• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권4호
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• pp.431-443
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• 2019

The present paper illustrates a numerical investigation on the failure behaviour of ring-stiffened cylinder subjected to external hydrostatic pressure. The published test data of steel welded ring-stiffened cylinder are surveyed and collected. Eight test models are chosen for the verification of the modelling and FE analyses procedures. The imperfection as the consequences of the fabrication processes, such as initial geometric deformation and residual stresses due to welding and cold forming, which reduced the ultimate strength, are simulated. The results show that the collapse pressure and failure mode predicted by the nonlinear FE analyses agree acceptably with the experimental results. In addition, the failure mode parameter obtained from the characteristic pressure such as interframe buckling pressure known as local buckling pressure, overall buckling pressure, and yield pressure are also examined through the collected data and shows a good correlation. A parametric study is then conducted to confirm the failure progression as the basic parameters such as the shell radius, thickness, overall length of the compartment, and stiffener spacing are varied.

• 한국안전학회지
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• 제36권3호
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• pp.7-14
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• 2021

Hybrid laminated Al/carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) composites are attracting considerable attention from industries such as aerospace and automobiles owing to their excellent specific strength and specific rigidity. However, when this material is used to fabricate high-pressure fuel storage containers subjected to repeated fatigue loads, fatigue life evaluation for the working load is regulated as an important criterion for operational safety and ease of maintenance. Among the existing evaluation methods for these vessels, the burst test and the hydraulic repeat test require expensive facilities. Thus, the present study aims to develop an improved fatigue life test for Al/CFRP laminated hybrid composites. The test specimen was manufactured using a curved mold considering the shape of a type III high-pressure storage container. The strain-life method was used for fatigue life evaluation, and the life was predicted based on the transition life. The results indicate that the more complex the CFRP stacking sequence, the longer is the transition life. This test method is expected to be useful for ensuring the fatigue safety and economy of hybrid laminate composites.

• Coupled systems mechanics
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• 제11권4호
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• pp.285-295
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• 2022

Laminated composite plates are utilized extensively in different fields of construction and industry thanks to their advantages such as high stiffness-to-weight ratio. Additionally, they are characterized by their directional properties that permit the designer to optimize their stiffness for specific applications. This paper presents a numerical analysis and optimization study of plates made of composite subjected to low velocity impact. The main aim is to identify the optimum fiber orientations of the composite plates that resist low velocity impact load. First, a three-dimensional finite element model is built using LS DYNA computer software package to perform the impact analyses. The composite plate has been modeled using solid elements. The failure criteria of Tsai-Wu's criterion have been used to control the strength of the composite material. A good agreement has been found between the predicted numerical results and experimental results in the literature which validate the finite element model. Then, an Adaptive Simulated Annealing (ASA) has been used to optimize the response of impacted composite laminate where its objective is to maximize the safety factor by varying the ply angles. The results show that the ASA is robust in the sense that it is capable of predicting the best optimal designs.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제32권5호
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• pp.66-74
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• 2004

내화 성능은 표준 화염 조건에 노출된 목구조물의 안전성 평가를 위한 중요한 기준이 된다. 내화 성능의 기준으로 여러 나라에서 지속 시간과 파괴 시까지의 시간이 사용되고 있다. 본 연구에서는 화염에 대한 신뢰성 설계의 기초 연구로서 화염에 노출된 목재 마루 시스템의 신뢰성 해석이 진행되었다. 해석은 수치 해석적 방법과 결정론적 방법 두 가지를 모두 사용하였다. 두 방법 간에는 큰 차이를 보이지 않았다. 화염에 노출된 마루시스템의 신뢰도는 부재의 변이계수에 크게 의존하였으며 부재의 강도나 하중은 신뢰도에 크게 영향하지 않았다.

• 한국안전학회지
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• 제38권3호
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• pp.61-68
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• 2023

This study performed a structural performance evaluation of a system scaffolding for elevator installation work developed in previous studies. The structural performance was evaluated via a structural test conducted to apply the working load specified in the design standard. The deflection of the horizontal member and the stress of each member constituting the system scaffolding were measured. Consequently, the structural safety evaluation including structural behavior and required performance was performed using the deflection and stresses measured from the structural test. The structural test and safety evaluation results based on the heavy working load corresponding to the design load indicated that the deflection, which is the performance criterion of the horizontal member, did not exceed the allowable value. Further, each member's stress, which is a safety evaluation indicator, did not exceed the allowable strength for both horizontal and vertical members with bending behavior and fordable bracing with tensile behavior, while also satisfying the required safety factor. In addition, the results confirmed the safety against deformation, partial damage, and destruction owing to excessive and maximum load. Therefore, the system scaffolding developed in this study satisfies both the structural performance and safety required by the design standards; thus, it can be applied to elevator installation work sites.

