• Composites Research
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• 제13권5호
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• pp.18-30
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• 2000

일축방향 섬유강화 복합재료 C링의 최적설계를 위하여, 이의 점 하중 하에서의 점탄성적 하중완화거동을 해석하였다. 이를 위하여 곡선보의 굽힘 이론을 이용하여 탄성학적 처짐과 굽힘 강성의 해석을 수행한 후 상당원리(correspondence theorem)를 이용하여 점탄성학적 하중완화 거동을 해석하였다. 일축방향 섬유강화 복합재료의 직교이방성 뿐만 아니라 복합재료의 인장강성과 압축강성의 차이에서 기인하는 비대칭물성도 함께 고려하였다. 그 결과 C링의 단면의 두께가 반지름에 비해 충분히 작은 보라면 보이론만으로도 정확하게 곡선보를 해석할 수 있고 하중완화 이론값 또한 실험값과 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.108-114
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• 2020

Piecewise Integrated Composite (PIC) 보는 하중 유형에 따라 구간을 나누어, 각 구간마다 하중 유형에 강한 복합재료의 적층 순서를 배열한 보이다. 본 연구는 PIC 보의 구간을 머신 러닝의 일종인 k-NN(k-Nearest Neighbor) 분류를 통해 나누어 기존에 제시되었던 PIC 보에 비해 우수한 굽힘 특성을 갖게 하는 것이 목적이다. 먼저, 알루미늄 보의 3점 굽힘 해석을 통하여 참조점에서의 3축 특성(Triaxiality) 값 데이터를 얻었고, 이를 통해 인장, 전단, 압축의 레이블을 가진 학습 데이터가 만들어진다. 학습 데이터를 통해 각 면마다 독립적인 k-NN 분류 모델을 구성하는 방법(Each plane)과 전체 면에 대한 k-NN 분류 모델을 구성하는 방법(one part)을 이용하여 k-NN 분류 모델을 생성하였고, 하이퍼파라미터의 튜닝을 통하여 다양한 하중 충실도를 도출하였다. 가장 높은 하중 충실도를 가진 k-NN 분류 모델을 기반으로 보를 매핑(mapping)하였고, PIC 보에 대하여 유한요소 해석을 진행한 결과, 기존에 제시되었던 PIC 보에 비해 최대하중과 흡수 에너지가 커지는 특성을 보였다. 하중 충실도를 수동으로 조절하여 100%로 만든 PIC 보와 비교하였을 때, 최대하중과 흡수에너지가 미소한 차이가 나타났으며 이는 타당한 하중 충실도로 보여진다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권1호
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• pp.69-80
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• 2001

본 연구에서는 환자의 골다공증 유무에 따른 내고정 장치 시술 직후 및 융합 후의 안정성을 평가하기 위해 다양한 하중 모드에서 C5-C6 운동분절의 생체역학적 거동을 분석하였다. 이러한 목적으로 먼저, C5-C6 경추부의 유한요소 모델을 구현하여 검증하였다. 모델의 결과는 기존 실험치와 유사하여 신뢰성이 부여되었다. 검증된 모델은 Smith-Robinson 방식으로 골이식물을 삽입한 후 전방 내고정 장치를 적용한 시술 상황을 재현하기 위해 수정되었다. 수정된 모델은 두 종류로 구현되었다. (1) 첫 번째 모델에서는, 시술 직후의 상황을 재현하기 위해 골이식물과 종판의 경계면에 접촉요소를 사용하였다. (2)두 번째 모델에서는 완전히 융합된 상황을 나타내기 위해 골이식물을 종판에 고정하였다. 골다공증의 효과를 예측하기 위하여 두 모델의 해면골에 대한 탄성계수를 변화시켰다(정상: 100MPa, 골다공증: 40MPa). 각 모델의 C5 주체의 상위면에 73.6N의 압축 하중을 가한 후에 108Nm의 굴곡/신전, 굽힘, 비틀림 하중을 가하였으며, C6 추체의 하단면은 모든 방향에 대하여 구속하였다. 전체적인 결과에 있어서 상대적 회전운동, 미끄럼운동, 골이식물 내에서의 von Mises 응력의 경우 정상 모델에 비해 골다공증 모델에서 증가함을 보였으며, 특히 시술 직후의 모델에서 비틀림 하중이 가해진 경우, 상대적 회전운동 및 미끄럼 운동이 가장 높게 예측되었다. 이는 골다공증환자에게 전방 내고정 장치를 시술한 경우 골이식물의 파단 및 유합의 실패가 비틀림 하중에서 발생할 수 있음을 나타낸다. 해면골의 von Mises 응력은 시술 직후에 골다공증 모델의 모든 하중 모드에서, 유합 후에는 굽힘 하중 외의 모든 하중에서 ultimate strength를 초과하는 것으로 나타나 골다공증 환자에게 screw의 해리가 발생할 가능성이 높은 것으로 예측되었다. 따라서 골다공증 환자에게 과도한 운동이 발생하지 않도록 하기 위해서 시술 후 세심한 주의와 halo 같은 견고한 정형술이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권6호
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• pp.80-87
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• 2020

