• 대한기계학회논문집A
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• 제39권7호
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• pp.693-700
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• 2015

혼합모드 피로하중을 받는 균열을 갖은 CTS 시편에 대하여 균열경로 예측이론과 Tanaka 의 등가 응력확대계수식을 적용하여 피로균열진전거동을 평가하였다. 새롭게 생성되는 균열선단의 응력확대계수 산정은 ANSYS 를 이용한 유한요소법을 통해 이루어졌고, 균열경로와 균열증분은 마이크로소프트 엑셀에 프로그래밍한 균열경로예측식과 Paris 식으로 계산되었다. 균열증분으로 새롭게 생성된 균열선단의 기하학적인 정보는 엑셀의 기능을 이용해 ANSYS 의 KSCON 명령어가 인식할 수 있게 변화시켜 균열모델링을 용이하게 하였다. 반복적인 균열해석을 위해 유한요소법과 엑셀을 결합한 FECTUM(Finite Element Crack Tip Updating Method)을 개발하였다. 개발된 FECTUM 을 편측 3 점 굽힘을 통해 혼합모드의 구현이 가능한 SENB 시편(Single Edge Notched Bend Specimen)에 적용해본 결과, 균열경로는 물론 파단될 때까지의 피로하중 반복수의 차이가 3% 미만으로 잘 일치하는 모습을 보여, 개발된 기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.1630-1638
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• 2015

많은 산업분야에서 구조설계 시 구조성능을 검토하기 위한 유한요소해석은 필수적인 과정이 되었다. 이와 함께, 컴퓨터의 성능도 급속도로 개선되고 있지만 대형 문제의 경우에는 최적설계기법을 적용하는데 한계가 있다. 이러한 대형 문제의 최적화를 위하여 메타모델을 이용한 근사모델을 이용하고 있다. 근사모델을 생성하는 방법은 곡선맞춤법과 내삽법으로 분류할 수 있는데, 반응표면모델과 크리깅 모델이 대표적인 것이다. 그러나 각 모델은 오버피팅이나 언더피팅이 될 수 있는 단점이 있다. 본 연구에서는 반응표면과 크리깅으로 구성되는 혼합모델에 의한 메타모델을 이용하여 구조설계에 적용하고자 한다. 제안된 방법을 2부재 구조물과 자동차용 아우터타이로드의 구조설계에 적용하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권7호
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• pp.989-996
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• 2001

High-speed and low-speed flows are simulated numerically by flowfield-dependent mixed explicit-implicit (FDMEI) method. This algorithm depends on implicitness parameters of convection, diffusion, diffusion gradients, and source terms which are calculated from the changes of local Mach, Reynolds, Peclet, and Damkohler numbers between adjacent nodes. Convection phenomena or shock waves are resolved from Mach number-dependent implicitness parameters whereas diffusion or viscous actions are simulated by Reynolds number or Peclet number-dependent implicitness parameters. Fluctuation components of all variables are properly accommodated spatially and temporally in the FDMEI procedure. To illustrate, some benchmark example problems are presented for comparisons of the FDMEI results with other available data. These results appear to be encouraging and point toward the need for further investigations of the FDMEI theory.

• Composites Research
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• 제12권1호
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• pp.47-58
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• 1999

다양한 형상 및 경계조건을 갖는 적층 복합재료 및 혼합적층 복합재료 판의 자유진동해석을 위한 실험적 연구결과에 대하여 고찰하였다. 실험에 사용한 판의 재료는 탄소섬유강화(CFRP), 유리섬유강화(GFRP) 복합재료, 알루미늄-GFRP, CFRP-GFRP 혼합적층 복합재료이다. 충격해머와 가속도계를 이용한 충격가진법을 통하여 판의 고유진동수 및 노달패턴을 얻었고, 결과는 무차원화된 진동수매개변수로 제시하였다. 복합재료의 물성, 적층강도, 판의 기하학적 형상과 경계조건 등이 복합재료 판의 진동특성에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 실험결과의 비교/검증을 위하여 유한요소해석을 수행하였고, 서로 잘 일치함을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.735-742
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• 2019

