• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.158-164
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• 2017

섬유금속적층판은 금속 판재와 섬유 강화 플라스틱을 적층한 하이브리드 소재 중 하나다. 섬유금속적층판은 부품 경량화 측면을 고려했을 시, 뛰어난 충격흡수능력을 가지고 있기 때문에 자동차 및 항공우주 산업에서 적용 및 연구를 진행하고 있는 추세다. 특히, 자동차의 측면 도어 임펙트 빔의 경우, 기존의 금속소재에서 복합재료로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 자동차의 측면 도어 임펙트 빔을 금속소재와 자기 강화형 폴리프로필렌을 적층한 섬유금속적층판으로 대체하는 것이 목표다. 3가지 종류의 임펙트 빔의 3점 굽힘 시험 수치해석을 통해 단면적 대비 굽힘 저항력의 크기를 비교하였다. 그 후, 제작 실현성을 고려하여 굽힘 저항력이 우수한 이중모자형 임펙트 빔을 순수 DP 980과 섬유금속적층판으로 제작하여 자동차 측면 도어에 설치된 모델을 상정하고 충돌 해석을 수행하였다. 결과적으로 섬유금속적층판을 사용한 임펙트 빔은 기존의 DP 980보다 무게 대비 충격 에너지 흡수 능력이 약 7배 높음을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.488-496
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• 2023

선박 및 교량 구조물은 일종의 길이가 긴 박스형 구조로서 수직 굽힘 모멘트에 대한 저항력이 설계의 주요 인자이다. 특히 선박 거더는 반복적으로 불규칙적인 파랑하중에 장시간 노출되어 있기 때문에 구조부재의 연속 붕괴 거동을 정확하게 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 순수 휨모멘트를 받는 박스거더의 하중 변화에 따른 좌굴을 포함한 소성 붕괴 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 분석대상은 Gordo 실험에서 사용한 세 가지 박스거더로 선정하였다. 구조강도 실험 결과와 비선형 유한요소해석에 의한 결과를 비교하여 차이가 발생하는 원인에 대해서 고찰하였다. 본 논문에서는 카본스틸 재료의 제작 시 필연적으로 사용하는 용접열에 의한 초기 처짐의 영향을 반영하기 위하여 전체와 국부적인 처짐 형상의 조합을 제안하였고, 이 결과는 실험 결과와 거동 및 최종강도 추정율이 7% 이내에서 잘 일치하고 있었다. 논문에서 검토한 절차 및 초기 처짐 구성에 대한 내용은 향후 유사 구조물의 최종강도를 분석하는데 좋은 지침으로 사용할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.237-246
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• 2008

연속경간을 가지는 I형강 교량은 내부 지점근처에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하게 되는데, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 내부 지점부위의 상부 및 하부플랜지에 플레이트를 보강한 변단면을 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 탄성 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 범용구조해석프로그램 ABAQUS(2006)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R이 사용되었고, 국내외에서 많이 사용되는 I형강 단면(${W36{\times}160}$)을 대상으로 하였다. 양단 및 한쪽 끝단에 계단식 단면을 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 매개변수는 각각 27가지 및 36가지 조합이고, 하중조건으로 보의 순수굽힘이 발생하는 균일모멘트를 적용시켰으며, 비탄성 구간범위 내에 있는 비지지 길이에 대하여 구조해석을 수행하였다. 비탄성 횡-비틀림 거동을 보기 위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi(1995)등이 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 다양한 하중 조건을 가지는 양단 또는 일단 계단식 단면 변화보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도를 계산할 수 있는 설계식 개발에 적극 활용 될 수 있을 것이다.

