• Journal of Computational Design and Engineering
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• 제2권3호
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• pp.157-164
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• 2015

This paper discusses an optimization-based approach for the design of a product platform for industrial three-axis linear-type robots, which are widely used for handling objects in manufacturing lines. Since the operational specifications of these robots, such as operation speed, working distance and orientation, weight and shape of loads, etc., will vary for different applications, robotic system vendors must provide various types of robots efficiently and effectively to meet a range of market needs. A promising step toward this goal is the concept of a product platform, in which several key elements are commonly used across a series of products, which can then be customized for individual requirements. However the design of a product platform is more complicated than that of each product, due to the need to optimize the design across many products. This paper proposes an optimization-based fundamental framework toward the design of a product platform for industrial three-axis linear-type robots; this framework allows the solution of a complicated design problem and builds an optimal design method of fundamental features of robot frames that are commonly used for a wide range of robots. In this formulation, some key performance metrics of the robot are estimated by a reducedorder model which is configured with beam theory. A multi-objective optimization problem is formulated to represent the trade-offs among key design parameters using a weighted-sum form for a single product. This formulation is integrated into a mini-max type optimization problem across a series of robots as an optimal design formulation for the product platform. Some case studies of optimal platform design for industrial three-axis linear-type robots are presented to demonstrate the applications of a genetic algorithm to such mathematical models.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제40권1호
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• pp.65-84
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• 2011

In this paper a simple mathematical model for approximate static analysis of combined system of framed tube, shear core and two outrigger-belt truss structures subjected to lateral loads is presented. In the proposed methodology, framed tube is modeled as a cantilevered beam with a box section and interaction between shear core and outrigger-belt truss system with framed tube is modeled using torsional springs placed at location of outrigger-belt truss; these torsional springs act in a direction opposite to rotation generated by lateral loads. The effect of shear lag on axial deformation in flange is quadratic and in web it is a cubic function of geometry. Here the total energy of the combined system is minimized with respect to lateral deflection and rotation in plane section. Solution of the resulting equilibrium equations yields the unknown coefficients of shear lag along with the stress and displacement distributions. The results of a numerical example, 50 storey building subjected to three different types of lateral loading obtained from SAP2000 are compared to those of the proposed method and the differences are found to be reasonable. The proposed method can be used during the preliminary design stages of a tall building and can provide a better understanding of the effects of various parameters on the overall structural behavior.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.471-478
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• 2000

수 십년 동안 철도는 비교적 짧은 길이의 레일을 신축이음을 두고 연결한 궤도로 건설되었다. 신축 이음은 궤도에 손상과 유지비 증가 등의 많은 단점들을 유발시켰다. 그래서 철도 기술자들은 신축이음부를 제거하는데 관심을 가지게 되었다. 장대레일 궤도는 기존의 레일에 비해 많은 잇점들을 가지게 되었지만, 온도에 의한 갑작스런 횡방향 좌굴이라는 새로운 문제를 야기 시켰다. 본 연구에서는 우선 침목의 영향을 정확히 고려한 장대 레일 궤도의 3차원 해석 모텔과 해석 프로그램을 유한 요소법을 사용하여 개발하여 선형 정적 해석 및 좌굴 해석을 수행할 수 있도록 하였다. 개발된 해석 모델의 특징은 레일요소로 7자유도의 보요소를 사용한 것과 궤도 구성요소의 도심축의 차이를 정확히 고려한 옵셋기법의 사용, 그리고 레일 단면내의 온도 구배를 고려한 것이다. 다음으로, CWRB에 의한 선형 정적해석 및 좌굴해석을 통해, 장대레일 궤도의 거동 및 안정성에대한 다양한 궤도 구성요소들(레일, 도상, 체결재, 침목 등..)의 영향을 고찰하였다.

• Computers and Concrete
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• 제24권4호
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• pp.379-397
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• 2019

Steel-concrete composite beams are widely employed in constructions and their performance at the serviceability stage is of concern among practitioners and design regulations. In this context, an accurate evaluation of long-term deflections via various rheological concrete models is needed. In this work, the performance and predict capability of some concrete creep and shrinkage models ACI, CEB, B3, FIB and GL2000 are ascertained, and compared by using statistical bias indicators. Ten steel-concrete composite beams with existing experimental and numerical results are then modeled for this purpose. The proposed modeling technique uses the finite element method, where the concrete slab and steel beam are modeled with shell finite elements. Concrete is considered as an aging viscoelastic material and cracking is treated with the common smeared approach. The results show that when the experimental ultimate shrinkage strain is used for calibration, all studied rheological models predict nearly similar deflections, which agree with the experimental data. In contrast, significance differences are encountered for some models, when none calibration is made prior to. A value between twenty and thirty times the cracking strain is recommended for the ultimate tensile strain in the tension stiffening model. Also, increasing the relative humidity and decreasing the ambient temperature can lead to a substantial reduction of slab cracking for beams under negative flexure. Finally, there is not a unique rheological model that clearly excels in all scenarios.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권5호
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• pp.1444-1450
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• 2019

