• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권8호
• /
• pp.27-35
• /
• 2005

액상화에 따른 지반의 과도한 변형으로 인한 피해가 자주 발생되고 있다. 그에 따른 지반의 움직임을 예측하기 위해서는 유효응력 개념에 기초한 수치해석 기법이 요구되어 진다. 본 연구에서는 지진 및 유사한 반복 하중에 따른 수압의 상승을 예측할 수 있는 연성(fully coupled) 유효응력 구성모델인 UBCSAND를 제안하였다. 제안된 모델은 간단한 완전탄소성모델인 Mohr-Coulomb을 변형한 형태로 마찰각(friction angle)과 팽창각(dilation angle)을 점진적으로 증가시킴으로써, 기존의 파괴상태내에서도 연속적인 소성변형 발생을 표현할 수 있다. 항복함수는 전단응력과 평균응력의 비인 $(\sigma'_1-\sigma'_3)/(\sigma'_1-\sigma'_3)$로 나타내며, 응력도의 원점에서 시작하는 무한개의 방사선을 의미한다. 따라서, Mohr-Coulomb의 파괴면과 같은 형태의 무수한 항복면을 가진다. 소성 경화법칙은 등방경화(isotropic hardening)와 이동경화(kinematic hardening)를 혼합한 형태를 이루고 있다. 재하(loading) 및 재재하(reloading)시에는 연속적인 소성 변형이 일어나나, 제하(unloading)시에는 탄성변형을 가정하였다. 제안된 모델은 느슨한 Fraser River 모래를 이용한 직접단순전단시험(Direct simple shear test)결과와 비교하여 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제37권10호
• /
• pp.1239-1249
• /
• 2013

본 연구에서는 zircaloy-4 판재에 대해 바우싱거 효과를 고려한 경화거동 예측모델을 구축했다. 금속소재 가공에서 인장 후 압축 시 항복응력이 감소한다. 이에 스프링백 해석 시 바우싱거 효과를 반드시 고려해야 한다. Simple shear 시험에서 적정 시편크기 및 적정 조임토크에 대한 결정법을 제시했다. 5 가지 재료에 대한 simple shear 시험을 통해 응력-변형률 곡선을 구했다. 또한 유한요소해석을 활용해 simple shear 하중-변위 곡선으로부터 유효응력-변형률 곡선으로 변환과정을 소개했다. 등방/운동성 경화 조합모델을 활용해 simple shear 순/역방향 시험을 모사했다. 이때 각 경화계수에 따른 하중-변위 곡선 변화를 관찰하고, zircaloy-4에 대한 경화계수를 결정했다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제15권5호
• /
• pp.82-88
• /
• 2011

본 논문에서는 유한요소해석을 통해 연소시험 과정 중 발생한 내열 구조품의 파단현상이 분석되었다. 구조 불안정성은 소성변형으로 인한 것으로 이는 급격한 열하중의 변화에서 비롯된 것이다. 한편 소성변형 국부화 현상을 이해하기 위해 구성방정식에 연속체 파손변수가 포함되었으며 또한 Armstrong-Frederick과 Phillips 경화식을 이용, 이중후방응력 구성방정식이 제안되었다. 따라서 본 모델은 광범위한 소성변형거동을 해석할 수 있는 토대를 마련하였다. 수치해석을 통해 소성변형 집중 현상은 지배적인 후방응력의 전개에 의존하는 것으로 나타났다. 또한 물체 내에서의 파손 현상은 소성변형 집중을 가속화하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.121-130
• /
• 1999

본 연구는 전응력 개념에 근거한 비등방경화 구성관계를 적용하여 유한요소해석을 수행하는 데 목적이 있다. 이에 대상문제에 적합한 비등방경화 구성관계를 개발하여 수학적으로 정식화하고 실험적으로 검증하였다. 동반논문에서는 유한요소해법의 정확도와 수렴성을 확보하도록 정식화하여 해석코드에 구현한 후 실제문제를 해석한다. 제안된 구성관계는 von Mises 형태의 파괴규준과 일반 등방경화규칙에 의거한 비등방경화규칙을 채택하여 비선형성과 비등방성이 심한 응력-변형률 관계를 모델하였다. 결과적으로 UU 삼축시험, 과압밀 상태에 대한 CU 삼축시험, $K_0$ 압밀조건의 주응력축 회전시 비등방적 거동에 대하여 검증할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제7권5호
• /
• pp.47-56
• /
• 2003

본 논문에서는 기존 IWAN 모델을 수정하여 사질토 지반의 반복경화 현상을 나타낼 수 있는 지반의 반복경화모델을 개발하였다. 일반적으로 동적하중을 받는 지반재료는 하중 반복회수에 따라 동적 거동특성이 변화하게 되며 이는 반복 경화 및 연화현상으로 나타난다. 본 논문에서는 등방 경화 또는 등방 연화 거동을 하는 스프링슬라이더 요소를 기존 병렬 IWAN 모델에 추가함으로써 지반의 동적 변형특성 표현이 가능하였다. 등방 경화 거동을 보이는 요소들의 항복 응력은 각각 반복 경화함수에 의하여 증가하도록 정의되었으며, 반복 경화함수는 대칭 한계를 가지는 동적 비틂전단 시험결과로부터 정의되었다. 이렇게 정의된 반복 경화함수는 지반의 동적 변형 특성을 묘사하기 위하여 하나의 독립 변수를 가지게 되며, 사용된 독립변수는 지반의 동적 한계 변형률의 특성을 포함하는 누적전단변형률로 사용되었다. 누적 전단변형률은 반복 전단한계 변형률 이상의 변형률의 누적으로 정의되며, 역재하 및 재재하 곡선에서는 Masing의 법칙을 적용하여 계산될 수 있다. 본 논문에서는 모델의 개발과정을 서술하였고, 모델에 대한 검증은 동반논문인 검증편에 설명하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.131-142
• /
• 1999