The currently observed trend in car manufacturing is to increase energy-efficiency by producing lighter cars. This study examines the replacement of particular parts, specifically around the impact beam, with material composites 30% lighter than conventional steel currently used. The shape of the impact beam was determined as the trapezoidal cross-sectional area with central reinforcement, using three-point bending analysis. A prototype was fabricated based on the findings of our study and its performance was evaluated by the three-point bending analysis; 2 ply of aramid applied for its displacement. The performance of the final prototype for the door assembly was evaluated using a side-door strength test, which resulted to measured initial strength of 10.5 KN and intermediate strength of 15.6 KN. This research provides a promising solution for better impact beam manufacturing.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.702-705
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• 2005

Metallic sandwich plates with Inner dimpled shell subjected to 3-point bending have been analyzed and then optimized for minimum weight. Inner dimpled shells can be easily fabricated by press or roll with high quality precision and bonded with same material skin sheets by resistance welding or adhesive bonding process. Optimized shape of inner dimple is a hemispherical shell to minimize weight without failure, including face yielding, face buckling and inner dimple buckling. It is demonstrated that bending stiffness of sandwich plate is 2 or 3 times than solid plates with same strength

• Composites Research
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• 제15권3호
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• pp.45-51
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• 2002

이종 재료의 다중 적층 구조인 스마트 스킨을 설계 및 제작하였고, 그 기계적 거동 특성을 규명하기 위하여 압축 및 굽힘 거동에 대하여 시험 및 해석을 수행하였다. 시험 결과 본 연구에서 설계된 스마트 스킨은 압축 허용 하중에 비해 좌굴 허용 하중이 작게 나타났으며, 구조적 안정성에 하니컴 심재의 전단 탄성 계수가 크게 영향을 주는 것을 확인하였다. 하니컴 심재의 전단 탄성 계수 측정을 위하여 개선된 시험법을 고안하여 본 연구에 사용하였다. 또한, 상용 유한 요소 해석 프로그램인 NASTRAN을 이용하여 예측한 압축, 굽힘 거동이 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.28-35
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• 2003

Fatigue tests of transverse fillet weldment were performed under out-of-plane bending loads. Significant increase of the fatigue strength was observed under out-of-plane bending loads, compared to the one under in-plane loads (axial loads). Applicability of the crack propagation analysis using LEFM for the surface crack of fillet weldment were investigated as well, in parallel with the fatigue tests. For the rational assessment of the fatigue strength of welded ship structures where combined stresses of the in-plane axial stress and the out-of-plane bending stress are induced simultaneously due to complexity of applied load and structural geometry, further investigation is recommended for the effect of the out-of-plane bending stress on the fatigue strength of weldment.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권4호
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• pp.606-613
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• 2005

Effects of circumferentially local wall thinning on the fracture behavior of pipes were investigated by monotonic four-point bending. Local wall thinning was machined on the pipes in order to simulate erosion/corrosion metal loss. The configurations of the eroded area included an eroded ratio of d/t= 0.2, 0.5, 0.6, and 0.8, and an eroded length of ${\ell}\;=10mm,$ 25mm, and 120mm. Fracture type could be classified into ovalization, local buckling, and crack initiation depending on the eroded length and eroded ratio. Three-dimensional elasto-plastic analyses were also carried out using the finite element method, which is able to accurately simulate fracture behaviors excepting failure due to cracking. It was possible to predict the crack initiation point by estimating true fracture ductility under multi-axial stress conditions at the center of the thinned area.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.67-72
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• 2001

The LBB behavior and the crack opening displacement after a crack penetrated wall thickness of statically indeterminate piping system were investigated in this study, compared with statically determinate piping system. The reduction of ultimate strength caused by a crack was relatively small in the statically indeterminate piping system. The statically indeterminate piping system has more safety margin for LBB behavior than the statically determinate piping system. The crack opening displacement could be evaluated by using the plastic rotation angle proposed to evaluate the crack opening displacement after crack penetration in pipe with a non-penetrating crack.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권1호
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• pp.61-67
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• 2000

Gears are the most commonly used parts in automotive and industrial applications. One of most common modes of gear failures is tooth breakage, which is usually produced by the bending fatigue failure. It is important to manufacture the gears which can withstand the applied stresses in view of safety and economic requirement. This paper deals with bending fatigue strength for cold forged bevel gear. Especially, to compare fatigue characteristics for manufacturing processes difference, bending fatigue tests of bevel gears made by three different processes respectively. Results indicate that the fatigue strength of bevel gear is improved by cold forging process. Intergranular fracture is found on fatigue fracture surface, and dimples are observed on final fracture surface. The fatigue failure cannot be considered as a deterministic quantity, but must be characterized statistically. This study proposes a method to estimate bending fatigue lift of the bevel gear using the probability-load-life and Weibull analysis.