The fast-neutron shielding behaviour (FNSB) of two clay-materials (Ball clay and Kaolin)of Southwestern Nigeria ($7.49^{\circ}N$, $4.55^{\circ}E$) have been investigated using effective removal cross section, ${\Sigma}_R(cm^{-1})$, mass removal cross section, ${\Sigma}_{R/{\rho}}(cm^2g^{-1})$ and Mean free path, ${\lambda}$ (cm). These parameters decide neutron shielding behaviour of any material. A computer program - WinNC-Toolkit has been used for computation of these parameters. The toolkit evaluates these parameters by using elemental compositions and densities of samples. The proficiency of WinNC-Toolkit code was probe by using MCNPX and GEANT4 to model fast neutron transmission of the samples under narrow beam geometry, intending to represent the actual experimental setup. Direct calculation of effective removal cross section ($cm^{-1}$) of the samples was also carried out. The results from each of the methods for each types of the studied clay-materials (Ball clay and Kaolin) shows similar trend. The trend might be the fingerprint of water content retained in each of the samples being baked at different temperature. The compositions of each sample have been obtained by Particle-Induced X-ray Emission (PIXE) technique (Tandem Pelletron Accelerator: 1.7 MV, Model 5SDH). The FNSB of the selected clay-materials have been compared with standard concrete. The cognizance of various factors such as availability, thermo-chemical stability and water retaining ability by the clay-samples can be analyzed for efficacy of the material for their FNSB.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.175-182
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• 2022

부분구조화 기법은 자유도가 많고 복잡한 구조물의 유한요소 해석 모델 단순화에 효율적으로 적용될 수 있는 기법이다. 대표적으로 선형 문제에 대해서는 Craig-Bampton method 등이 있다. Craig-Bampton method는 경계 요소를 제외한 나머지 요소의 불필요한 자유도를 제거함으로써 선형 구조물의 축소를 수행한다. 최근에는 부분구조화 기법과 더불어 구조물의 최적설계를 위해 멀티레벨 최적화 기법이 많이 활용되고 있다. 시스템의 목표를 달성하기 위해 각 부구조에 새로운 목표를 할당하는 기법이다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 시스템 목표 달성을 위한 각 부구조별 내부 자유도 개수를 새로운 목표로 할당하고 최적화를 수행하였다. 최적화 절차로부터 도출된 부구조별 내부 자유도 개수를 이용하여 시스템의 축소를 수행하였다. 다양한 수치예제들을 통해 축소 모델에 대한 결과를 확인하였으며, 90% 이상의 정확도를 가지는 것을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제37권5호
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• pp.453-465
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• 2024

This paper presents a logarithmic shear deformation theory to study the thermal buckling response of power-law FG one-dimensional structures in thermal conditions with different boundary conditions. It is assumed that the functionally graded material and thermal properties are supposed to vary smoothly according to a contentious function across the vertical direction of the beams. A P-FG type function is employed to describe the volume fraction of material and thermal properties of the graded (1D) beam. The Ritz model is employed to solve the thermal buckling problems in immovable boundary conditions. The outcomes of the stability analysis of FG beams with temperature-dependent and independent properties are presented. The effects of the thermal loading are considered with three forms of rising: nonlinear, linear and uniform. Numerical results are obtained employing the present logarithmic theory and are verified by comparisons with the other models to check the accuracy of the developed theory. A parametric study was conducted to investigate the effects of various parameters on the critical thermal stability of P-FG beams. These parameters included support type, temperature fields, material distributions, side-to-thickness ratios, and temperature dependency.

• 콘크리트학회지
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• 제6권2호
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• pp.97-107
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• 1994

폴리머 침투콘크리트는 경화된 보통 콘크리트에 폴리머 침투제를 침투시켜 제조되는 신소재의 폴리머-콘크리트 복합체이다. 본 연구는 아크릴계 열가소성수지를 이용한 폴리머 침투콘크리트를 개발하고 폴리머 침투콘크리트 휨부재의 거동평가를 위한 재료모델, 구조해석 과정과 구조해석 프로그램을 개발하는데 목적이 있다. 본 연구는 크게 두 부분으로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 결정성 고분자모노머인 methyl methacrylate(MMA)를 대상으로 침투성, 반응성, 열적 안정성 및 물성개선 효과를 종합적으로 분석하여 폴리머 침투제의 구성비와 제조공정을 정립하고, 본 연구의 실험자료로부터 폴리머 침투콘크리트의 제 강도특성, 파괴인성, 파괴에너지, 응력-변형률 관계 및 인장연화 관계를 보통 콘크리트의 압툭강도와 휨강도, 폴리머 함유율, 부재깊이, 초기 인공균열깊이 등의 함수로 각각 실험공식을 도출한다. 두 번째 단계에서는 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 하중단계별 탄성거동, 극한거동 및 인장연화거동을 해석하기 위한 구조해석 프로그램을 개발하고, 연구결과의 타당성과 적용성을 입증하기 위하여 폴리머 침투콘크리트의 제조공정, 제 실험공식 및 구조해석 프로그램은 실측거동을 잘 반영하고 있으므로 제한된 범위내에서 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 제조, 물성평가 및 거동해석에 적용 가능한 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.993-1000
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• 2005

