• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.14-24
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• 2018

몇 가지 전형적인 기존 및 진보된 초탄성 구성모델들의 고무패치 이축인장 및 구형 또는 원통형 풍선 팽창에서의 불안정성에 대해서 밝힌다. 적용할 구성모델은 neo-Hookean 모델, Mooney-Rivlin 모델, Gent 모델, Arruda-Boyce 모델, Fung 모델, Pucci-Saccomandi 모델 등이다. 팽창 및 분기 해석은 이들 변형에너지 함수들의 막 방정식을 이용하여 수행할 수 있다. 해석에는 사각패치에 대한 Kearsley의 분기현상, 고무풍선의 일반화 한 팽창현상, 고무풍선의 분기현상을 다룬다. 이들 변형에너지 함수들 중에서도 오직 Mooney-Rivlin 모델에서만 Kearsley의 분기현상이 일어남을 확인하였다. 팽창 방정식은 구형풍선과 원통형 풍선을 함께 다룰 수 있도록 일반화 시켰다. 팽창해석에 의하여 극한점과 임계 물성치들을 무차원 압력 및 팽창 부피의 항들로 구하였다. 그렇게 구해진 결과들로부터 분기현상을 구할 수 있었다. 또한 유한요소법을 사용하여 고무류의 구조적 불안정 문제들을 다룰 때 필요한 특별한 조처에 대해서 제안하였다. 결론적으로 고무류의 불안정성을 포함하는 문제를 다룰 때는 해석기법은 물론 구성모델의 선택에 따라 결과가 달라질 수 있으므로 신중한 처리가 요구된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.41-53
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• 2006

텐서(tensor) 이론에 기초한 기존의 구성방정식 모델은 암석(rock)과 같은 준취성 재료에서 나타나는 복잡한 변형열화(strain softening) 과정을 기술하기가 어려우며, 특히 구속압에 따른 변형열화 과정의 변화를 잘 반영하지 못한다. 본 연구에서는 화강암의 3차원 거동을 예측 분석할 수 있는 구성방정식을 마이크로플레인 모델을 이용하여 개발하였다. 화강암에 대한 마이크로플레인 모델은 Westerly 화강암과 Bonnet 화강암의 일축압축 및 삼축압축 시험 데이터와 최적을 이루도록 개발되었다. 개발된 마이크로플레인 모델은 화강암의 일축 및 삼축거동을 잘 예측하였다. 그리고 개발된 화강암의 마이크로플레인 모델을 유한요소법에 적용하여 암석지반 굴착시의 발파 모사를 통해 화강암의 비선형 거동 및 발파시의 파쇄 영역을 해석하였다. 또한 마이크로플레인 모델을 이용한 비선형 해석결과와 탄성해석 결과를 비교 분석한 결과 화강암의 거동은 비선형에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.9-17
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• 2007

분말야금법 및 고온진공가압기술, 열간등가압성형기술을 이용하여 알루미늄 금속기 복합재료를 제작하였으며 이들과 관련한 미시역학 기반 강화공정 모델을 개발하였다. 고온, 가압 성형공정은 기지재료의 비탄성거동과 성형체 내부의 기공 제거를 통한 충진을 수반하게 되며 이러한 공정은 압력, 온도 및 강화재의 체적분률 등과 같은 공정변수의 영향을 받게 된다. 따라서 개발된 강화공정 모델을 유한요소해석 프로그램에 적용함으로써 고온진공가압과 열간등가압 동안 기공의 상대밀도 변화에 따른 충진거동을 예측하였고 다양한 공정조건 하에서 실험결과와 잘 일치함을 확인하였다. 완성된 알루미늄 금속기 복합재료의 건전성 평가와 관련하여 인장시험을 수행하였으며 초기 잔존하는 기공의 영향에 따른 제반 기계적 특성을 고찰할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.735-742
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• 2006

실 설계에서 적용되는 강곡선 플레이트거더교의 기하학적인 설계범위 내에서 횡방향변형이 충분히 지지된 강곡선 플레이트거더 복부판의 극한전단강도는 비록 직선복부판에 비해 후좌굴강도는 감소할지라도 탄성좌굴강도가 상대적으로 증가한다. 또한 강곡선 플레이트거더 복부판의 극한전단강도는 후좌굴강도를 포함한 직선플레이트거더 복부판의 극한전단강도와 같은 크기를 발현하고 있음이 여러 연구를 통해서 입증되었다. 본 연구에서는 강곡선 플레이트거더 복부판이 극한전단강도를 발현하기 위한 중간수직보강재의 소요강성에 관한 수치해석연구를 수행하였다. 수치해석결과로부터 후좌굴거동이 존재하는 강곡 선플레이트거더 복부판이 후좌굴강도를 충분히 발현하기 위해서는 현행 Guide Specifications(AASHTO, 2003)의 중간수직보강재 강성이 후좌굴거동 시에 단순지지역할을 하기에는 부족한 것으로 조사되었으며, 이를 기초로 전단좌굴강도비에 따른 소요강성식을 제안하였다.