이온 선택성 표면이 가지는 파상구조와 전기와류 불안정성 간의 전기동역학적 상호작용을 수치해석을 통하여 연구하였다. 유한요소법을 이용하여 전기장-이온 이동현상-유동장을 완전결합 해석을 하였다. 이를 통해 파상구조가 제공하는 전기와류 생성 기작인 Dukhin's mode의 유효성 및 역할을 제시하였다. Runinstein's mode와 경쟁관계에 놓이는 Dukhin's mode는 (i) 과한계 영역으로의 전이 전압을 낮춰주고 (ii) 혼돈계인 과한계 영역에서 전류를 비선형적으로 증가시켜준다. 또한, (iii) 전기와류 불안정성에서 발생하는 비효율적 혼합의 원인인 고주파수 Fourier 성분을 배제하여 전기와류의 혼합 효율을 상승시켜 준다. 결론적으로, 본 연구에서 제시한 기작은 전기투석, 화학전지 등의 이온 선택성 이동현상 시스템에 대한 에너지 효율적인 기작으로 활용 가능할 것이다.

• Composites Research
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• 제19권5호
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• pp.1-6
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• 2006

본 연구에서는 폐쇄형 단면을 갖는 박판 복합재료 보의 정밀 i차원 보 해석모델을 개발하였다. 혼합보 이론을 이용하여 복합재료 보에 대한 전단 흐름 분포 및 단면 강성 행렬에 대한 엄밀해 표현식을 유도하였다. 이를 단일 세포 상자형 단면을 갖는 복합재료 보에 적용하여 상자형 보의 단면 강성행렬에 대한 엄밀해 표현식을 얻었다. 상자형 복합재료 보의 전단 중심을 계산하였으며, 전단 변형 효과가 폐쇄형 단면 보의 정적 거동에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다. MSC/Nastran을 이용한 유한요소 해석을 통하여 본 연구의 타당성을 도였다.

• 한국안전학회지
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• 제11권4호
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• pp.143-150
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• 1996

본 연구는 선형, 비선형 hygrothermal 응력 문제를 위한 explicit-Implicit 유한요소 해석 모델 개발에 관한 것이다. 부가적으로 moilsture 확산 방정식, J-적분 평가를 위한 균열 요소 및 가상 균열 진전법이 도입된다. 시간 변화에 따른 균열 추진력을 계산하기 위하여 선형 탄성 파괴 역학(LEFM)이론이 고려되며 재료의 기공은 실온에서 액체 상태의 습기로 포화되어 있으며 온도가 상승함에 따라 증기화된다는 가정하에서 균열 추진력과 증기 효과의 관계가 연구된다. 이상 기체방정식은 각 시간 단계에서 증기에 의한 열역학적 압력을 계산하기 위하여 이용된다. 다공질 재료의 시간 종속 응답을 지배하는 방정식들은 혼합이론에 기초하며 다공질 재료의 유체 흐름을 위한 Darcy의 법칙과 Von-Mises 항복 기준을 포함하고 있는 Perzyna의 점소성 모델이 첨가된다. 또한 Green-Naghdi 응력률이 중첩된 강체 운동하에서 응력 텐서 invariant로 사용되며, 모델링을 위하여 사각요소가 이용되고 비선형 지배 방정식을 풀기 위하여 full Newton-Raphson법에 의한 반복법이 사용된다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 본 유한요소 프로그램은 복합재의 hygrothermal 파괴 해석에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 2) 습기의 온도에 의한 영향을 가지는 재료의 J-적분을 정확히 예측하기 위하여는 증기 효과를 고려하여야 한다. 왜냐하면 초기단계에 균열 전파력이 가속되기 때문이다. 3) 본 해석을 위해 Uncoupled scheme에 의한 결과도 Coupled scheme에 결과에 비해 아주 타당하므로 CPU 측면에서 매우 경제적인 Uncoupled scheme이 추천된다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제33권1호
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• pp.28-38
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• 2008