• Composites Research
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• 제19권6호
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• pp.1-7
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• 2006

본 논문은 수지충전공정을 활용한 상업용 항공기의 복합재 윈도우 프레임을 개발하기 위한 선행 연구이다. 윈도우 프레임을 제작하기 위해 고려중인 2종류의 카본 섬유-triaxial overbraid 와 sleeving braider-에 대해서 VaRTM 공정을 활용한 시편을 제작하고, ASTM 시험법에 따라 물성치를 얻기 위해 물리적/기계적 성질 시험이 실시되었다. 이후 복합재 윈도우 프레임의 최소 플라이수와 무게를 얻기 위해 각각의 탄소 섬유에 대하여 유한요소해석이 수행되었다. 본 연구에서는 구조물의 안전성을 평가하기 위하여 Tsai-Wu 파손강도이론을 사용했다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권2호
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• pp.157-169
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• 2022

Preloading of soft clays is a common ground stabilization method for improvement of compressibility and the undrained shear strength. The waiting period under preload is a primary design criterion controlling the degree of improvement obtained. Upon unloading the overconsolidation attained with respect to actual loads defines the long term performance. This paper presents a laboratory study for investigation of creep behavior of Famagusta Bay alluvial soft soil preloaded under various effective stresses for analysis of long term performance based on the degree of overconsolidation. Traditional one-dimensional consolidation tests as well as modified creep tests are performed on reconstituted soft specimens. Compressibility parameters are precisely backcalculated using one dimensional consolidation theory and the coefficient of creep is determined using the traditional Cassagrande method as well as two modified methods based on log cycles of time and the inflection of the creep curve. The test results indicated that the long term creep can be successfully predicted considering the proposed method. The creep coefficients derived as part of this method can also be related to the recompression index (recompression index, swelling index) considering the results of the testing method adopted in this study.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권5호
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• pp.493-504
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• 2024

This paper presents the methodology and results for the investigation of the structural safety of 40 aged underground water tanks to support the weight of photovoltaic (PV) systems that were supposed to be placed on their roof reinforced concrete (RC) slabs. The investigation procedure included (1) review of available documents; (2) visual inspection of the roof RC slabs; (3) carrying out a series of nondestructive (ND) tests; and (4) analysis of results. Out of the 40 tanks, eleven failed the visual inspection phase and were discarded from further investigation. The roof RC slabs of the tanks that passed the visual inspection were subjected to a series of ND tests that included infrared thermography, impact echo, ultrasonic pulse velocity (UPV), Schmidt hammer, concrete core compressive strength, and water-soluble chloride content. The NDT results proved that eight more tanks were not suitable to support the PV systems. Based on the results of the visual inspection and testing, a probabilistic decision-making criterion was established to reach a decision regarding the structural integrity of the roof slabs. The study concluded that the condition of the drainage filter was essential in protecting the tanks and its intact presence can be used as a strong indication of the structural integrity of the roof RC slabs.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권2호
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• pp.183-202
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• 2019

