• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.59-70
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• 2008

도심지 터널의 설계, 시공 그리고 유지관리에 있어서 지반 변위 억제와 변형거동 예측은 중요하다. 국내 외 연구자들은 다양한 수치해석적인 기법과 현장 계측 결과를 이용하여 터널 시공과 관련된 변형거동 예측을 시도하였다. 하지만, 설계물성치의 산정과 지반 모델링 그리고 수치해석기법과 관련된 사용상의 어려움에 의해 아직까지 만족스러운 결과를 얻지는 못하였다. 본 논문은 수치해석적인 기법과 인공신경망을 이용하여 도심지 NATM 터널의 설계 물성치 산정과 변형거동 예측에 관한 방법을 제안하였다. 인공신경망 모델 개발을 위한 학습과 테스트과정은 데이터베이스된 수치해석결과를 이용하였다. 개발된 인공신경망 모델은 입력변수인 지반변위와 결과변수인 설계 물성치 간의 상호관계를 적절히 인식할 수 있다. 수치해석은 지반의 연화거동을 모사할 수 있는 변형률 연화모델을 적용하였다. 사례분석에 있어서 굴착 초기단계의 계측 값을 개발된 인공신경망 모델에 입력하여 설계 물성치를 계산하였으며, 수정된 설계 물성치는 수치해석을 통하여 다음 굴착단계에서의 터널 주변의 지반 변형거동을 예측하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 토대로 시공조건이 엄밀한 도심지 터널의 설계물성치의 정량적인 평가 및 변형거동 예측이 계측이 입수된 초기 굴착단계에서 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.29-39
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• 2002

본 연구에서는 미소변형률에서 파괴규준을 포함하는 대변형률에 이르는 전체 변형률 영 역의 거동을 획득하기 위하여, LVDT를 장착하여 국부변위를 측정한 삼축압축시험을 수행하였다. 이러한 결과 미소변형률(0.001% 수준)에서 대변형를까지(10%)의 거동을 합리적으로 구할 수 있었으며, 불교란 및 교란 풍화토 시료에서의 변형계수가 미소변형률 영역에서 유사하게 나타났다. 그리고 공진주(RC)시험과 비배수 삼축압축시험에서 구한 정규화 전단변형계수$(G/G_{max})$ 곡선이 일치한 반면 최대전단변형계수$(G/G_{max})$는 포화도에 따라 상이하게 나타났다. 또한 비등방경화 구성모델의 계수 연구를 통하여 전체 변형률 영역 거동을 합리적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권5호
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• pp.115-125
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• 1997

콘크리트의 변형률국소화는 콘크리트의연화거동에 수반되어 변형이 국부적으로 집중되는 현상이다. 본 연구의 목적은 인장과 압축하중상태에서 콘크리트 부재에 발생하는 콘크리트 변형률 국소화 거동을 해석적으로 재현할 수 있는 통일된 모형을 제안하는 것이다. 본 논문에서는 인장과 압축에 대하여 변형률국소화가 일어나는 콘크리트 부재를 변형률 연화가 일어나는 국소화영역과 탄성제하가 발생하는 비국소화영역으로 구분하여 모델링하는 통일된 모형을 제안하였다. 또한 제안된 모형에서 미시역학적 평균화기법을 이용해 평균등가탄성계수와 수정된 평균등가탄성계수를 구하여 시편의 크기와 국소화영역의 크기에 따는 해석을 수행하였으며 기존의 실험값과 비교하였다. 연구결과, 본 연구에서의 변형률국소화모형이 크기효과를 포함한 콘크리트의 변형률국소화거동 해석에 타당하게 적용될 수 있음을 보여주었다.

• 유변학
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• 제10권3호
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• pp.173-183
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• 1998

본 연구에서는 Advanced Rheometric Expansion System(ARES)를 사용하여 대진폭 진동 전단 변형하에서 발생하는 폴리이소부틸렌(PIB) 농후 용액의 비선형 점탄성 거동을 저 장탄성율과 동적점도의 변형량 의존성 및 응력파형의 fast Fourier transform(FFT) 해석을 통해 고찰하였다. 스트레인 진촉을 단계적으로 증가시키면서 측정한 동적 점탄성으로 부터 저장탄성율 및 동적점도의 선형응답한계를 결정하고 이들에 미치는 각주파수의 영향을 조사 하였다. 그리고 응력파형의 Fourier 전개로부터 유도되는 비선형 점탄성함수를 사용하여 비 선형 거동을 설명하였다. 끝으로 비선형 점탄성 거동의 정도를 나타내는 비선형 거동 지수 를 정의하고 이들에 미치는 각주파수의 영향에 대해 검토하였다. 이상의 연구를 통해 얻어 진 결과를 요약하면 다음과 같다.(1) 선형 응답한계는 고분자 용액의 특성시간의 역수보다 높은 각주파수 범위에서는 일정한 값을 유지하지만 특성시간의 역수보다 낮은 각주파수 영 역에서는 각주파수가 감소할수록 증가한다. (2)선형응답한계 이상의 대변형하에서는 3차비선 형 점탄성 함수 이상의 고차항의 영향이 크게 작용하며 이로인해 비선형 거동이 발생된다. (3) 스트레인 진폭을 단계적으로 증가시키면서 측정한 저장탄성율 및 동적점도의 변형량 의 존성은 응력파형의 Fourier transform으로부터 유도된 1차 비선형 점탄성 함수의 변형량 의 존성을 나타낸다 (4) 저장탄성율 및 동적점도의 변형량 의존성으로부터 유도된 비선형 거동 지수는 탄성적 서질과 점성적 성질에 대한 비선형 특성을 평가하기 위한 유요한 방법으로 인정된다. (5) 비선형 점탄성 거동의 정도를 나탄는 비선형 거동지수는 특정한 각주파수에서 최대치를 가지며 또한 탄성적 거동이 점성적 거동에 비해 더욱 큰 각주파수 의존성을 나타낸다.

