• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.321-327
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• 2016

본 연구에서는 구조재로 널리 사용되는 일방향 탄소섬유강화 플라스틱 복합재 적층구조의 충격 후 압축강도에 대한 시험 및 유한요소해석을 수행하였다. 연구에서 사용된 복합재 적층판은 적층방법에 따라 2종류로 구분되며, 각 적층판에는 4가지의 충격에너지를 적용하였다. 충격 및 압축강도 시험은 미국재료시험협회 규격을 준수하여 수행하였으며 비파괴검사 방법인 C-Scan을 통해 충격손상을 분석하고 압축시험을 통해 충격 후 압축강도를 산출하였다. 충격 및 압축강도 해석은 복합재 섬유/기지/단층/적층판 수준의 손상과 파손을 점진적으로 예측할 수 있는 점진적 파손해석을 사용하였다. 접촉하중, 처짐, 충격손상, 압축강도 등에 대한 시험 및 해석결과의 비교로부터 해석결과의 타당성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.233-240
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• 2019

인장 강도는 복합 재료를 설계하기 위한 필수 변수이므로 개방 홀 인장 시험을 통해 복합 재료의 인장 강도를 측정한다. 그러나 인장 시험을 올바르게 모델링하는 것은 섬유와 매트릭스 손상, 층간분리 및 섬유와 매트릭스 사이의 손상 같은 다양한 손상을 수반하기 때문에 매우 어려운 과제다. 따라서 섬유와 매트릭스 사이의 면내 파괴 및 층간분리를 평가하기 위해 본 연구에서는 점진적 손상 모델을 개발하였다. 하신 손상 모델과 응집 영역 접근법을 층과 층간분리를 모델링하는데 사용하였다. 현재 모델의 결과를 이전에 발표된 실험 및 수치 결과와 비교하여 검증하였다. 이를 통해 유한요소해석에서 층간분리를 무시하면 인장 강도가 과대평가 된다는 것을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.101-107
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• 2021

복합재료를 활용하여 설계되는 구조물은 각 부품들의 조립, 체결부를 갖게 된다. 이러한 연결 또는 조인트는 구조에서 잠재적으로 취약 부분이 될 수 있다. 복합재료 볼트 조인트의 파손모드는 구조 안전성을 위해 베어링 파손모드로 설계된다. 베어링 파손모드로 파괴되는 복합재료 볼트 조인트의 하중-변위 관계는 초기 파손 발생 후 비선형 거동을 보이며, 점진적인 파손을 보인다. 이러한 비선형적이고 점진적인 복합재료 볼트 조인트의 파손거동을 정확히 예측하기 위해 본 연구에서는 기존의 파손해석 모델에서 전단 손상변수 계산 과정에 수정을 수행하였다. 수정된 파손해석 모델을 이용하여 복합재료 볼트 조인트의 베어링 응력-베어링 변형률 결과를 예측하였으며, 기존 수정되지 않은 해석모델과 비교를 통해 수정된 모델의 유효성을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.79-88
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• 1986

본(本) 논문(論文)에서는 크기가 변(變)하는 변동진폭(變動振幅)의 반복하중이 콘크리트구조물(構造物)에 작용(作用)할 경우 피로파괴를 예측할 수 있는 비선형누적손상이론(非線型累積損傷理論)을 제안(提案)하였다. 이를 위하여 콘크리트보에 대한 피로실험이 수행되었으며, 피로하중은 2단계 및 3단계로 크기가 증가하는 경우와 감소하는 경우가 모두 고려되었다. 본(本) 연구(硏究)의 실험결과(實驗結果) 변동진폭(變動振幅)의 반복하중을 받는 콘크리트에 발생하는 누적손상은 피로하중의 크기와 피로하중의 작용순서에 따라 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며, 따라서 Palmgren-Miner의 선형손상이론이 콘크리트의 경우 적합하지 않음을 보여주고 있다. 피로하중이 점진적으로 증가하는 경우 Miner의 손상합(損傷合)은 1 보다 크며, 피로하중이 점진적으로 감소하는 경우 이 손상합은 1 보다 작은 것으로 나타났다. 본(本) 논문(論文)에서 제안(提案)된 비선형(非線型) 누적손상이론(累積損傷理論)을 피로하중의 크기와 작용순서의 영향을 고려할 수 있는 보다 진보(進步)된 손상이론으로서, 콘크리트 구조용의 피로해석 및 설계에 있어 하나의 토대가 될 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.16-24
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• 2023