• 한국작물학회지
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• 제51권6호
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• pp.539-543
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• 2006

Lodging is classified as root lodging caused by the loss of supporting force in the root, bending caused by the deformation of the stem and breaking where the stem breaks down as loads exceeding critical elasticity were applied. This research excluded breaking which is not in a state of equilibrium and tried to partition the level of lodging using an algebraic model in root lodging and stem lodging, or bending. When a vertical load was applied, the deformation of the stem of rice plant showed the form of a quadratic equation. The trace of the panicle neck in the process of lodging was an ellipse-shape. When loading was pure root lodging, the trace of the panicle neck became a circle of which culm length is the radius. When it was a pure stem lodging, the trace of the panicle neck is an ellipse of which major axis is culm length and minor axis is 0.64* culm length. When both stem lodging and root lodging occurred in a natural setting, the partitioning of lodging can be calculated by a formula using eccentricity of an ellipse, S=e*100/0.768(S is the ratio of stem lodging in the whole lodging, e is eccentricity of the ellipse). This method is expected to be useful in simple lodging partitioning. We could also calculate the partitioning of stem lodging and root lodging as units of angles as an accuracy method, by using a straight line calculated by differentiating a quadratic equation of stem deformation at the origin of the coordinates. These two methods for dividing root and stem lodging showed different values. However, each of them showed almost same values with different lodging degree in one plant.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.643-653
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• 2007

본 연구에서는 일반 강재로 제작된 수평보강재가 설치된 플레이트 거더에 대한 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하여 휨에 대한 극한 거동과 연성에 대해 고찰하였다. AASHTO LRFD (2002)의 규정에 의하면 수평보강재가 설치된 플레이트 거더는 조밀단면 검토에서 제외되어 비조밀단면으로 간주되는데, 소성모멘트 구현과 휨연성 조건 등을 엄밀히 검토하여 조밀단면으로 설계될 수 있는 가능성에 대하여 살펴보았다. 복부판의 세장비, 수평보강재의 강성, 압축플랜지의 세장비 등을 주요 변수로 설정하여 다양한 조합에 대한 해석을 수행하였다. 복부판에 설치된 보강재의 강성이 보장된 상태에서 복부판 압축 패널의 국부좌굴을 방지하기 위한 세장비의 값을 제한함으로써 수평보강재가 설치된 플레이트거더일지라도 조밀단면의 조건이 충분히 만족될 수 있다는 것이 확인되었다. 해석 결과에 근거하여 수평보강재가 설치된 플레이트거더가 조밀단면으로 설계되기 위한 조건식이 제안되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.701-713
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• 2000

본 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨 상태에서 그라인딩 처리 및 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 일련의 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 그라인딩 처리한 경우와 TIG 처리한 경우 $2{\times}106$회 피로강도가 한등급 향상되는 것을 알 수 있었으며, 국내 외의 피로설계기준에서 규정하고 있는 피로강도등급을 대체로 만족하고 있음을 알 수 있었다. 용접지단부의 기하학적 형상에 대한 매개변수해석결과 하중비전달형 필렛용접부에서 응력집중계수에 영향을 미치는 인자는 곡률반경과 비드접선각도임을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석 결과 피로균열 발생초기에는 균열보정계수에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 기하학적 형상 보정계수임을 알 수 있었으며, 상대깊이가 0.4 이상이 되면 기하학적 형상보정계수 보다는 유한판 보정계수가 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 하중비전달형 필렛용접부의 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.149-158
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• 1995

열간압연된 형강은 수직재나 휨재 등으로 사용할 때 파이프나 덕트 등의 설비에 필요한 공간을 확보하기 위해 웨브에 개구부를 두기도 한다. 개구부를 갖는 형강의 웨브는 면내력을 받는 사각형 평판으로 고려하여 좌굴하중을 구하였다. 재하변은 단순지지로 하고 재하변은 직각인 변은 탄성지지단으로 보고 해석하였으며, 국부좌굴에 대한 보강을 위해 개구부 주위(하중 방향과 평행한 두변)에 보강재를 두어 단면 손실에 대한 좌굴하중의 감소를 보강하였다. 본 연구에서는 평판에 대한 고전적인 이론해와 유한요소에 의한 해석해를 비교하여, 해석에 대한 해의 정확성을 검증한 후 개구부의 크기, 보강재의 크기와 탄성지지단의 비틀림 상수의 변화에 대한 효과를 알아보았다. 그 결과 이론해와 해석해의 오차는 0.31%로 상당히 정밀한 해석해를 얻었으며, 비틀림 상수의 크기와 보강재의 크기에 따라 유공 보강판의 효과적인 개구부 크기를 결정하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권6호
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• pp.1417-1443
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• 2016