• 유변학
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• 제8권3_4호
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• pp.215-225
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• 1996

평판형의 열가소성 수지를 유리전이온도 이상으로 가열한 다음 압력을 가함으로써 원하는 형상의 제품을 성형하는 열성형공정은 대상 수지가 큰 변형을 일으킬 뿐만 아니라 비선형적 거동을 보이게 된다. 따라서 수지의 변형거동 예측과 최적성형조건의 설정에 많은 어려움과 시행착오를 거치게 되는 바, 열성형 공정의 최적화를 위한 연구의 일환으로 원형 평판위 수지를 대상으로 수지의 부풀림 거동과 이에 따른 두께 분포를 예측할수 있는유한요 소법의 수치모사 알고리듬을 개발하고자 하였다. Piola-Kirchhoff 응력 텐서와 Green 변형 텐서 및 lagrangian 변형 텐서를 사용하여 평판상의 응력-변형에 대한 비선형의 에너지 수 지식을 수립하고 Newton-Raphson 반복수렴법을 이용하여 근사적으로 해석하였으며 수지의 유변학적 구성방정식으로는 neo-Hookean 모델, Mooney-Rivlin 모델 및 Ogden 모델등의 초탄성 모델을 사용하여 그결과를 비교하였다. 수치모사에는 두께가 매우 얇기 때문에 두께 방향의 응력변화를 무시할수 있는 membrane 가정을 도입한 2차원적 해석과 두께 방향의 응력 변화를 고려하는 3차원적 해석을 모두 수행하고 그 차이를 비교하였으며 3차원적 해석 의 경우에는 penalty법을 이용하여 비 압축성을 만족하였다. 일차적으로 내압을 받는 두꺼 운 원통계에 대한 수치모사 해석을 수행하고 완전해와 비교함으로써 개발된 수치모사 알고 리듬의 열성형 공정에의 적용 타당성을 검증하였으며 이를 이용하여 원형 평판의 자유부풀 림거동을 예측한 결과 Treloar 등의 실험결과와 잘 부합함을 확인하였다. 또 간단한 형상의 금형이 있는 경우와 반지름 방향으로의 온도변화에 따른 수지의 변형거동을 해석함으로써 실제 열성형 공정에서 요구되고 있는 성형품의 두께 분포를 균일하게 하기 위한 방안을 제 시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.23-32
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• 1999

본 연구에서는 반복하중을 받는 H형강보 접합부의 거동을 실험적인 방법으로 조사하였다. 본 연구의 목적은 H형강보 접합부의 이력거동에 강제의 특성과 스캘럽의 형태가 주는 영향을 조사하는 것이다 5개의 접합부 시험체를 제작하여 반복하중을 재하면서 실험을 수행하였다. 보 접합부에서의 하중-회전변형 곡선을 얻었으며 접합부의 변형능력과 에너지 소산능력을 상호 비교하였다. 강재가 SS400인 시험제는 충분한 변형능력과 에너지소산능력을 보였으나 강재가 SM490인 시험체는 취성적인 파괴를 보였으며 변형능력이 작았다. 접합부 스캘럽의 형태는 접합부의 거동에 영향을 주지않았다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.40-40
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• 2003

최근 나노기술의 발달과 더불어 나노재료에 대한 특성평가 요구가 높아지고 있고, 따라서 나노스케일에서 재료의 기계적 거동을 분석할 수 있는 나노인덴테이션 기법이 심도있게 연구되고 있다. 본 연구에서는 나노인덴테이션, 주사탐침현미경(SPM), 투과전자현미경(TEM) 기법을 이용하여 여러가지 재료의 탄성 소성 변형 거동과 팝인/괍아웃 현상을 조사하고 해석하였다. 나노인덴테이션 기법으로는 50 마이크로뉴턴 (5 mg) 이하의 매우 작은 하중 하에서는 접촉 응력조건이라도 인장시험에서 관찰되는 영구변형이 제로인 완전탄성 변형 거동을 관찰할 수 있었다. 또한, 50-250 마이크로 뉴턴의 하중 범위에서 재료는 탄성변형 이후에 갑작스런 항복거동과 더불어 수십-수백 나노미터를 미끌어지듯 변형하는 팝인(pop-in), 또는 탈선(excursion) 현상을 관찰할 수 있었다. 이 현상은 하중을 가하는 동안에 여러 번 발생하였으며 재료의 표면상태와 전위밀도와 밀접한 상관관계를 보였다. 반복 압입 시험에서는 전형적인 가공경화 현상으로 항복점이 높아지고 새로운 항복점 이후에야 다시 팝인 발생함을 보였다. 한편, 하중을 가할 때 발생하는 팝인과는 달리 하중을 제거할 때 급격히 회복하는 팝아웃 현상 또한 관찰되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제35권1호
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• pp.4-11
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• 2000

