• Geomechanics and Engineering
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• 제4권3호
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• pp.173-190
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• 2012

With recent growing interests in the Performance-Based Seismic Design and Assessment Methodology, more realistic modeling of a structural system is deemed essential in analyzing, designing, and evaluating both newly constructed and existing buildings under seismic events. Consequently, a shallow foundation element becomes an essential constituent in the implementation of this seismic design and assessment methodology. In this paper, a contact interface fiber section element is presented for use in modeling soil-shallow foundation systems. The assumption of a rigid footing on a Winkler-based soil rests simply on the Euler-Bernoulli's hypothesis on sectional kinematics. Fiber section discretization is employed to represent the contact interface sectional response. The hyperbolic function provides an adequate means of representing the stress-deformation behavior of each soil fiber. The element is simple but efficient in representing salient features of the soil-shallow foundation system (sliding, settling, and rocking). Two experimental results from centrifuge-scale and full-scale cyclic loading tests on shallow foundations are used to illustrate the model characteristics and verify the accuracy of the model. Based on this comprehensive model validation, it is observed that the model performs quite satisfactorily. It resembles reasonably well the experimental results in terms of moment, shear, settlement, and rotation demands. The hysteretic behavior of moment-rotation responses and the rotation-settlement feature are also captured well by the model.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.11-18
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• 2011

본 논문은 열차의 타고오름 해석을 위한 새로운 2차원 다물체 동역학 모델링 방법을 제안하였다. 본 동역학 모델은 에너지 흡수구조/부품뿐만 아니라 차체의 변형도 고려하여 비선형 스프링, 댐퍼, 질량으로 구성되며 철도차량의 충돌에너지흡수량, 승객구간의 가속도, 연결 장치의 충격력, 차량간 타고오름 변위 등을 잘 예측할 수 있다. 제안된 방법으로 한국형고속열차를 차체 각 부분의 압괴 특성을 구하고 2차원 다물체 충돌동역학 모델을 구성하였다. 열차 대 열차 충돌 시나리오조건으로 2차원 동역학 모델을 시뮬레이션하고 3차원 가상시험 모델로 평가하였다. 그 결과 2차원 동역학 모델은 타고오름 거동을 잘 예측하였으며 차체변형을 고려한 모델링 기법이 타고오름 평가에 중요함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.1-8
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• 2021

플랜트 증기운 폭발은 TNT 폭발물에 의한 폭발과는 다른 특징이 있으며 압력파 양상과 비슷하다. 대표적인 유형의 폭압 산정법은 TNT 등가량 환산법과 멀티에너지법이 있다. TNT 등가량 환산법은 폭굉과 같은 충격파를 전제로 하며, 멀티에너지법은 폭연과 같은 압력파를 전제로 한다. 본 연구는 세 가지 플랜트 폭발 사례를 적용하여 플랜트 증기운 폭발의 적절한 폭압을 도출하기 위한 연구를 수행하였다. 폭발 사례에 대하여 피해를 입은 부재를 선정한 후, 단자유도 해석과 비선형 동적 해석을 수행하여 변형과 손상 정도를 비교분석하였다. 구조물의 피해 정도는 TNT 등가량 환산법보다는 멀티에너지법에 의한 폭압을 사용한 경우가 실제 상황에 더욱 근접한 것으로 나타났다. 또한, 멀티에너지법의 폭발강도계수를 7 또는 8로 가정할 경우 증기운 폭발의 폭압 모델을 비교적 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권6호
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• pp.551-560
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• 2021

Due to the low strength and high compressibility characteristics, the loess deposits tunnels are prone to large deformations and collapse. An accurate stability evaluation for loess deposits is of considerable significance in deformation control and safety work during tunnel construction. 37 groups of representative data based on real loess deposits cases were adopted to establish the stability evaluation model for the tunnel project in Yan'an, China. Physical and mechanical indices, including water content, cohesion, internal friction angle, elastic modulus, and poisson ratio are selected as index system on the stability level of loess. The data set is randomly divided into 80% as the training set and 20% as the test set. Firstly, principal component analysis (PCA) is used to convert the five index system to three linearly independent principal components X1, X2 and X3. Then, the principal components were used as input vectors for probabilistic neural network (PNN) to map the nonlinear relationship between the index system and stability level of loess. Furthermore, Leave-One-Out cross validation was applied for the training set to find the suitable smoothing factor. At last, the established model with the target smoothing factor 0.04 was applied for the test set, and a 100% prediction accuracy rate was obtained. This intelligent classification method for loess deposits can be easily conducted, which has wide potential applications in evaluating loess deposits.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.141-150
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• 1987

