• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.93-100
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• 2021

현재 우리나라에서 설계 및 시공되는 대부분의 철근콘크리트 벽식구조 공동주택은 상부벽체-하부골조 시스템으로 구성되어 있으며 서로 다른 상하부 구조시스템의 결합을 위해 전이보를 이용한다. 상부의 하중을 하부의 기둥 부재에 효율적으로 전달하기 위해 전이보가 큰 강성을 지녀야 하고 이로 인해 부재의 춤이 커져 많은 물량의 투입되고 전반적인 경제성이 떨어지게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 기둥을 벽체요소로 대체하고 일반적인 콘크리트 전이보에 비해 규모가 작은 경계보를 수평 구조요소로 활용한 새로운 경계보-벽체 시스템을 제안한다. 제안된 시스템의 축하중에 대한 성능 평가를 위해 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 주요 설계변수로 상하부벽체 길이비, 경계보 부재의 전단보강근 간격, 하부벽체로 연속되는 상부벽체 수직근의 꺾임 비율, 슬래브 길이를 설정하고 제안된 시스템의 성능에 얼마나 기여하는지 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권7호
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• pp.539-547
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• 2021

회전익 항공기의 로터 블레이드는 공기역학, 구조적 유연성, 제어 가능성 등의 상호작용 효과를 고려한 설계가 필요하다. 역설계는 형상정보 및 실험결과를 통해 공통된 특성을 갖는 구성품을 설계할 때 유용하게 사용될 수 있다. 본 논문에서는 BO-105 헬리콥터의 복합재 로터 블레이드를 선정하여 공통된 특성을 갖도록 역설계하고자 하였다. 이를 위해 로터 블레이드를 여러 구간으로 나누어 복합재료가 단면에 따라 연속적으로 적층될 수 있도록 역설계를 수행하였다. 각 구간에 대해서는 variational asymptotic beam sectional analysis (VABS) 단면해석 프로그램을 사용하여 설계안의 플랩 방향, 래그 방향 및 비틀림 강성값이 실험 결과와 일정 수준 이하의 차이를 갖도록 하였다. 최종으로 CAMRAD II를 통해 특정 비행 조건에서 로터 블레이드에 작용하는 하중을 예측한 후 설계된 블레이드가 구조적으로 유효한지 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권2호
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• pp.113-130
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• 2023

The present manuscript aims to investigate the deviation between the middle surface (MS) and neutral surface (NS) formulations on the static response of bi-directionally functionally graded (BDFG) porous plate. The higher order shear deformation plate theory with a four variable is exploited to define the displacement field of BDFG plate. The displacement field variables based on both NS and on MS are presented in detail. These relations tend to get and derive a new set of boundary conditions (BCs). The porosity distribution is portrayed by cosine function including three different configurations, center, bottom, and top distributions. The elastic foundation including shear and normal stiffnesses by Winkler-Pasternak model is included. The equilibrium equations based on MS and NS are derived by using Hamilton's principles and expressed by variable coefficient partial differential equations. The numerical differential quadrature method (DQM) is adopted to solve the derived partial differential equations with variable coefficient. Rigidities coefficients and stress resultants for both MS and NS formulations are derived. The mathematical formulation is proved with previous published work. Additional numerical and parametric results are developed to present the influences of modified boundary conditions, NS and MS formulations, gradation parameters, elastic foundations coefficients, porosity type and porosity coefficient on the static response of BDFG porous plate. The following model can be used in design and analysis of BDFG structure used in aerospace, vehicle, dental, bio-structure, civil and nuclear structures.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권6호
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• pp.553-569
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• 2024

In recent tunneling projects, encounters with multi-layered strata have become more frequent as the desired scale of tunneling increases. Despite substantial practical experience, the design of large-diameter shield-driven tunnels often simplifies the surrounding ground as uniform, overlooking the complexities introduced by non-uniform geotechnical factors. This study comparatively analyzed the influence of design factors, particularly segment stiffness and joint parameters, on segmental lining behavior in layered ground conditions using numerical methods. A comprehensive parametric study revealed the significant impact of deformative interaction between the lining and the soft top soil layer on overall tunnel behavior. Permitting lining deformation in the soft soil layer effectively mitigated the induced internal forces but resulted in considerable tunnel lining convergence, adopting a peanut-shaped appearance. From a practical design perspective, application of a soft segment with lower stiffness near the stiff soil layer is an economically advantageous approach, alleviating internal forces within an acceptable convergence level. Notably, around the interfaces between soil layers with different stiffnesses, the induced internal forces in the lining were minimized based on joint rotational stiffness and location. This indicates the possibility of achieving an optimal design for segmental lining joints under layered ground conditions. Additionally, a preliminary design method was proposed, which sequentially optimizes parameters for joints located near soil layer interfaces. Subsequently, a specialized design based on the proposed method for complex multi-layered strata was compared with a conventional design. The results confirmed that the internal force was effectively relieved at an allowable lining deflection level.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제30권7호
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• pp.883-890
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• 2001

