• 전산구조공학
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• 제10권3호
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• pp.241-250
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• 1997

콘크리트에 발생하는 변형률 국소화는 연화거동에 수반하여 변형이 국부적으로 집중되는 현상으로 이를 유한요소해석 할 수 있는 일관된 알고리즘을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 변형률 국소화현상이 발생한 콘크리트는 변형률이 집중되는 국소화영역과 그외의 영역인 비국소화영역으로 크게 구분할 수 있으며 국소화영역에서는 연화현상을 포함하는 탄소성거동을 하게 되며 비국소화영역은 손상제하거동을 수반하게 된다. 변형률 국소화현상이 진행중인 콘크리트의 국소화영역을 모델링하기 위하여 열역학적으로 정식화된 전형적인 소성모델에 콘크리트의 극한응력 이후에 비선형 연화로 표현되는 소성거동을 고려할 수 있는 일반화된 Drucker-Prager모델을 도입하였으며 소성이론식의 적분을 위해 return-mapping 알고리즘을 사용하고 일관된 알고리즘을 전개하였다. 또한, 콘크리트의 비국소화영역의 모델링을 위하여 열역학적 자유에너지함수를 수정하여 비선형 탄성 및 손상의 일관된 알고리즘을 전개하였다. 개발된 알고리즘에 의한 유한요소해석을 통해 압축을 받는 콘크리트 부재의 변형률 국소화 현상을 해석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.504-507
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• 2010

본 논문에서는 저온용 오스테나이트계 스테인리스강(ASS)의 온도 및 변형률 속도의 영향을 고려한 통합 구성 방정식 및 손상 모델을 제안하였다. 저온 영역에서, 304L ASS의 온도 및 변형률 속도별 인장 실험을 시행하였다. 그 결과, 변형 유기 마르텐사이트 상변태에 의해 상변태 유기 소성(TRIP)이 저온에서 현저히 나타났으며 온도 및 변형률 속도의 영향이 지대하였다. 실험 결과를 바탕으로 ASS의 저온 거동 및 특성을 규명하여 수치 모델에 반영하였다. 저온에서 일어나는 2차 경화 현상을 표현하기 위해, Bodner/Partom 점소성 구성 방정식을 수정하고 Tomita/Iwamoto 변형 유기 상변태 모델을 구성 방정식에 적용시켰다. 저온 연성 파단 현상을 표현하기 위해, Bodner/Chan 손상모델을 수정하여 접목시켰다. 제안된 모델을 유한요소 프로그램에 탑재시키고, 온도 및 변형률 속도 의존 재료 정수를 결정하였다. 저온 영역에서, 온도 및 변형률 속도별 재료 거동을 시뮬레이션하고 이를 실험 결과와 비교 및 검증하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제55권5호
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• pp.59-69
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• 2013

본 연구에서는 동적 점탄-점소성 구성식에 기초한 다층지반의 1차원 액상화 해석을 수행하였다. 일본 고베 포트아일랜드에서 발생한 1995 Hyogoken Nanbu 지진에 대하여 지반 모델링을 하였으며, 사질토 지반에는 탄소성 모델을, 점성토 지반에는 점탄-점소성 모델 및 탄-점소성 모델을 각각 적용하였다. 본 연구 결과, 모델 지반의 경우 지표 10 m 아래를 전후하여 액상화가 발생하였으며 액상화가 발생한 지반을 통과하는 지진파는 감쇠특성을 나타내고 이 때 전단변형률을 크게 증가시켰다. 또한, 대변형률 영역에서의 점성토의 동적거동 해석에서는 점소성 거동특성이 지배적이므로 점소성 모델의 적용이 중요함을 알 수 있었다. 한편 동적 점탄-점소성 구성모델은 대변형률 영역에서 점성토의 소성변형을 유발하는 대형 지진 발생시 점성토의 증폭 및 감쇠특성 분석에 적용 가능한 모델임을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.537-549
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• 1999

