• 대한기계학회논문집A
• /
• 제37권2호
• /
• pp.233-239
• /
• 2013

본 연구에서는 해석과 실험을 결합하여 $15{\mu}m$ 두께 구리 박막의 파괴인성을 평가하였다. 박막의 균열 진전 실험에서 관측된 영상과 동일한 균열 열림 형상을 보이는 국부-전체 유한요소 해석 모델의 원거리장 하중 조건을 역문제로 구성하여 구하게 된다. 단순화시킨 원거리장 하중 조건을 사용하여 유한요소 해석을 하였으며 균열 선단의 J-적분을 통하여 파괴인성을 평가하였다. 실험에서는 균열이 있는 구리 박막을 알루미늄 판에 붙여서 하중을 간접적으로 부여하였으며, 현미경 카메라를 사용하여 균열의 열림을 관측하였다. 마이크로 인장시험기를 사용하여 구리 박막의 응력-변형률 곡선을 구하였으며 구리 박막의 결정립 크기를 관측하기 위하여 투과전자현미경(TEM)을 사용하였다. 본 연구서는 $500nm{\sim}1{\mu}m$ 크기 결정립을 갖는 구리 박막의 파괴인성은 $6,962J/m^2$ 으로 평가되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제48권10호
• /
• pp.773-782
• /
• 2020

심층신경망 기반 하이브리드 유한요소해석을 위한 조인트 모델 방법 구축을 소개한다. 트렉터의 앞차축에서 다양한 체결 조건에 의해 유발되는 복잡한 거동 상태를 가지는 볼트와 베어링의 재료 모델을 심층신경망으로 대체했다. 볼트는 6자유도를 갖는 1차원 티모센코 빔 요소를 이용했고, 베어링은 3차원 솔리드 요소를 이용했다. 다양한 하중 조건을 바탕으로 유한요소해석을 한 뒤, 모든 요소에서 응력-변형률 데이터를 추출하고 텐서플로를 이용하여 학습시켰다. 신경망 기반 유한요소해석을 할 때 추출된 데이터를 바탕으로 학습된 심층신경망은 ABAQUS 서브루틴 안에 포함되어 현재 해석 증분의 응력을 예측하고 접선강도행렬을 계산할 수 있게 했다. 학습된 심층신경망 조인트 모델의 일반화 성능은 훈련에 사용되지 않은 새로운 하중 조건에서 해석하여 검증하였다. 최종적으로 이 방법을 이용하여 심층신경망 기반 앞차축 해석을 진행하고 응력장 분포를 검증했다. 또한, 실제 트렉터의 3점 굽힘 실험 결과와 비교하여 심층신경망 기반 해석의 타당성을 검토했다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권8호
• /
• pp.62-68
• /
• 2016

Feeder cable assembly는 정보통신용 자동차부품이다 기능을 제대로 하지 않으면 자동차의 제어와 안전에 큰 문제가 발생한다. 가속수명시험은 시험시간을 단축할 목적으로 짧은 시간에 잠재적인 고장모드와 고장을 찾기 위하여 기속조건(스트레스, 스트레인, 온도 등)에서 실험을 실시하는 것이다. 고장원인은 부품의 품질과, 고장으로 유도하는 공정, 디자인에 의해 발생하는 결함이다. 열충격은 온도차에 의하여 부품의 열팽창 정도가 다른 것에 기인한다. 열충격시험은 부품이 급격한 온도차를 견디는 능력을 실험하는 것이다. 본 연구에서는 가속시험의 coffin-manson 식을 이용하여 정상조건(최고온도 $80^{\circ}C$, 최저온도 $-40^{\circ}C$)과 가속조건(최고온도 $120^{\circ}C$, 최저온도 $-60^{\circ}C$)을 이용하여 가속계수를 계산하여 2.25 값을 얻었다. 정상조건에서 1,000 사이클 실험이 가속조건에서 444 사이클 실험만하여도 됨을 알 수 있었다. Bx 수명 식을 이용하여 가속조건에서 시료가 5개, B0.04%.10years 조건에서 747 사이클 결과를 얻었다. 정상조건에서 1,000 사이클, 가속조건에서 747 사이클 실험한 feeder cable assembly 시료 5개를 각각 네크워크 분석기를 이용하여 성능시험을 실시하고, 와이블분포의 모수분포값을 비교한 결과 가속이 잘 되었음을 알 수 있었다. 동등한 신뢰도에서 가속실험을 통하여 시험시간을 1/4 정도 단축할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2009

