in the tensile regime. In the case of a damage model, the degradation of the material due to micro-cracking was described with a single scalar damage parameter. To ensure the mesh-independence and to capture size effects, both criteria were enhanced in a softening regime by nonlocal terms. Thus, a characteristic length of micro-structure was included. The effect of a characteristic length, reinforcement ratio, bond-slip stiffness, fracture energy and beam size on strain localization was investigated. The numerical results with reinforced concrete beams were quantitatively compared with corresponding laboratory tests by Walraven (1978).

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권9호
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• pp.33-41
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• 2015

사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 산정할 수 있다. 하지만 수직하중 작용 시 나타나는 주면마찰력 감소와 선단지지력 증가의 특징을 정확하게 고려할 수 있는 설계식이 없으며, 실제와 같은 사질토 지반의 비관련흐름 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 원형 버킷기초의 수직지지력을 다양한 지반 마찰각과 기초 크기에 대하여 산정하였다. 해석 결과의 극한지지력을 주면마찰력과 선단지지력으로 분리하여 특징을 분석한 후 각각의 설계식을 도출하였다. 버킷기초의 주면마찰력은 선단지지력에 비해 크기가 매우 작고 말뚝 설계식과 차이가 근소하므로 이를 동일하게 사용하였다. 주면마찰력의 영향으로 얕은기초의 지지력보다 증가하는 버킷기초의 선단지지력은 기존의 설계식을 수정하여 적용할 수 있도록 해석 결과를 토대로 새로운 형상-깊이계수($s_q{\cdot}d_q$)를 제안하였다. 또한 관련흐름법칙을 적용하여 제안된 기존의 얕은기초 형상계수와 깊이계수는 실제 사질토 지반에서의 지지력을 과대예측하므로 비관련흐름 특성을 반영한 형상-깊이계수를 사용하여 지지력을 예측해야 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.431-436
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• 2001

Lateral confining effect due to the existence of the shear reinforcements in R.C. beam is investigate in a numerical way. For the purpose, a three dimensional constitutive model of concrete is developed based on the elasto-plasticity using non-associated plastic flow rule to control the excessive inelastic dilatancy. The plastic flow direction is determined based on the associated plastic flow direction in a way to adjust the directional angle between the two normal vector components along the hydrostatic and deviatoric axis in a meridian plane in which the loading function prescribed. The current formulation is combined with the four parameter elasto-plastic triaxial concrete model recently developed. The resulting elasto-plastic triaxial concrete model predicts the fundamental behaviors of concrete under different confining levels and the 4-points flexural test of a beam with shear reinforcements, compares with the experimental results.