어큐뮬레이터에 사용되는 얇은 막 형태의 고무다이아프램은 외부의 맥동 및 충격압력을 흡수하고 유체의 수송과 압력을 전달하는 역할을 수행하며, 압력 변화에 따른 변형 거동은 어큐뮬레이터의 특성을 결정하는 중요한 설계 변수이다. 고무다이아프램은 고무 자체의 비선형성에 의한 비선형거동과 작은 압력 변화에도 큰 변형을 일으키는 대변형 거동을 나타내며, 임의 압력 이상에서는 고무다이아프램이 변형된 후 용기에 접촉되는 현상이 나타난다. 본 연구에서는 비선형 대변형 해석과 접촉 해석 둥이 용이한 구조해석 소프트웨어인 MARC를 이용하여 두 가지 형상에 대한 고무다이아프램의 거동을 해석하여, 고무 물성 변화와 압력 변화에 따른 변형 거동을 예측하고 파손 취약 부위로 예상되는 다이아프램의 고정 부위에서의 응력을 완화하기 위한 설계 개선 방안을 제시하였다.

• 유변학
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• 제10권1호
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• pp.24-30
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• 1998

솔젤법을 이용하여 단분산의 실리카 입자를 제조하고 농도변화에 따른 실리카 분산 액의 유변학적 거동을 해석하였다. 단분산 실리카 입자의 제조는 솔젤법을 이용한 액상반으 으로 제조하였고 입자의 안정화를 위하여 입자표면에 실란커플링제를 코팅하여 유기용매에 서 안정성을 갖도록 하였다. 분산액의 농도에 따른 유변학적 거동을 조사하기 위하여 부피 분율( )이 0.05인 희박 분산계로부터 =0.55의 고농도 분산계를 제조하였다. 솔젤법을 통하 여 단분산 실리카 입자를 성공적으로 제조하였으며 실란커플링제인 ${\gamma}$-methacryloxypropyl triethoxysilane로 입자의 표면을 화학적 방법으로 처리하여 유기용매 상에서 알킬기의 작용 에 의한 hard-sphere'특성을 나타내도록 하였으며 동시에 분산안정성을 유지할수 있었다. 입자 분산계는 =0.25이하의 부피농도에서는 분산용매와 같은 뉴톤거동을 보여주었으며 이 이이상의 농도에서는 비뉴톤거동인 전단담화(shear thinning)현상과 high shear limiting viscosity를 나타내었다. 이결과는 Krieger-Dougherty 식을 따름이 확인되었으며 부피분율 =0.50정도까지도 이식이 잘적용됨을 확인하였다. 부피분율 =0.50 이상의 고농도 입자 분산계 는 급격한 점도의 증가와 함께 전단담화와 전단탁화(shear thickening)현상이 모두 관찰되었 다. 특히 전단탁화를 일으키는 특헝전단변형률(cr)이하의 전단변형률에서는 안정되고 빠른 점성반응(viscous response)을 보여주었으나 특성 전단변형률 부근과 이상의 전단변형률 영 역에서는 매우 불안한 거동이 보여짐을 확인하였다. 그러나 이러한 점도 거동은 가역적이며 전단변형률을 증가시킬때와 감소시킬 때의 유변학적 거동이 거의 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.268-276
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• 2001

본 논문은 고온에서의 콘크리트 재료모델을 연구하였다. 콘크리트 응력-변형률 곡선은 온도가 증가함에 따라 그 형태가 변한다. 온도에 따른 콘크리트 재료거동의 변화를 나타내기 위하여 변형된 Saenz 제안식을 이용하여 응력-변형률 관계를 표시하였다. 고온에서의 급격한 변형률의 증가현상을 설명하기 위하여, 콘크리트의 변형률 성분을 순수 열팽창 변형률, 열적크리프 변형률, 과도 변형률 및 역학적 변형률로 구분하여 나타내었다. 열적크리프 변형률은 Baily-Norton의 장기크리프 곡선 식을 수정.제안하여 1축 실험 결과를 온도, 시간 및 응력의 함수로 표현하였고, 또한 유효응력 및 유효변형률 개념을 도입하여 다차원에서도 적용할 수 있는 모델을 제시하였다. 과도 변형률을 제안하여 다공탄성 거동을 가정한 콘크리트 내에 포함된 공극 및 수분의 작용을 역학적 거동의 영향을 분석하고자 하였다. 마지막으로, 본 논문에서 제시한 고온에서의 콘크리트 재료모델을 이용한 해석결과를 실제 화재실험자료와 비교하였다.