선형탄성 파괴해석은 균열을 갖는 변형률 경화재료의 파괴거동을 예측하는데 불충분하기 때문에 최근에는 균열 선단 부에서 대규모 소성 역을 갖는 균열 체에 적용할 수 있는 많은 파괴역학개념이 제안되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 대규모항복 조건하의 연성파괴를 보이는 평판을 정확하게 해석할 수 있는 새로운 유한요소모델을 제시하고자 한다. 균열 선단 부의 응력 장을 정의하는데 가장 지배적인 파괴매개변수인 J-적분 값과 소성 역의 크기 및 형상을 J-적분법과 등가영역적분법을 통해 파괴거동을 설명할 수 있도록 증분소성이론에 기초를 둔 p-version 유한요소해석이 채택되었다. 제안된 유한요소모델에 의한 수치해석결과는 이론 해와 h-version 유한요소해석과 비교되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.825-832
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• 2010

철근콘크리트 구조물은 위험 단면이 휨강도에 도달하더라도 이 단면에서 소성힌지가 형성되어 휨모멘트가 재분배되어 곧바로 파괴에 도달하지 않는다. 이러한 소성힌지 영역에서 발생하는 비탄성 변형에 의해 소성 회전이 발생한다. 소성힌지길이는 주로 재료 특성에 영향을 받는다. 이 연구에서는 유로코드2에서 제시하고 있는 재료 모델로부터 산정된 휨곡률 분포로부터 소성힌지길이와 소성회전각을 일관되게 산정하였다. 재료 모델의 한계값 즉, 콘크리트 극한변형률, 철근 극한변형률 및 철근의 경화비(k)가 소성회전능력에 미치는 영향을 분석하였다. 해석 결과 콘크리트 극한변형률 및 철근 극한변형률이 증가함에 따라 소성회전능력이 증가하였고 특히, 철근의 경화비(k)가 증가함에 따라 소성 회전각은 크게 증가되는 것으로 나타났다. 따라서 각 재료 모델의 한계값 결정에 세심한 주의가 필요할 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제7권2호
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• pp.48-53
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• 2003

에너지 관련 플랜트에 사용되는 배관은 플랜트의 성능이나 안전성유지에 있어서 중요한 설비의 일부이다. 본 연구에서는 고압탄소강 배관의 변형 및 파괴에 대한 음향방출 기초 자료를 얻기 위하여 압력용기용 배관재를 기계가공하여 인장시험편을 만든 후, 인장시험을 실시하여 항복, 소성변형 및 파괴에 이르기까지의 음향방출 신호를 분석하였다. 탄성영역, 최대인장강도 이전의 소성영역 및 최대인장강도 이후의 소성영역에서 검출된 음향방출의 시간-주파수 분석 결과는 탄성영역에서 항복영역까지는 비교적 낮은 저주파수 대역(250${\~}$350kHz)이 나타났으며, 소성영역에서는 저주파수뿐만 아니라 고주파수 대역(500kHz)도 나타났다. 인장시험 후, 이러한 각 영역의 구별이 가능하였던 원인은 항복영역에서의 전위의 이동, 집적에 따른 신호와 최대인장강도 이전의 소성영역에서의 전위들이 개재물이나 결정입계를 통과했을 때 나타나는 신호, 최대인장강도 이후에는 미소공동의 발생, 성장 및 합체에 의하여 나타나는 신호로 분류가 가능하였기 때문인 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.170-177
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• 1981

1,200.deg.C에서의 단조철은 점소성을 나타내며 인발과 압출시 변형영역이 구형수렴형태가 됨을 실험을 통하여 나타난다. 이 변형역 모델로부터 평형방정식을 사용하여 평균 압출 및 인발응력과 정수압을 계산해 낸다. 평균 압출 및 임발응력은 상계 해석 방법에 의한 결과와 비교하여 본 연구의 해석방법의 유효성을 타진하고 정수압은 다른 연구자들의 결과와 비교 검토되며 특히 냉간가공의 경우와 비교 검토 된다. 그 외에 마찰계수, 급형각도와 단면감소율의 영향에 대해서도 논의 된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.37-45
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• 2006