Objectives : An in vitro biomechanical study of posterior lumbar interbody fusion(PLIF) with threaded cage using two different approaches was performed on eighteen functional spinal units of bovine lumbar spines. The purpose of this study was to compare the segmental stiffnesses among PLIF with one long posterolateral cage, PLIF with one long posterolateral cage and simultaneous facet joint fixation, and PLIF with two posterior cages. Methods : Eighteen bovine lumbar functional spinal units were divided into three groups. All specimens were tested intact and with cage insertion. Group 1(n=12) had a long threaded cage($15{\times}36mm$) inserted posterolaterally and oriented counter anterolaterally on the left side by posterior approach with left unilateral facetectomy. Group 2(n=6) had two regular length cages($15{\times}24mm$) inserted posteriorly with bilateral facetectomy. Six specimens from group 1 were then retested after unilateral facet joint screw fixation in neutral(group 3). Likewise, the other six specimens from group 1 were retested after fixation with a facet joint screw in an extended position(group 4). Nondestructive tests were performed in pure compression, flexion, extension, lateral bending, and torsion. Results : PLIF with a single cage, group 1, had a significantly higher stiffnesses than PLIF with two cages, group 2, in left and right torsion(p<0.05). Group 1 showed higher stiffness values than group 2 in pure compression, flexion, left and right bending but were not significantly different. Group 3 showed a significant increase in stiffness in comparison to group 1 for pure compression, extension, left bending and right torsion(p<0.05). For group 4, the stiffness significantly increased in comparison to group 1 for extension, flexion and right torsion(p<0.05). Although there was no significant difference between groups 3 and 4, group 4 had increased stiffness in extension, flexion, right bending and torsion. Conclusion : Posterior lumbar interbody fusion with a single long threaded cage inserted posterolaterally with unilateral facetectomy enables sufficient decompression while maintaining a majority of the posterior elements. In combination with a facet joint screw fixation, adequate postoperative stability can be achieved. We suggest that posterolateral insertion of a long threaded cage is biomechanically an ideal alternative to PLIF.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.117-123
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• 2015

신축성 디바이스용 강성도 국부변환 기판기술을 개발하기 위해 강성도가 서로 다른 두 polydimethylsiloxane 탄성고분자를 사용하여 섬(island) 구조로 이루어진 강성도 국부변환 신축성 기판을 형성하고 변형 거동을 분석하였다. 기판 기지로는 탄성계수가 0.09 MPa인 Dragon Skin 10을 사용하였으며, 섬 구조의 강성도 국부변환부는 탄성계수가 2.15 MPa인 Sylgard 184를 사용하였다. 신축성 기판의 형상은 길이 6.5 cm, 두께 0.4 cm, 폭 2.5 cm 이었다. Dragon Skin 10 기지에 폭 1 cm, 길이 1~6 cm인 Sylgard 184의 삽입에 의해 신축성 기판의 탄성계수가 0.09 MPa에서 0.13~0.33 MPa로 증가하였다. 길이 4 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 Sylgard 184 강성도 국부변환부를 내재시킴에 따라 신축성 기판의 탄성계수가 0.16~0.2 MPa로 증가하였으며, 길이 2 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 강성도 국부변환부를 내재시킴에 따라 탄성계수가 0.142~0.154 MPa로 증가하였다. 신축성 기판의 변형률이 증가함에 따라 Sylgard 184와 Dragon Skin 10의 강도 차이가 현저히 증가하는데 기인하여 강성도 국부변환부의 변형억제 효과가 향상되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.91-98
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• 2015