1973년(年)에 완공(完工)된 소양강댐은 매설계기가 잘 설치되어 그 댐의 응력(應力)과 변형(變形)의 측정결과는 이미 발표된 바 있다. 그러나 이론적(理論的)인 해석은 지금까지 이루어지지 않았다. 본(本)연구(硏究)는 시공시(施工時) 재료의 자중을 받고 또 담수시 물 하중을 받게 되는 댐 본체의 응력(應力)과 변형(變形) 거동을 수치적(數値的)으로 해석하려는데 그 목적(目的)이 있다. 해석(解析)에 사용(使用)된 구성법칙(構成法則)은 Duncan 등(等)이 개발한 hyperbolic 모델이며, 시공단계(施工段階)를 모방한 비선형증가(非線型增加) 유한요소해석(有限要素解析)이 본(本) 연구(硏究)에 적용되었다. hyperbolic 파라미터들은 문헌에서 추정하여 사용(使用)하였다. 이론적(理論的) 해석(解析)으로부터 얻어진 결과는 댐의 임의의 단면에서의 변형특성과 응력벡타를 명확(明確)하게 나타내었다. 해석결과는 최대단면(最大斷面)에서의 변형측정치(變形測定値)와 잘 일치(一致)하였으나 수평변형(水平變形)과 심벽(心壁)에 생긴 응력에 있어서는 약간의 차이를 보였다. 수치해석과 측정치와의 비교(比較)로부터 얻은 본댐의 거동의 특징(特徵)은 심벽에서 비교적(比較的) 큰 시공침하(施工沈下)가 생겼고, 심벽의 토피하중(土被荷重)은 아아칭 효과에 의해 상당히 감소되었고, 또 양안부근(兩岸附近)에서는 수평변위(水平變位)가 커서 인장구역(引張區域)이 생길 수 있다는 것이다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.157-178
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• 1996

기존의 보강토벽체에 주로 이용되어온 steel strict등 고강도 인장보강재는 주변 뒤채움흙에 비해 상대적으로 변형이 작기 때문에, 설계검토시 과강재 자체에서 유발되는 변형의 크기에 대해서는 크게 유의할 필요가 없었다. 그러나 비교적 저강도인 섬유보강재의 경우, 한계상태에서 예상되는 섬유보강재 자체의 변형량은 주변 뒤채움흙의 소성변형 유발에 필요시 되는 변형량을 종종 초과하게 되며, 이와같은 크기의 과도한 변형량은 보강토벽체 구조체 자체의 안정성 확보 측면에서 허용할 수 없는 경우가 대부분이다. 결국 보증토벽체 구조체의 전면부 발생변위에 대한 일반적인 허용조건을 충족하기 위해서는, 극한강도 보다 훨씬 작은 크기의 강도가 섬유보강재의 경우 발휘하는 것으로 보아야 할 것이며, 따라서 최종적인 구조체 안정검토를 위해서는 보강재 자체의 예상변형량에 대한 평가가 섬유보강재의 경우 특히 중요시 된다. 보강재의 인장응력 -변형률 관계는 강보강재의 경우 선형탄성거동으로 가정할 수 있으나, 섬 유보강재의 경우에는 일반적으로 비 선형거동을 나타낸다. 본 연구에서는 쌍곡선 함수를 이용하여 섬유보강재의 비선형 거동특성을 모델링하였으며,또한 뒤채움흙 다짐으로 인한 유발응력등을 고려하기 위해 Ehrlich SE Mitchell, Duncan등이 제안한 방법을 수정하여 섬유 보강토벽체의 안정 해석법을 제시하였다. 본 안정 해석법 에서는 침투수압의 영향 및 뒤채움흙의 구속효과에 따른 섬유보강재의 부분적인 상대강성 변화 등을 고려하였으며, 이를 토대로 깊이별 각 섬유보 강재의 최대인장력 및 변형량 등의 예측이 가능하다. 본 연구에서는 제시하리라 하는 안정해석법의 적용성을 위해, paraweb polyester fibre multicord, non-woven polyester 지오텍스타일 및 knitted polyester 지오그리드 등 3가지 종류 보강재의 인장응력-변형률 관계 실험결과를 회귀분석하여 쌍곡선 함수형태로 이와같은 섬유보 강재의 비선형거동을 모델링하였다. 또한 이를 토대로 한 븐 연구 해석법의 적합성 검토를 위해, Ho & Rowe가 제시한 유한요소해석결과 및 LCPC, FHWA등에서 시행한 시험결과와 깊이별 각 섬유보강재의 최대인장력,변형량 및 지점별 변형률 등에 대해서도 비교하였다. 아울러 섬유 보강재의 상대강성, 뒤채움흙의 깊이별 구속효과의 정도, 다짐정도 및 침투수압 등이 각 섬유보강재의 변형량 및 전체적인 변형형태 등에 미치는 영향을 종합적으로 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.231-240
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• 2014

축방향 인장력을 받는 T-stub은 T-stub과 긴결재의 재료적 물성 특성, T-stub의 기하학적 형상, 긴결재의 직경과 체결력 등의 변화에 의하여 상이한 거동특성을 나타낸다. 이러한 변화의 영향으로 T-stub은 T-stub 플랜지의 휨항복 후 소성파괴, T-stub 필릿부의 휨항복과 긴결재 파단, 긴결재의 파단 등과 같은 세 가지 파괴양상을 나타낸다. 일반적으로 T-stub 플랜지의 두께가 얇고 긴결재의 게이지 거리가 긴 T-stub은 플랜지의 휨항복 후 소성화에 의하여 T-stub 플랜지의 두께가 두껍고 긴결재의 게이지 거리가 짧은 T-stub보다 에너지소산능력이 우수하다. 이 연구는 T-stub 체결에 사용된 긴결재가 T-stub의 에너지소산능력에 미치는 영향을 파악하기 위하여 3차원 비선형 유한요소 해석을 진행하였다. T-stub 해석모델의 긴결재로는 F10T-M20 고장력볼트와 ${\varnothing}19.05mm$(3/4inch)인 SMA 강봉을 모델링하였고, T-stub의 기하학적 형상은 T-stub 필릿부의 휨항복과 긴결재 파단의 파괴를 나타내도록 선택하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.491-499
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• 2002