다주교각의 횡방향 철근비에 따른 연성도 및 소성힌지 영역을 단주교각과 비교하여 평가하였다. 횡방향 철근비가 높을수록 연성도 증가는 뚜렷하며 다주교각의 경우 교축직각방향 거동시에는 단주보다 더 큰 연성도 증가를 보였다. 또한 횡철근 배근을 위한 소성힌지영역을 산정하였으며 목표연성도를 크게 할수록 횡구속 철근비의 증가와 함께 횡구속 되어야 하는 소성힌지영역 또한 높아져야함을 밝혔다. 다주교각의 방향별 거동에 따른 소성힌지 영역에는 차이가 있으며, 다주교각의 교축직각방향 거동시에는 모멘트 분포의 차이에 의해 보다 낮은 구간에서 소성변형을 보인다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.469-476
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• 2023

반복하중이나 동적하중에 대한 지반의 소성모델은 지반구조물의 비선형 수치해석에 매우 중요하다. 단일 항복면 모델은 반복하중에 대해 선형적 거동을 보이는 반면, 개발된 탄성영역이 없는 J₂-경계면 소성모델은 동일한 물성치로 효과적으로 지반의 비선형성을 모사할 수 있다. 경계면 내부 항복면의 반경을 0으로 수렴시켜 탄성영역이 사라지도록 수식화하고, 소성경화 계수과 팽창률을 이용하여 소성변형 증분을 정의하였다. 개발된 모델의 응력-변형률 증분식을 제시하고, 쌍곡선 모델에 대한 소성경화 계수를 유도하였다. 삼축압축조건과 얕은기초의 반복하중에 대한 비교해석은 개발된 모델의 안정적인 수렴성, 이론식과의 일치성, 그리고 이력경로을 보여 주었다. 또한, 수정된 쌍곡선함수에 대한 소성경화 계수를 제시하여, 1차원 등가선형모델에 부합하는 모델변수 산정법을 제안하여 지반의 다차원 거동을 모델링할 수 있도록 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.753-764
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• 2020

본 연구는 금속의 소성 가공 시 변형을 해석하기 위한 금속소성학의 개념, 지반공학 관점인 Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론, Mohr-Coulomb 항복조건을 이용한 미끄러짐선장이론의 세가지 방법을 이용하여 각 방법에 따른 터널의 소성영역 및 내부 토압을 산정하였다. 세가지 방법 모두 등방성 재료의 평면변형율조건 해석의 이차원 수학적 해석 모델이다. 금속소성학의 이론을 사용할 경우, 터널에 내부압력이 작용하는 것으로 가정하여 지반의 소성영역 및 지반 내부토압을 구한 결과이므로, 중력만 작용하는 실제 터널 현장과는 맞지 않는 다른 결과가 도출되었다. 미끄러짐선장 이론을 통해 소성영역 형성범위 및 토압을 분석한 결과, 대수나선형태로 파괴면이 형성되는 것으로 나타났고 이는 선행연구와 비교를 통해 실제와 유사한 것으로 나타났다. 또한, 터널 굴착 등으로 인해 발생하는 지반의 체적 변화를 고려한 토압 산정식을 수학적으로 검토하고 이를 Terzaghi's 토압과 비교하였다. 지반의 체적 팽창으로 인해 발생하는 다일러턴시 효과로 인한 강도 증진을 고려하였으며, Terzaghi's 토압의 문제점을 분석하고 토피고와 내부마찰각을 변수로 이론적 방법을 통한 토압을 각각 비교·검토하였다. Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론의 경우, 소성영역 범위를 임의로 가정하였으므로, 두 이론 모두 터널의 소성영역을 해석할 수 없다. 이론적 방법을 통한 토압 산정 결과, Terzaghi's 토압의 경우 팽창성을 고려한 토압에 비해 토압이 과도하게 크게 산정되었으며 이는 지반의 체적변화로 인한 다일러턴시 효과를 무시하고, 이완영역을 과도하게 가정하였기 때문이다.