신축성 전자패키징에 응용하기 위해 강성도가 서로 다른 polydimethylsiloxane 탄성고분자인 Sylgard 184와 Dragon Skin 10을 사용하여 섬(island) 구조가 삽입된 강성도 국부변환 신축성 기판을 형성한 후, 강성도 국부변환부의 폭에 따른 기판의 탄성계수를 분석하였다. 기판 기지로는 탄성계수가 0.09 MPa인 Dragon Skin 10을 사용하였으며, 기판 기지 내에 삽입되는 강성도 국부변환부는 탄성계수가 2.15 MPa인 Sylgard 184로 형성하였다. 신축성 기판의 형상은 길이 6.5 cm, 두께 0.4 cm, 폭 2.5 cm이었으며, 중앙부에 길이 4 cm, 두께 0.2 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 강성도 국부변환부를 삽입하였다. 폭 0.5 cm의 Sylgard 184를 Dragon Skin 10에 삽입함에 따라 기판의 탄성계수가 0.09 MPa에서 0.16 MPa로 증가하였다. Sylgard 184의 폭을 1.0 cm 및 1.5 cm으로 증가시킴에 따라 기판의 탄성계수가 0.18 MPa와 0.2 MPa로 증가하였으며, Sylgard 184 강성도 국부변환부의 폭에 따른 기판 탄성계수의 변화는 등변형률의 Voigt 구조와 등응력의 Reuss 구조를 조합하여 예측한 값과 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1683-1688
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• 2012

수직 다관절 로봇의 세 가지 주요 부품인 베이스프레임, 하부프레임, 상부프레임의 경량화를 위하여 위상최적화를 적용하였다. 위상최적화를 위한 설계 영역은 기존 모델을 포함시키는 단순 영역으로 설정하고 이를 삼차원 솔리드 요소로 이산화하였다. 설계 변수들은 SIMP 법을 사용하여 각각의 요소의 물성치를 파라미터화 시켰다. 로봇의 다물체 동역학 해석으로부터 얻어진 하중들을 로봇의 하중조건으로 부여하였으며 최적화의 목적 함수는 구조의 정적, 동적 강성의 조합으로 설정하고 제한조건은 질량제한조건을 부과하였다. 위상최적설계로 얻은 결과는 주조 제조에 용이한 설계로 후처리하였다. 최종 최적화 모델은 기존 모델과 비교하여 비슷하거나 큰 정적, 동적 강성을 가지면서 베이스프레임은 11.0%, 하부프레임은 12.0%, 상부프레임은 10.0% 경량화시킬 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.649-657
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• 2017

본 연구의 목적은 궤도형식별로 사용레일의 피로수명을 평가하는 것이다. 이를 위해 궤도형식별 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하여 파괴확률 50%~0.01% 의 S-N 선도를 도출하고, 실험데이터에 대한 가중치 확률해석기법을 사용하여 피로수명을 산출하였다. 여기서, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 사용레일의 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 이용하여 구하고, S-N 선도로부터 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 평가결과, 자갈도상의 경우 레일의 피로수명이 현 레일교환기준에 비해 약 2억톤 이상 높았고, 콘크리트도상의 레일 피로수명이 자갈궤도에 비해 약 3억톤 이상 높은 것으로 나타났다. 따라서 누적통과톤수에 의한 레일교환기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준값이 아닌 목표값으로 관리할 필요가 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권3호
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• pp.180-188
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• 1999

SiC 입자강화 2124Al 금속복합재료의 강화재 부피분율에 따른 탄성 stiffness를 초음파 공명 스펙트로스코피(resonant ultrasound spectroscopy: RUS) 방법을 이용하여 측정하였다. RUS 방법은 한 개의 소형 시편으로 9개의 독립변수를 가진 사방정계(orthorhombic) 탄성계수를 간단한 실험으로 측정 가능함을 보여주었다. SiC 강화재 부피분율 변화에 따른 탄성계수를 측정하였는데 이 경우 초기 추정 탄성계수를 구하기 위해서 부피 분율에 따른 미세조직 사진으로부터 강화재의 형상(aspect ratio)과 방향을 고려한 유효 aspect ratio 개념을 도입하였고. Mori-Tanaka 이론식에 의한 계산결과를 이용하였다. 이로부터 계산된 공진주파수와 RUS의 측정 공진주파수 사이를 최소화함으로 정확한 탄성계수를 측정하였다. 측정된 stiffnesses로부터 공학적 탄성계수인 Young's modulus를 계산하였으며, 계산된 Young's modulus와 압출방향으로 인장 시험한 Young's modulus를 비교분석 하였다. SiC 입자의 부피분율이 증가함에 따라 탄성계수가 증가함을 나타내었고, 탄성 stiffness의 거동은 강화재가 많이 첨가될수록 횡등방성(transversely isotropic)이 강하게 나타났으며 이것은 압출공정에 의해 강화재 입자의 방향성 재배열에 기인한다. 한편 일정크기 시편에 있어서 기본 공진주파수가 강화재 부피분율에 따라 고주파수 영역으로 이동하는 현상이 관찰되었으며, 이로 부터 비파괴적으로 강화재 부피분율을 예측할 수 있는 가능성을 제시하였다.