본 연구는 전응력 개념에 근거한 비등방경화 구성관계를 적용하여 유한요소해석을 수행하는 데 목적이 있다. 이에 동반논문에서 제안한 비등방경화 구성모델에 대하여 내재적인 응력적분과 일관된 접선계수를 정식화하였다. 그리고 이러한 알고리즘을 비선형 유한요소해석 코드에 구현하여 정확도와 수렴성을 확보한 해석을 수행하였다 시험성토사례에 대한 해석을 통하여 제안된 구성모델은 von Mises규준에 의한 해석에 비하여 성토고에 따른 지반의 변위를 더욱 합리적으로 표현할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 지반의 강도를 적합하게 산정하여 제안된 구성모델이 매우 정확하게 실제 거동을 모사할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.447-456
• /
• 2001

그 동안 많은 연구자들은 콘크리트의 응력-변형률 관계의 비선형 거동을 적절한 수식으로 나타내기 위해 많은 노력을 해 왔다. 그러나 이 응력-변형률 관계에 대한 대부분의 경험식은 경화된 콘크리트에 촛점을 맞추어 왔으며, 초기재령에서의 콘크리트의 거동을 잘 나타내지 못하였다. 여기서 초기재령에서 경화시까지 걸친 전 콘크리트의 재령에 대한 폭 넓은 이해는 콘크리트구조물의 내구성과 잔존수명을 평가하는데 있어서 매우 중요하다. 본 논문에서는 5가지의 강도수준과 12시간에서 28일까지의 재령에 대하여 응력-변형률 관계를 검토하였으며, 20$\pm$3$^{\circ}C$ 에서 수중양생된 ø100$\times$200mm의 원주공시체에 대하여 1축압축강도실험을 수행했다. 실험결과에 대한 회귀분석을 수행하여 강도와 재령에 따른 응력-변형률 관계의 모델식을 제시하였으며, 제시된 모델식의 검증을 위하여 실험결과와 기존의 실험결과와 모델식에 대한 해석적 검토도 수행하였다. 해석결과, 제시된 모델식이 실험결과와 잘 맞으며 응력-변형률 관계에 강도와 재령이 미치는 영향을 잘 나타내고 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제16권5호
• /
• pp.193-201
• /
• 2000

교란상태개념(Disturbed State Concept;DSA)모델릉 이용하여 포화사질토의 동역학적 거동을 모사하는 예측기법을 개발하였다. 실내진동전단시험 자료로부터 DSC모델 매개변수를 찾고, DSC 모델을 이용하여 전개한 응력중분과 변형률중분의 관계를 표현하는 탄소성구성방정식으로부터 진동하중을 받는 지반재료의 간극수압 및 유효응력 변화, 그리고 축자응력-축방향변형률 거동을 예측하였다. 압축 및 인장 재하시에는 DSC모델을 사용하여 변형률 경화(strain-hardening)및 진동하중에 의한 변형률 연화(cyclic-softening)현상을 모사하고, 제하(unloading)시에는 선형탄성모델을 사용하여 근사화하였다. 예측 결과를 실내전단시럼 결과와 비교하여 예측기법을 검증하였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제13권1호
• /
• pp.35-46
• /
• 1997

실제지반에 하중이 가하여 질 경우 발생되는 주응력회전시의 지반거동을 해석하기 위하여 등 방단일경화구성모델이 적용되었다. 이 모델에 의한 해석결과는 Ko압밀점토의 중공 원통형 공시체에 여러가지 응력경로를 대상으로 실시된 일련의 비틀림전단시험에 의한 시험치와 좋은 일치를 보이고 있다. 결국 주응력회전시의 지반거동은 등방압축 및 통상적인 압밀비배수 삼축압축시험으로 얻을 수 있는 간단한 정보만을 활용한 이 모델로 예측될 수 있음을 알았다. 비틀림전단시험결과와 해석결과 모두에서 등방탄소성 지반거동을 최초재하 (primary loading)단계 동안에 관찰할 수 있었다. 그러나, Ko압밀응력의 등방항복면내에서 감하나 수재하와 같은 응력 반전을 실시할 경우 최대주변형률증분 방향의 해석치는 시험치와 일치하지 않았다. 이는 응력반전시의 지반거동을 해석하기 위하여는 등방경화모델 (isotropic hardening model)보다 는 이동경화모델(kinematic hardening model)이 개발되어야함을 의미한다. 또한 본 연구에서는 일공간에서 변형률증분벡터의 시험치가 관련흐름법칙 및 비관련흐름법칙에 의한 해석법과 비교되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.65-73
• /
• 2000

본 연구에서는 미소변형률에서 대변형률까지의 거동을 모델할 수 있는 탄소성 구성모델을 개발하였다. 제안된 구성모델은 일반 등방경화규칙에 근거한 비등방 경화규칙과 전응력 개념을 토대로 개발하였다. 그리고 제안된 구성관계가 기존의 대표적 구성모델을 포함하고 있음을 수학적으로 입증하였다. 국내 화강풍화토에 대한 공진주시험, 비틂전단시험, 삼축시험 등 일련의 실내시험 결과를 이용하여 검증한 결과, 쌍곡선 모델 및 Ramberg-Osgood모델과 비교하여 제안된 모델은 미소변형률에서 대변형률까지의 거동을 더욱 일관되고 정확하게 모델할 수 있다. 또한 비틂전단시험 결과와의 비교에서는, 미소변형률 조건에서 나타나는 비선형성을 적합하게 예측할 수 있었다.