• Structural Engineering and Mechanics
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• 제42권1호
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• pp.73-93
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• 2012

With an active structural involvement in spiral case structure (SCS) that is always the design and research focus of hydroelectric power plant (HPP), the compressible membrane sandwiched between steel spiral case and surrounding reinforced concrete was often assumed to be linear elastic material in conventional design analysis of SCS. Unfortunately considerable previous studies have proved that the foam material serving as membrane exhibits essentially nonlinear mechanical behavior. In order to clarify the effect of membrane (foam) material's nonlinear stress-strain behavior on SCS, this work performed a case study on SCS with a compressible membrane using the ABAQUS code after a sound calibration of the employed constitutive model describing foam material. In view of the successful capture of fitted stress-strain curve of test by the FEM program, we recommend an application and dissemination of the simulation technique employed in this work for membrane material description to structural designers of SCS. Even more important, the case study argues that taking into account the nonlinear stress-strain response of membrane material in loading process is definitely essential. However, we hold it unnecessary to consider the membrane material's hysteresis and additionally, employment of nonlinear elastic model for membrane material description is adequate to the structural design of SCS. Understanding and accepting these concepts will help to analyze and predict the structural performance of SCS more accurately in design effort.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.215-223
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• 2005

압전 소자는 전기적 에너지를 기계적 에너지로, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 물질이다. 피에조 세라믹판을 이용하여 탄성 매질을 겹쳐서 만든 벤더 엘리멘트는 전압을 가하면 변위가 발생하는 특성을 이용하여 액츄에이터로 사용할 수 있고, 반대로 변위가 생기면 전압이 발생하는 압전 현상을 이용하여 변위를 계측하는 트랜스듀서로 활용하여 탄성파 시험의 발진자와 수진기로 실내 시험에서 사용되고 있다. 벤더 엘리멘트를 이용한 탄성파 시험으로 토목재료로 많이 쓰이는 콘크리트의 강성을 측정하였고, 자유단 공진주 시험을 통하여 그 결과를 평가 하였다. 카올리나이트를 이용하여 연약지반을 모사하여 카올리나이트 슬러리의 압밀에 따른 강성 변화를 탄성파 시험을 이용하여 측정할 수 있다. 벤더 엘리멘트는 연약지반에서 전단파 계측에 탁월한 성능을 가지고 있으며, 장래에 연약지반 현장 계측에 사용될 가능성이 큰 것으로 입증되었다.