본 논문에서는 복합재료의 섬유와 기지사이의 경계면 손상을 고려한 멀티스케일 점진적 피로 손상 모델을 제안한다. 먼저 점진적인 경계면 손상을 고려하기 위해 서로 다른 4개의 경계면 상태를 정의한 미소구조 모델을 도입하였다. 각각의 상태에 대한 부피분율은 피로 하중의 사이클 수가 증가함에 따라 온전한 상태의 계면에서 완전 박리 상태의 계면으로의 전환이 일어난다. 손상된 경계면의 에쉘비 텐서(Eshelby's tensor)를 계산하기 위해 선형 스프링 모델이 사용되었으며 균질화 방법을 통해 복합재료의 유효 물성을 얻었다. 또한 복합재료의 피로거동을 묘사하기 위해 교번 응력에 대한 섬유, 기지, 그리고 섬유-기지 간의 계면 각각에 대한 손상 변수들이 정의되었고 이를 chaotic firefly 알고리즘을 통해 손상 변수를 특성화 하였다. 제안된 모델은 유한요소해석프로그램 ABAQUS의 UMAT subroutine으로 구현되어 AS4/3501-6 복합재료의 단일방향 라미네이트(unidirectional laminate) 시편들([0]₈, [90]₈,[30]₁₆)을 통해 성공적으로 검증되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권2호
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• pp.129-136
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• 2016

부유식 해양 구조물은 계류선을 이용하여 다양한 종류의 환경하중에 따른 표류를 방지하게 된다. 따라서 구조물의 초기 설계 단계에서 신뢰성 있는 계류선의 설계는 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 하지만 다양한 해양의 하중 조건을 견딜 수 있도록 설계된 계류선이라 하더라도 극한 조건의 하중이나 오랜시간 반복된 피로 하중으로 인하여 파손되는 경우가 발생하기도 한다. 일부 계류선의 파손은 잔여 계류선의 장력 변화를 야기하여 경우에 따라서는 전체 구조물의 점진적인 파손을 초래한다. 본 연구에서는 10 MW급 부유식 파력-해상풍력 복합발전 구조물에 연결된 12개의 계류선 중 일부가 손상된 경우의 구조물의 과도 응답을 시간 영역의 수치 시뮬레이션을 통하여 해석하였다. 이를 통하여 일부 계류선 손상 시 전체적인 구조물의 거동 변화 및 잔여 계류선의 장력 변화를 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.201-204
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• 2008

FRP 합성재료로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 응답을 합리적으로 예측할 수 있는 해석모델이 제시되었다. 제안된 모델은 하중이 증가함에 따라 점진적으로 발생하는 미세균열에 의한 부피팽창이 미세재료구조의 손상을 나타내는 중요한 척도이며, 이에 손상정도에 따라 하중지지능력을 일관되게 산정할 수 있다는 기본개념에 근거한다. 이를 위하여 제안모델은 면적변형률 및 공극의 함수로 표시된 탄성계수, 팽창콘크리트와 구속매체의 상호작용을 나타내는 에너지 평형식, 변화하는 구속력 및 점증계산논리를 포함한다. 따라서 실험으로부터 유도된 팽창비 관계식으로부터 횡방향 혹은 부피팽창변형률을 산정하는 기존의 해석모델과는 달리 역학적 거동 및 에너지 평형식으로부터 연속적으로 변화하는 횡방향 변형률을 산정한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.11-24
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• 2011

고정반복법에 의한 암시적 HHT 시간적분법을 이용하여 3층 3경간 철근콘크리트 골조구조물을 수치해석모형과 물리적 분구조모형으로 나누어 실시간 하이브리드실험을 실시하였다. 물리적 부분구조모형으로는 1층 내부 비연성기둥 1개소가 선택되었고, 수치해석모형에 일축 방향의 지진하중을 시편이 심한 손상에 의하여 파괴에 이를 때까지 작용시켰다. 비선형 유한요소해석 프로그램인 Mercury가 실시간 하이브리드실험을 위하여 새로이 개발 및 적용되었다. 실험결과는 물리적 부분구조모형의 상부 수평방향 층간변위비를 OpenSees에 의한 수치해석시뮬레이션과 진동대실험의 그것과 비교하였다. 본 실험은 가장 복잡한 실시간 하이브리드실험 중의 하나이고, 하드웨어, 알고리즘 그리고 모형에 대한 기술적인 내용을 본 논문에 자세히 설명하였다. 수치해석모형의 개선, 물리적 부분구조 모형 접선강성행렬의 유한요소해석 프로그램에서의 평가 그리고 하중기반 보-요소의 요소상태결정의 연산시간을 줄이기 위한 소프트웨어의 개선이 이루어진다면 실시간 하이브리드실험과 진동대실험결과의 비교는 권장할 만하다. 그리고 "지진과 같은 동적하중하의 복잡한 구조물의 수치해석시뮬레이션"이라는 목적을 위하여 실시간 하이브리드실험은 동적하중에 대한 실험적 검증을 점진적으로 수치해석모형으로 대체하기 위한 저비용-고효율 실험법으로서의 가치를 충분히 가지고 있다고 할 수 있다.