직교이방성 적층평판해석을 위해 퇴화 쉘요소에 기초를 둔 p-version 유한요소법이 제안되었다. 이 모델의 비선형 정식화과정에서 기하비선형의 경우 von Karman의 대변형-소변형률 가정을 설명하기 위해 Total Lagrangian 방법이 채택되었으며, 재료비선형의 경우 Huber-Mises의 항복기준과 변형률경화 항복함수에 근거를 둔 Prandtl-Reuss 유동법칙이 사용되었다. 재료모델은 이방성을 표현하는 매개변수에 의해 이방겅재료를 고려할 수 있도록 하였다. 적층평판이론으로는 전단변형 효과를 고려할 수 있는 등가단출이론(ESL Theory)에 기초를 두었기 때문에 두 적층간 계면에서의 전단변형률은 연속이라는 조건을 갖게된다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되었으며 형상함수의 차수는 1차에서 10차까지 변화시킬 수 있다. 또한, Causs-Lobatto 수치적될법을 사용하기 때문에 기존의 가우스 적분점에서 계산되던 응력값은 이 적분법의 적분점이 절점에 위치하므로 절점에서 바로 응력값이 산출되도록 하였다 극한하중 수렴성, 비선형 효과, 소성역의 형상 등의 비교관점을 통해 p-version 유한요소 모델의 적정성을 보이고자 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.29-40
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• 2024

본 연구에서는 완충재 블록의 팽윤 거동 특성을 파악하고자 COMSOL Multiphysics의 비선형 탄성모델을 활용하여 완충재 팽윤압 측정실험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 실험 조건과 동일하게 사방 구속조건 및 물 주입압을 경계조건으로 설정하였으며, 실험값과 수치해석 결과를 비교하여 수치해석 모델을 검증하였다. 이후 해당 수치해석 모델을 활용하여 비구속 조건에서의 팽윤변형, 건조밀도별 팽윤압, 그리고 완충재의 기하학 형태에 따른 팽윤압을 모사하였다. 해석결과, 모델은 포화 과정에 따른 팽윤변형 현상과 건조밀도가 높아질수록 팽윤압이 증가하는 현상을 적절히 모사하였다. 또한, 완충재 기하학 형태에 따른 팽윤압 모사 결과에서는 팽윤압이 증가하는 속도가 원통형 시료보다 U자형 시료에서 훨씬 빠르게 나타났고, 포화 과정에 따라 U자형 시료의 내부 모서리에서 선제적으로 응력이 발현되는 것으로 분석되었다. 다만, 완충재의 실제 거동을 보다 정확하게 모사하기 위해서는 비선형 탄소성 모델을 적용하여 해석모델의 수준을 고도화해야 할 것으로 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권3호
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• pp.286-293
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• 2002

소성온도에 따른 ZnO계 적층형 세라믹 칩 바리스터(약칭 MLV)의 미세구조와 전기적 특성의 변화를 조사하였다. 소성온도 1100$^{\circ}$C에서 Ag/Pd(7:3) 내부전극층의 두께가 불균일하게 변화하면서 부분적인 공극이 발생하기 시작하고, 1150$^{\circ}$C에서는 상당한 전극 패턴의 소멸과 박리가 관찰되었다. 950$^{\circ}$C로 소성한 MLV의 경우 누설전류의 열화가 특히 컸는데 이는 미반응의 pyrochlore상이 잔류하여 액상과 천이원소의 균일한 분포가 일어나지 않았기 때문이라 사료된다. 1100$^{\circ}$C 이상의 온도로 소성한 경우에는 바리스터 특성 및 그 재현성의 저하가 관찰되었는데, 이는 내부전극의 소멸, 전극물질과 소체의 반응, 그리고 $Bi_2O_3$의 휘발에 기인한 것으로 보인다. 한편, 950∼1100$^{\circ}$C의 전 소성온도 범위에 걸쳐 온도가 증가할수록 정전용량과 누설전류는 증가하고 항복전압과 피크전류는 감소하였으나, 비선형계수와 클램핑 비는 각각 ∼30 및 1.4로 거의 일정한 값을 유지하였다. 특히 1000∼1050$^{\circ}$C 소성체의 경우 칩 바리스터에 적합한 바리스터 특성이 재현성 있게 나타났다. 결과적으로 Ag/Pd(7:3) 합금은 1050$^{\circ}$C의 동시 소성 온도이하에서는 $Bi_2O_3$를 함유한 대부분의 ZnO계 MLV의 내부전극으로 충분히 사용가능한 것으로 판단된다.