Cellular and castellated steel beams are used to obtain higher stiffness and bending capacity using the same weight of steel. In addition, the beam openings may be used as a pass for different mechanical fixtures such as ducts and pipes. The aim of this study is to investigate the effect of different parameters on both elastic and inelastic critical buckling stresses of steel web plates with openings. These parameters are plate aspect ratio; opening shape (circular or rectangular); end distance to the first opening; opening spacing; opening size; plate slenderness ratio; steel grade; and initial web imperfection. The web/flange interaction has been simplified by web edge restraints representing simply supported boundary conditions. A numerical parametric study has been performed through linear and nonlinear finite element (FE) models, where the FE results have been verified against both experimental and numerical results in the literature. The web plates are subject to in-plane linearly varying compression with different loading patterns, ranging from uniform compression to pure bending. A buckling stress modification factor (${\beta}$-factor) has been introduced as a ratio of buckling stress of web plate with openings to buckling stress of the corresponding solid web plate. The variation of ${\beta}$-factor against the aforementioned parameters has been reported. Furthermore, the critical plate slenderness ratio separating elastic buckling and yielding has been identified and discussed for two steel grades of DIN-17100, namely: ST-37/2 and ST-52/3. The FE results revealed that the minimum ${\beta}$-factor is 0.9 for web plates under uniform compression and 0.7 for those under both compression and tension.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권1호
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• pp.50-56
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• 2013

Phosphorescent materials coated with titanium dioxide were fabricated and photocatalytic reactions between these materials and VOCs gases were examined. A thin film (approx. 100 nm) of nanosized $TiO_2$ was deposited on the $Sr_4Al_{14}O_{25}$ : $Eu^{2+}$, $Dy^{3+}$, $Ag^+$ phosphor using low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD). The characteristics of the photocatalytic reaction were examined in terms of the decomposition of benzene gas using a gas chromatography (GC) system under ultraviolet (${\lambda}$ = 365 nm) and visible light (${\lambda}$ > 420 nm) irradiation. $TiO_2$-coated $Sr_4Al_{14}O_{25}$ : $Eu^{2+}$, $Dy^{3+}$, $Ag^+$ phosphor showed different photocatalytic behavior compared with pure $TiO_2$. $TiO_2$-coated phosphorescent materials showed a much faster photocatalytic decomposition of benzene gas under visible irradiation compared to the pure $TiO_2$ for which the result was practically negligible. This suggests that the extension of the absorption wavelength to visible light occurred through energy band bending by a heterojunction at the interface of the $Sr_4Al_{14}O_{25}-TiO_2$ composite. Also, the $Sr_4Al_{14}O_{25}-TiO_2$ composite showed the photocatalytic decomposition of benzene in darkness due to the photon light emitted from the $Sr_4Al_{14}O_{25}$ phosphors.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권12호
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• pp.1346-1350
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• 2012

Contact wire is one of the most important components supplying electricity to railroad cars. At the beginning of the research on contact wire, wear problem caused by friction between contact wire and pantograph was considered even more important issue for the failure of contact wire. However, since several fatigue fractures were reported from Shinkansen in Japan, fatigue fracture has become another important issue for the failure of contact wire. Despite of its importance, standard of the fatigue test of contact wire has not been established yet. Thus, fatigue characteristics of contact wire is very difficult issue to evaluate quantitatively. Hence, in this study, test method simulating operating conditions of contact wire by Minsung Kang and etc. is used to evaluate the fatigue characteristics of copper alloy contact wire. Also, test results is compared with the result of Minsung Kang's research on pure copper contact wire.