강한 지진에 대한 필로티형 고층 철근콘크리트 건물의 거동을 묘사하기 위한 해석기법의 개발과 성능평가를 위해, 상부벽식 하부 골조형식인 필로티형 건물에 대한 1/12축소 진동대 실험결과와 OpenSees를 이용하여 실험모델에 대한 비선형 시간이력해석을 수행한 결과를 비교하였다. 하부골조 형식은 모두 골조로 이루어진 형태(BF)와 전단벽이 한쪽 외부골조에 치우쳐 비틀림이 발생하는 형태(ESW)의 실험체에 대해 해석연구를 수행하였다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률관계를 정의한 후 이를 단면에 이식시킨 섬유모델을 통해 비선형거동을 나타내도록 하였으며, 벽체는 MVLEM모델을 이용하였다. 해석결과 본 논문에서 제시한 비선형 모델은 필로티층의 거동(예를 들면 필로티층의 항복강도와 강성 상부구조물의 흔들림, 거동, 그리고 축력의 변화에 따른 축강성과 전단강성의 변화)을 비교적 정확하게 묘사하였다. 그러나 MVLEM으로 벽체의 비선형거동을 구성한 결과 거시거동은 실제 모델을 잘 따랐으나, 비틀림이 주된 진동주기일 때 발생하는 벽체 횡강성의 급격한 증가와 Warping현상으로 인해 코너기둥에 발생하는 과도한 인장력은 제대로 반영하지 못하였다. 비선형 해석으로 설계부재력을 구할 경우 실제보다 약 $20{\sim}30%$ 작게 나타났는데, 이는 실험과 해석방법의 차이때문에 발생한 것으로 보이며, 비선형 거동이 과도하게 발생한 수준의 지진에 대해서는 필로티형 건물의 거동특성을 충실히 나타내었다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제8권5호
• /
• pp.47-58
• /
• 2008

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.55-60
• /
• 2021

유연한 특성을 유지하면서 높은 접착력을 가진 웨어러블 디스플레이를 제작하기 위하여 전해도금법을 이용한 접착법을 진행하였다. 또한 섬유에 접착된 LED의 사파이어 기판을 제거하기 위하여 LLO 전사법을 이용하였다. 그 후 전해도금을 이용한 접착법을 진행한 샘플의 SEM, EDS 데이터를 통하여 실제로 구리가 섬유직물의 격자사이를 관통하여 성장하며 광원과 섬유를 고정시켜주는 것을 확인하였다. 구리의 접착특성을 확인하기 위하여 Universal testing machine (UTM)을 이용하여 측정하였다. 도금 접착 후 laser lift-off (LLO) 전사공정을 완료한 샘플과 전사공정을 진행하지 않은 LED의 특성을 probe station을 이용하여 비교하였다. 공정 이후의 광원의 특성을 확인하기 위하여 인가 전류에 따른 electroluminescence (EL)을 측정하였다. 전류가 증가할수록 온도가 상승하여 Bandgap이 감소하기 때문에 spectrum이 천이하는 것을 확인하였다. 또한 radius 변화에 따른 샘플의 전기적 특성 변화를 probe station을 이용하여 확인하였다. Radius 변형에도 구리가 bending stress를 견딜 수 있는 기계적 강도를 가지고 있어 Vf 변화는 6% 이하로 측정되었다. 이러한 결과를 토대로 웨어러블 디스플레이 뿐만 아니라 유연성이 필요한 배터리, 촉매, 태양전지 등에 적용되어 웨어러블 디바이스의 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권4호
• /
• pp.73-80
• /
• 2022

이 연구는 3D 프린팅 복합재료에 대하여 굳지 않은 상태에서는 시간에 따른 경시변화와 레올로지 특성을 평가하였으며, 굳은 상태에서는 적층된 시험체와 몰드 시험체에 대하여 압축강도와 쪼갬 인장강도 특성을 평가하였다. 3D 프린팅용 복합재료는 압출 30분 후부터 급격한 물성변화가 시작되고 90분까지 재료의 점도가 유지되는 경향을 나타나지만, 이송성능과 적층성능의 품질을 확보하기 위해서는 배합 후 60분 이내의 시공이 효과적임을 확인하였다. 적층 시험체의 압축강도는 몰드 시험체 대비 전 재령에서 동등이상의 성능을 나타내었다. 적층 시험체의 응력-변형률 곡선에서 초기 기울기는 몰드 시험체와 유사하게 나타났지만, 최대 응력 이후의 하강 기울기는 몰드 시험체 대비 평균적으로 1.9배 높게 나타나 상대적으로 취성적인 거동을 하였다. 적층 패턴으로 수직으로 측정한 쪼갬인장강도는 몰드 시험체 대비 약 6% 낮게 나타났으며, 적층 패턴을 수평으로 측정할때는 몰드 시험체와 거의 동일한 쪼갬 인장강도를 나타내었다. 이는 적층 시험체의 패턴 방향에 따라 수직하중에 대한 계면간의 부착력이 영향을 받기 때문으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.47-59
• /
• 2023