• 원자력산업
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• 제20권6호통권208호
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• pp.31-44
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• 2000

본 연구에서 액체금속로의 노심용융(core meltdown)으로 인한 초 즉발 임계(super-prompt critical)의 출력 폭주 사고시, 노심의 반응도 및 열수력 특성 변화와 에너지 방출량등을 계산하기 위하여, Bethe-Tait 방버론을 수정, 보완한 분석 모델이 개발되었다. 주요 보완 내용으로서는, 금속 연료 노심의 단상 액체 영역에서의 선형의(Linear) threshold 형태의 상태 방정식뿐만 아니라 포화 증기(saturated fuel vapor) 영역에서의 상태 방정식이 개발되었고, 이에 따른 노심 붕괴 반응도(disassembly reactivity)의 분석 모델이 개발되었다. 또한 도플러 반응도 효과를 고려하기 위한 분석모델도 아울러 개발되었다. 상기 보완 모델을 실행할 수 있는 수치 해석 프로그램이 개발되었고, 이를 활용하여 KALIMER에서 HCDA가 발생하였을 경우 노심에서의 에너지 방출량 계산이 수행되었다. 분석결과 도플러 효과와 포화 증기 영역에서의 압력 증가 및 노심팽창의 중요성이 확인되었다. 도플러 효과가 고려되지 않을 경우 HCDA는 분석된 모든 반응도 삽입률에 대하여 폭발적인 에너지 방출과 함께 사고가 종결되는 것으로 평가되었다. 그러나 도플러 상수가 최적 평가치인 -0.002인 경우 50$/s이하의 반응도 삽입률에서는 노심은 비등점(0.8KJ/g)에 도달치 않았으며, 설계 기준 사고인 100$/s의 경우에도 노심은 포화 증기 영역에 머물고 압력이 급격히 증가하는 단상(single phase)액체 영역의 threshold 값에 미치지 않기 때문에 사고는 핵연료 증기(vapor)의 점진적인 분산과 함께 종결되는 것으로 분석되며, 총 에너지 발생량은 약 1,800MJ로서 기계적 손상 에너지로 전환되는 분율을 고려할 때 KALIMER 원자로 용기의 구조 설계 기준치에 비해 상당한 여유도를 갖는 것으로 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.200-208
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• 1998

외부로부터 정적 혹은 동적 하중을 받는 암반절리의 거동특성을 규명하기 위해서 교란상태 개념(Disturbed State Concept, DSC)을 이용한 구성방정식 이론과 이 이론을 수치해석에 적용하기 위한 응력-변형률 관계식을 소개한다. 본 연구에서 제안한 DSC 이론은 변형준인 암반절 리가 상대적으로 손상되지 않은 상태(Relative Intact; RI)와 완전 파괴된 상태(Fully Adjusted; FA)의 혼합으로 표현될 수 있다는 가정에 기초를 두고 있다. 여기서 사용된 두가지 상태, 즉 RI 상태와 FA 상태는 암반절리의 파괴정도를 나타내는 지표가 된다. 이러한 가정을 기초로 임의의 하중을 받는 절리는 초기 RI 상태에서 점진적으로 재료 내부의 미세구조 조정기능을 거치면서 최종적으로 파괴가 발생하는 FA 상태로 진행한다. 본 연구에서는 RI 상태, FA상태 그리고 재료의 파괴정도를 나타내는 교란도 함수(D)를 해석적으로 정의하여 암반절리의 역학적 거동특성을 표현하기 위한 응용화를 시도하였다. DSC모델은 암반절리의 경화 및 연화특성을 표현할 수 있으며, 절리의 크기 및 표면의 거침도 등을 고려할 수 있다.