• 한국음향학회지
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• 제43권3호
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• pp.261-269
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• 2024

본 논문에서는 흡음형 소음기의 음향성능을 향상시키기 위해 다층 흡음재 배치 순서를 최적화하였다. 소음기의 음향성능은 투과손실로 판단하였으며, 투과손실을 계산하기 위해 유한요소법 기반 수치해석 프로그램을 사용하였다. 흡음재는 흡음형 소음기에서 많이 사용되는 다공탄성 물질인 폴리우레탄을 사용하였으며, 내부에 공기가 흐르는 상황을 가정하여 Biot-Allard 모델을 적용하였다. 2 kHz 대역까지 관심주파수 영역을 설정하여 흡음재가 단층으로 구성되어 있을 때 음향성능에 영향을 주는 물성치를 확인하였으며, 폴리우레탄 물성치를 바탕으로 단층 및 다층 흡음재를 가진 소음기의 음향성능을 서로 비교하였다. 이후 Nelder-Mead 방법을 적용하여 소음기 내 다층 흡음재의 배치 순서를 최적화하였으며, 단층 흡음형 소음기에 비해 평균 투과손실이 증가하는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권3호
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• pp.249-257
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• 2015

원자력 발전소의 반응로에는 핵분열 에너지를 생성하고 방사성 물질의 유출을 막는 핵연료 집합체가 있으며, 이러한 집합체는 핵연료와 피복관으로 구성되어 있는 핵 연료봉으로 구성되어 있다. 원자로에서 핵연료봉 거동의 안전성을 평가하기 위해 해석적인 방법을 적용하며 이러한 평가 코드를 핵 연료 성능 코드라 한다. 경수로 핵연료 해석에서는 간극의 두께에 따라 열전도도가 크게 영향을 받는 간극 열전도도가 주요 거동해석에 영향을 미친다. 본 연구에서는 간극 두께에 따라 열전도도가 변화하는 3 차원 간극 요소(Gap element)를 제안하였으며, 이를 적용하기 위해 3 차원 열탄성 모듈을 FORTRAN90을 이용하여 개발하였다. 제안된 3 차원 간극 요소를 이용하여 핵 연료봉에서 발생할 수 있는 비대칭적인 형상인 핵 연료 표면에 결함이 생긴 경우 MPS(Missing Pellet Surface)와 핵연료봉의 편심(Eccentricity of the nuclear fuel rod) 형상에 대하여 3 차원 해석을 진행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.199-210
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• 2011

사장교의 케이블은 타 부재에 비해 단면적이 매우 작고 고응력 상태이므로 진동에 매우 민감한 부재이다. 따라서 사장교 케이블의 충격계수는 실제 차량의 주행으로 발생하는 동적 효과를 반영하여 평가하는 것이 합리적이다. 이에 본 연구에서는 차량 중량, 케이블 모델, 노면조도, 차량속도 및 차량간격의 설계변수를 고려하여 중앙경간 230m 및 540m의 강합성 사장교를 대상으로 차량 이동하중 해석을 수행하여 케이블의 충격계수를 평가하고, 현재 실무에서 사용되고 있는 영향선을 이용한 방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 노면조도는 ISO 8608 규정에 근거하여 랜덤 생성하였으며, 생성 회수에 따른 케이블 충격계수의 수렴 추이를 분석함으로써 결과의 신뢰도를 확보하였다. 또한, 차량모델은 9-자유도를 갖는 트랙터-트레일러 형식의 트럭 모델을 적용하였으며 차량의 운동방정식은 Lagrange운동방정식으로부터 유도하였다. 해석 대상 교량은 3차원 유한요소모델로 구축하였으며 보강형과 주탑은 보요소, 케이블은 등가탄성계수를 갖는 트러스요소를 사용하였다. 이동하중으로 인한 교량-차량 상호작용 해석에는 직접적분법을 사용하였으며, 교량의 변위 오차율이 허용 범위 내에 수렴될 때까지 반복 해석을 수행하였다. 그 결과, 실제 차량의 주행으로 발생하는 동적 효과를 고려하지 못하는 영향선 기법은 차량 이동하중 해석에 비해 측경간 단부 케이블의 충격계수를 과소평가할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.171-179
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• 1997