고준위방사성폐기물의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하고 처분시스템의 성능을 평가하기 위해서는 열-수리-역학적인 복합 거동 변화에 대한 이해가 반드시 필요하고 이를 반영하여 해석해야만 한다. 하지만 한국형 기준 처분시스템에서의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하기 위해 수행된 기존의 연구들은 이러한 복합거동 특성을 반영하지 않고 열 해석 결과만을 근거로 처분시스템을 설계하였다. 따라서 본 연구에서는 열-수리-역학적인 복합거동 특성을 반영하여 한국형 기준 처분시스템의 성능을 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용하여 평가하였다. 고준위방사성폐기물이 처분된 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도는 급격히 증가하다가 붕괴열의 감소로 온도는 서서히 감소하였으며, 해석 기간 1,000년 동안 벤토나이트 완충재의 최고 온도는 설계 기준인 $100^{\circ}C$ 이하로 유지되는 것으로 나타났다. 처분용기와 벤토나이트 완충재의 계면에서의 최고 온도는 약 3.21년이 지난 시점에 용기의 중간 지점에서 약 $96.2^{\circ}C$로 나타났으며, 암반에서의 최고 온도는 폐쇄 후 약 17년이 지난 시점에서 약 $68.2^{\circ}C$로 계산되었다. 처분용기 부근 벤토나이트 완충재는 처분 초기에 온도 변화에 따른 건조현상이 발생하여 포화도가 감소하지만, 시간이 지남에 따라 주변 암반으로부터의 지하수 유입에 의해 포화도가 증가하는 것으로 계산되었다. 이후, 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재 모두 약 266년 이후 완전히 포화되는 것으로 계산되었다. 처분시스템에서의 온도 변화에 따른 열응력 그리고 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압으로 인한 응력 변화가 처분장 주변 암반에 미치는 영향을 평가하고자 수치해석에서 계산된 응력을 스폴링 강도(spalling strength)와 Mohr-coulomb 파괴 기준식과 비교하였다. 계산 결과 일축압축강도와 스폴링 강도에 도달하지 않는 것으로 나타나 처분시스템이 스폴링에 의한 파괴는 나타나지 않을 것으로 판단되며, Mohr-coulomb 파괴 기준 역시 충족하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 수치해석 코드와 방법론은 다양한 조건에서의 한국형 기준 처분시스템에 대한 성능평가뿐만 아니라, 복층 처분시스템에 대한 설계와 성능평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제29권2호
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• pp.85-97
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• 2019

암반으로 구성되어 있는 급경사($65{\sim}80^{\circ}$) 암반사면들이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 것을 관찰할 수 있다. 이와 유사한 지반상태로 이루어진 굴착 암반사면에서 불연속구조가 비탈면의 안정성에 유리한 방향으로 분포하고 있는 경우에는 발파암 경사기준인 1 : 0.5 ($63^{\circ}$)보다 급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 비탈면 설계기준의 경사 결정 과정에서 급경사로 적용할 수 있는 예비 암반조건이 정량적으로 설정되어 있으면 설계 실무측면에서 지침으로 활용할 수 있을 것이다. 이 연구에서는 상기 암반을 양호한 연속체 암반으로 정의하고, 양호한 연속체 암반조건에 대해 공학적인 준거를 제공할 목적으로 범용적인 RMR, SMR, GSI 분류를 활용하여 정량적인 설정기준 범위를 제안하고자 하였다. 연구방법으로는 다음과 같다. 암석종류별로 급경사 $65{\sim}80^{\circ}$)에서 안정한 비탈면을 연구 대상으로 선정하고, Face mapping 결과를 반영하여 RMR과 SMR 및 GSI 분류하였다. Hoek-Brown 파괴기준을 활용하여 산정된 강도정수를 현 상태의 암반사면 안정해석에 적용하여 나타난 결과를 검토하였다. 급경사로 안정하게 유지되는 지반조건으로서 예비기준의 타당성을 검증하기 위한 것이다. 상기 연구방법으로 분석 검토한 결과, 양호한 연속체 암반비탈면은 Basic RMR ${\geq}50$ (퇴적암에서는 45), GSI SMR ${\geq}45$로 설정할 수 있을 것으로 분석되었다. 한계평형 해석의 안전율은 Fs = 14.08~67.50 (평균 32.9)이고, 유한요소해석의 변위는 0.13~0.64 mm (평균 0.27 mm)이다. 이는 급경사($65{\sim}80^{\circ}$)로 오랜 기간 동안 안정하게 유지되고 있는 양호한 연속체 암반사면의 안정성을 정량적으로 표현하고 확인하는 결과로 볼 수 있다. 양호한 연속체 암반사면에 대한 암반기준 설정범위는 자료가 축적되면 좀 더 세부적인 설정기준을 확립할 수 있을 것이고 추후 연구과제이기도 하다. 1 : 0.1~0.3의 급경사에서도 안정할 경우에, 해외 설계기준 및 사례를 참고하여 급경사의 상한 기준을 1 : 0.3으로 설계하면 경제성과 친환경성을 확보하는 이점이 있게 된다. 또한 굴착기술과 식생기술 발달 및 다양한 친환경적 사면 설계기법으로 급경사에 따른 심리적 불안감과 급격한 지반이완을 극복할 수 있을 것이다.