최근 다양한 FRP를 사용한 철근콘크리트 보의 성능향상은 많이 수행되고 있으며, 특히 CFRP plate 형태로 철근콘크리트 보를 성능향상할 경우 보강재의 성능을 충분히 발휘하지 못하고 조기파괴(rip-on)가 발생되는 경우가 발생하게 된다. 이러한 파괴메커니즘을 규명하기 위하여 많은 실험적$\cdot$이론적 연구자 진행되고 있으나 명확하게 규명되어 있지는 않다. 문헌이나 실험적으로 rip-off 파괴는 주철근위치에서의 수직응력과 전단응력에 기인하여 발생하게 된다. 본 연구에서는 주철근위치에서의 응력모델을 제안하였으며, 제안된 해석모델은 비교적 간단하고, 주철근 위치에서의 수직응력과 전단응력을 기초로 하고 있다. 제안된 모델을 실험결과와 비교한 결과, 제안된 해석모델을 통한 CFRP로 성능향상된 철근콘크리트 파괴하중은 실험 결과와 거의 유사하였다. 따라서 이러한 결과는 CFRP로 보강된 철근콘크리트보의 rip-off 파괴를 제어할 수 있는 보강기법의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단한다.

• 대한치과교정학회지
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• 제26권1호
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• pp.17-32
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• 1996

여러가지 교정장치 중에서 고정성 장치는 개개치아의 이동에 있어 가장 효과적으로 사용되는 장치이므로 그 작용기전과 역학적 관계를 이해하는 것이 중요하다. 고정성 장치의 탄선형태는 크게 continuous arch, segmented arch, sectional arch로 나누어 볼수있는데, segmented arch나 sectional arch는 힘의 작용점이 단순하고 interbracket distance도 길어 술자 임의대로 force system 조절이 가능한 반면 continuous arch에 서는 bracket geometry가 다양하고, interbracket distance가 좁아 force system의 조절이나 그 역학적 분석이 어려운게 사실이다. 저자는 공학에서의 3 dimensional elastic beam이 continuous arch의 형태와 유사한 점에 착안하여 continuous arch 의 force system을 분석하고자 하였으며, 이를 위해 다양한 형상을 갖는 3개의 bracket geometry를 표본형상으로 설정하고 기울기, 변위 및 interbracket distance에 따른 힘과 moment의 변화양상을 분석하고, 저자가 임의로 제작한 불규칙한 치아배열을 갖는 3차원 모형을 일례로하여 0.016 NiTi archwire를 bracket내에 삽입했을 때 발생되는 초기 힘과 moment를 분석 비교해본 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Bracket의 변위 또는 기울기에 따라 나타나는 힘의 양상이 선형 대칭적인 비례관계를 보였다. 2. Interbracket distance에 따라 나타나는 힘의 양상은 비선형 대칭적인 반비례관계를 보였다. 3. 3차원 모형에서 bracket 형상이 비교적 단순한 부위에서는 표본형상과 비교분석이 가능했지만 인접치의 형상이 복잡한 부위에서는 표본형상의 예측량보다 힘이 크게 발생 되었다.나타나지 않았다. 하악의 arch length discrepancy는 하악 절치의 MD/FL index와, 상악의 arch length discrepancy는 측절치의 MD/FL index에서 상관관계를 나타내었다. 4. 정상군과 밀집군의 각 계측항목의 t-검정 결과 하악의 arch length discrepancy, overbite에서만 유의차를 나타내었다. 검사에서 Plaque Index(p<0.01)와 Gingival Index(p<0.001)가 상당히 낮은것으로 나타났다. 겔형 불화주석군에서 한 증례는 미미한 치관착색을, 두 증례는 보통정도의 치관착색을 보였다. 치아탈회 연구에서는 겔형 불화주석군과 불화나트륨 양치액군이 치료후 치아탈회값에서 치료전 치아탈회값을 뺀 치아탈회값이 대조군에 비해 구강전체및 제1대구치에서 현저하게 낮은 값(p<0.05)을 보였다. 비록 겔형 불화주석군이 불화나트륨 양치액군보다 일관되게 낮은 치아탈회값을 보였을지라도 통계적으로 그 차이는 단지 유의성을 보이는 정도였다.는 골기질의 주성분인 type I 교원질의 합성을 선택적으로 억제하는 기능과 alkaline phosphatase의 활성을 크게 증가시키지 못한 점 등으로 미루어 볼 때, 골개조를 억제하는 방향으로 작용한다고 볼 수 있으며, 교정치료 과정중 골개조를 억제하는 부위에서 사용을 시도해 볼 수 있겠다.>신뢰구간은 상악에서 정상교합군은 $79.5-81.0\%$, 비발치군은 $81.6-84.9\%$, 발치군은 $70.1-72.2\%$로 나타났으며, 하악에서 정상교합군은 $79.8-82.2\%$, 비발치군은 $82.1-85.5\%$, 발치군은 $73.1-75.1\%$로 나타났다. 7. 최대치아근원심폭경합, 기저악궁폭경, 기저악궁장경, 최대치아근원심폭경 합에 대한