본 연구는 3차원 유한요소 분석법적 연구를 통해 쐐기형 비우식성 치경부병소의 복합레진 수복물에서 다른 탄성계수를 가진 복합레진의 수복과 와동의 형태와 응력의 방향에 따른 응력분포의 영향에 대해 알아보고자 하였다. 발거된 상악 제2소구치를 Micro-CT로 스캔한 후 3D-DOCTOR로 3차원유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동과 변형시킨 와동을 형성하고 각 와동을 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진 또는 흐름성 복합레진으로 수복하였다. 수복 전, 후 협측교두와 설측교두에 500N의 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS 프로그램을 이용하여 주 응력 분석법으로 평가한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 수복 전 응력은 근심측 백악법랑경계와 와동저 선각부에 집중되었으며 최대응력은 근심협측우각부에서 나타났다. 2. 와동수복 후 와동저 선각의 응력은 현저히 감소했으나 치경부측 변연의 응력은 수복전보다 증가하였다. 3. 쐐기형태의 병소의 수복 시 와동저 선각부는 탄성계수가 높은 재료가 유리하고 치경부측 변연은 탄성계수가 낮은 재료가 유리하였다. 4. 와동저 선각부를 둥글게 변화시키는 것은 압축응력은 감소시키지 않으나 인장응력은 감소시켰다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.5-16
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• 2015

본 연구에서는 토사 또는 암반 틈새에 주입하는 그라우팅(시멘트 페이스트)에 섬유를 혼합할 경우 발생하는 인장강도의 특성을 연구하였다. 이와 같이 시멘트로 고결된 토목재료의 인장강도 평가에는 간접적인 방법으로 인장강도를 평가하는 쪼갬인장시험을 주로 사용하고 있다. 하지만, 본 연구에서는 강섬유 또는 PVA 섬유를 중량비로 0%, 0.5%, 또는 1% 혼합한 시멘트 페이스트 내에 유압 실린더를 내장한 직경 15cm, 높이 30cm의 공시체를 제작한 다음 공시체 내부에서 직접 인장력을 가하는 직접인장시험법을 개발하였다. 또한 동일한 재료로 직경 5cm, 높이 10cm 공시체를 만들어 쪼갬인장시험을 실시하여 인장강도 시험방법에 따른 시멘트 페이스트의 인장강도를 비교, 평가하였다. 각각의 공시체는 대기 중에서 7일 또는 28일 양생한 다음 인장시험을 실시하였다. 시험방법에 따른 인장강도는 내장형 실린더를 이용한 직접인장시험법이 쪼갬인장시험법 보다 96%-290% 정도 높은 값을 보였다. 한편 두 종류의 인장시험법에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하였으며, 실험 결과와 유사하게 내장형 실린더 인장시험법이 3배 정도 높은 인장강도를 보였다. 섬유 혼합량이 1%까지 증가함에 따라 인장강도는 시험방법에 관계없이 7일 양생한 공시체는 119%-190%, 28일 양생한 공시체는 23%-131%까지 증가하였으며, 양생일수가 7일에서 28일로 증가함에 따라 인장강도는 대부분 감소하는 경향을 보였다. 대부분의 경우 강섬유가 포함된 경우보다 PVA 섬유가 포함된 경우에 약 14%-38% 정도 높은 인장강도를 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.185-196
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• 2006

파괴인성은 균열의 개시와 전파에 대한 재료 고유의 상수로서 파괴역학에서 가장 중요한 재료상수 중의 하나이다. 콘크리트의 모드 I 파괴인성 측정에 대하여 RILEM 기술 위원회 89-FMT는 2-파라메타 모델에 근거한 3점 휨 시험법을 제시하였다. 그러나 혼합모드에 대한 시험법은 아직까지 표준으로 제안된 방법이 없는 실정이며, 또한 RILEM에서 제안한 3점 휨 시험법은 실험법이 복잡하다. 따라서 본 연구에서는 굵은골재의 최대치수가 각각 20mm, 40mm이고, 동일한 설계기준강도를 가지는 콘크리트로써 다양한 크기의 브라질리언 디스크를 제작하였다. 그리고 브라질리언 디스크의 모드 I 파괴인성을 RILEM 3점 휨 시험결과와 비교하였다. 비교 결과, 굵은골재의 최대치수에 따른 브라질리언 디스크의 적정 크기(두께, 직경) 및 노치 길이 비를 제시하였다. 또한 모드 I 시험으로부터 결정된 치수의 브라질리언 디스크로 혼합모드 시험을 수행한 결과 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다. 모드 I 및 혼합모드 시험에서 브라질리언 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA)으로 구하였으며 FEA의 결과를 검증하기 위하여 5개항 근사법(Five terms approximation)에 의한 결과와 비교하였다.