고장력 볼트 이음부에서의 힘의 전달은 부재간의 압축력 및 볼트축력에 의하여 외력과 균형을 이룸으로서 형성되어지며, 부재간의 압축력, 도입된 축력의 변화 및 미끄러짐하중 등은 볼트 체결부 및 볼트의 유효강성에 지배된다. 이때 유효강성은 일반적으로 접합부의 유효단면적과 탄성계수의 곱으로 나타내어지지만 접합부재의 유효단면적이 어느 정도가 되는지는 판단하기가 쉽지가 않다. 이를 위해서 종래에는 이음부의 탄성변형에 관계하는 유효단면적을 등가중공원통형으로 가정하여 이에 대한 여러 가지 검토가 이루어졌다. 그러나 이러한 제안식들은 설계상의 목적과 복잡한 계산을 피하기 위하여 매우 단순화시킨 것으로 어느 식이 타당한 지는 단정하기가 어려우며 이에 대한 상세한 해석적인 검토 및 실험적인 검증이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 볼트 축력에 의한 접합부재의 유효단면적 산정과 이에 대한 검증을 위하여 고장력 볼트 이음 시험편에 대해 피로시험을 실시하고 반복하중 재하 후의 마찰면의 형상을 관찰하여 유효마찰 영역을 측정하였으며, 유한 요소법에 의해 수치 해석을 실시하여 내부 압축응력의 분포형상을 밝히고 접촉면상에 발생하는 응력 분포영역을 근사화하므로서 마찰면의 형상과 내부 압축응력의 분포영역과의 관계 그리고 유효단면적의 산정 방법을 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.79-85
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• 2017

발 질환으로 어려움을 겪는 환자들이 증가하면서 이에 대응할 수 있는 교정용 인솔에 대한 연구가 점점 요구되고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 형상기억합금의 특성 중 하나인 초탄성 효과를 이용하여 평발교정용 인솔 설계에 관한 연구를 진행하였다. 신발에 인솔을 부착하는 방식을 도입하여 설치된 인솔이 발 구조 중 가장 중요한 근육인 족저근막을 자극할 수 있도록 유도하였다. 족저근막에서 인솔에 의해 유발되는 접촉압을 유한요소법으로 예측하는 방법을 통해 교정 효과를 기대할 수 있는 평발교정용 인솔을 설계하고자 하였다. 이를 위해 인솔의 형상을 결정하는 설계 인자로 세 가지 즉, 인솔의 두께, 최고높이, 앞뒤의 비대칭률을 채택하였다. 세 가지 설계 인자의 영향도를 평가하기 위해 다구찌 최적화 기법을 도입하여 각 인자 간 조합에 따른 족저근막에서의 최대 접촉압을 계산하고 이를 분석하였다. 분석 결과 접촉압을 결정하는데 영향을 많이 주는 설계인자를 순서대로 나열하면 최고높이, 두께, 비대칭률의 순으로 나타났다. 또한, 접촉압을 실제 사람이 느낄 수 있는 인지압으로 변환한 후 교정 효과를 기대할 수 있으면서도 족저근막에 무리를 주지 않는 안전 교정 범위를 설정하였다. 이를 통해 안전 교정 범위에 드는 가장 좋은 설계안을 제안하였다. 본 연구를 통해 확립한 중요인자를 고려한 설계방법은 향후 개인별 맞춤형 교정 인솔을 설계하는 기반이 될 수 있다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제32권1호
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• pp.69-79
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• 2007

이 연구의 목적은 쐐기형 비우식성 5등급와동을 복합레진으로 수복하기 전, 후에 과도한 교합력에 의한 응력분포 변화를 비교 연구하기 위함이었다. 발치된 상악 제 2소구치를 이용하여 쐐기형 비우식성 치경부병소를 가진 3차원 유한요소모형을 제작한 후 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진과 흐름성 복합레진으로 각각 충전하고 이때의 상아질 접착제의 두께는 $40{\mu}m$로 하였다. 협측교두와 설측교두에 500 N의 하중을 각각 가한 후 ANSYS 프로그램을 이용하여 주응력분석법으로 병소의 심부와 와동 수직병의 응력분포를 비교하여 다음과 같은 결과를 얻?B다. 1. 협측교두에 하중이 가해지면 병소에 압축응력이 나타나고, 설측교두에 가해지면 인장응력이 나타난다. 두 가지 하중에서 모두 병소의 근심 끝 부위와 인접한 백악법랑경계 그리고 병소의 심부에 응력이 집중되었다. 2. 응력의 집중을 보였던 병소의 금심부근과 심부는 수복 후 응력이 많이 감소하였으며 대신 다른 부위에서는 응력이 약간 증가하였다. 3. 병소의 근심부위와 심부는 흐름형 복합레진으로 수복하였을 때 보다 혼합형 복합레진으로 수복하였을 때 응력이 더 많이 감소하였다.