본 연구에서는 점토질 모래(SC)를 대상으로 실내시험을 수행하여 물리적 특성, 압밀/투수 특성, 응력-변형 특성을 분석하고, 세립분 함유량에 따라 모래에서 점토로 흙의 역학적 성질이 변화되는 전환 세립분 함유율을 도출하였다. 또한 현장 적용성 평가를 위해 실제 과다침하로 인하여 문제가 발생된 연약지반 개량 현장의 계측자료를 수집하여 실내시험 및 수치해석 결과를 바탕으로 도출된 침하특성과 현장에서 계측된 실제 침하특성을 비교·분석하여 SC의 압밀 대상층 적용성 평가를 수행하였다. 실내시험 및 압밀해석 결과 SC는 세립분 함유율 25%이상에서 사질토에서 점성토로의 역학적 특성 변화가 나타났으며, 점성 토로의 역학적 특성 전환은 점토입자의 함유율과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 연약지반 현장의 수치해석을 통해 전환 세립분 함유율 이상의 점토질 모래를 압밀 대상층으로 적용한 경우, 침하량이 계측침하량 대비 평균 91.2%로 거의 일치하는 결과를 확인하였다. 따라서 연약지반 설계에서 압밀대상층 범위 선정 시 전환 세립분 함유율 이상의 점토질 모래는 연약지반에 포함하여 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.575-583
• /
• 2010

이 연구는 비틀림 강섬유(T- 섬유) 의 비틀림 횟수가 인발거동과 T- 섬유를 사용한 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 인장거동에 미치는 영향을 조사하였다. T- 섬유의 여러 인자와 비틀림 횟수가 섬유의 인발거동에 미치는 영향을 해석적으로 조사하고, 최대의 인발에너지를 생성할 수 있는 비틀림 횟수를 조사하였다. 이와 더불어 T- 섬유의 인발시험과 인장시험을 수행하여, 비틀림 횟수가 고인성 섬유보강 시멘트 복합재료의 인장거동에 미치는 영향을 조사하였다. 비틀림 횟수가 6ribs/30 mm인 T(L)- 섬유와 비틀림 횟수가 18ribs/30 mm인 T(H)- 섬유를 사용하였다. T(H)- 섬유는 인발시험시 섬유의 파단되어, T(L)- 섬유보다 높은 인발응력을 유발했음에도 불구하고 낮은 총 인발에너지를 생성하였다. 이러한 인발 시험서의 결과는 인장 거동에도 분명하게 반영되었다. T(L)- 섬유를 사용한 고인성 섬유보강 시멘트 복합재료의 경우, T(H)- 섬유의 사용시보다, 우수한 변형능력과 에너지 흡수능력, 그리고 미세균열 거동을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권5호
• /
• pp.581-592
• /
• 2016

본 연구에서는 Model Code 2010에 제시된 강섬유 보강 콘크리트(SFRC)의 인장구성모델에 대하여 고찰하였다. SFRC의 인장 거동을 모델링하기 위하여 BS-EN-14651에 따라 노치를 갖는 작은 보의 3점재하 휨실험을 수행하였다. 이 실험결과를 토대로 인장구성모델의 다양한 설계인자를 결정하였다. 이형철근이 보강되지 않은 길이 3 m의 보의 휨파괴 실험과 유한요소해석을 수행하고 상호 비교하였다. 추가적으로 인장구성모델의 주요변수인 압축 및 인장모델과 특성길이가 보의 거동에 미치는 영향에 대한 변수해석을 수행하였다. 결과에서, 최대치 이전의 거동에서는 해석과 실험결과로부터 얻은 하중-변위곡선이 매우 유사하지만 최대치 이후에서는 중대한 차이가 있음을 확인하였다. 이는 MC2010의 인장구성모델이 섬유의 분포와 방향을 적절히 고려하지 못하기 때문이다. 본 연구는 철근이 보강되지 않은 실규모의 SFRC 보의 거동을 적절하게 모사하기 위해서는 MC2010에서 규정하고 있는 섬유방향 계수 K에 대한 수정 또는 상세한 설명이 필요하다는 것을 보여주고 있다.