• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.5
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• pp.437-447
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• 2016

In a nuclear power plant, the fuel assembly, which is composed of fuel rods, burns, and the high temperature can generate power. The fuel rod consists of pellets and a cladding that covers the pellets. It is important to understand the pellet-cladding mechanical interaction with regard to nuclear safety. This paper proposes simulation of the PCMI. The gap between the pellets and the cladding, and the contact pressure are very important for conducting thermal analysis. Since the gap conductance is not known, it has to be determined by a suitable method. This paper suggests a solution. In this study, finite element (FE) contact analysis is conducted considering thermal expansion of the pellets. As the contact causes plastic deformation, this aspect is considered in the analysis. A 3D FE module is developed to analyze the PCMI using FORTRAN 90. The plastic deformation due to the contact between the pellets and the cladding is the major physical phenomenon. The simple analytical solution of a cylinder is proposed and compared with the fuel rod performance code results.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.38-38
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• 1999

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 핵융합 실험 장치의 진공용기 및 진공용기 내부의 플라즈마 대향 부품들은 초고진공 (5$\times$10-9 Torr)의 달성을 위해 진공용기 내부의 이물질(H2, H2O, CO, CO2, CH4 등) 제거를 목적으로 SS316LN인 진공용기는 25$0^{\circ}C$, 탄소 물질인 플라즈마 대향부품은 35$0^{\circ}C$ 정도까지 가열(이하 베이킹)할 필요성이 있다. 이 가열방법으로 고온 질소가스를 진공용기 이중벽 사이로 흘려주는 방식과 코일에 저주파 교류전류를 흘려 진공용기를 유도가열하는 방식이 고려되고 있는데, 유도가열방식은 최대 유도 전력이 70kW 정도로 실제 베이킹에 필요한 열량을 공급하는데 있어 적잖이 부족하며 또 국부적인 가열 특성으로 인하여 KSTSR의 베이킹 방식은 전자의 가열방식을 우선적으로 채택하고 있다. 본 논문에서는 0-차원 해석을 통하여 진공용기와 플라즈마 대향 부품들에 대한 베이킹 계획을 결정하고 이를 만족시키기 위해 투입해야 할 열량을 직선적으로 증가하는 온도 곡선에서 각 부분의 온도 상승률을 다르게 설정한 세 경우와 F-자 형태로 변화하는 온도 곡선의 경우에 대해 각각 적용하여 시간에 따른 필요열량을 비교.검토하였으며, 이를 근거로 안정적인 베이킹 계획을 선정하였고 이 베이킹 계획의 실현을 위해 투입해야 할 고온 질소가스의 유량과 온도 도달시간까지 매 시간에서의 가스온도를 산출하였다. 토러스 형상의 토카막 진공용기와 플라즈마 대향 부품 및 다층단열재에 대한 해석 모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.18 no.5
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• pp.469-485
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• 2016

The failure of rock mass around deep tunnel, different from shallow tunnel largely affected by discontinuities, is dominated by magnitudes and directions of stresses, and the failures dominated by stresses can be divided into ductile and brittle features according to the conditions of stresses and the characteristics of rock mass. It is important to know the range and the depth of the V-shaped notch type failure resulted from the brittle failure, such as spalling, slabbing and rock burst, because they are the main factors for the design of excavation and support of deep tunnels. The main features of brittle failure are that it consists of cohesion loss and friction mobilization according to the stress condition, and is progressive. In this paper, a three-dimensional numerical model has been developed in order to simulate the brittle behavior of rock mass around deep tunnel by introducing the bi-linear failure envelope cut off, elastic-elastoplastic coupling and gradual spread of elastoplastic regions. By performing a series of numerical analyses, it is shown that the depths of failure estimated by this model coincide with an empirical relation from a case study.

• Tunnel and Underground Space
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• v.9 no.1
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• pp.64-71
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• 1999

A numerical analysis was performed to investigate the effects of notched blasthole in controlling the fracture plane. Analyzed were elastic and elasto-plastic response of rock, and fracture propagation under static and dynamic load conditions. Results showed that the region exceeding the tensile strength extended up to three times the radius of a normal blasthole in elastic analysis, while fifteen times in elasto-plastic analysis. It was shown that a crack was driven from the notch tip up to the distance of 23 times the hole radius in the case of a notched blasthole with a notch of 5 mm in depth and 30 mm in length.

• Proceedings of the Korea Inteligent Information System Society Conference
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• 2000.11a
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• pp.257-266
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• 2000

산업 및 가정용 기기들이 점차 복잡해짐에 따라 다양한 공학 분야의 해석 기술을 동시에 고려하면서 이들 원리를 적용한 최적의 설계를 결정하는 방법론의 필요성이 대두되고 있다. 다분야통합최적설계 또는 MDO(Multidisciplinary Design Optimization)라 일컫는 새로운 기술은 이러한 필요에 대응하는 기술로서 국내외적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 MDO 기술을 구현하는 소프트웨어와 하드웨어 복합 체계를 MDO 프레임웍(framework)이라 한다. 일반적으로 프레임웍이란 실제 응용프로그램의 용도에 맞는 주문제작(customization)이 가능한 일종의 전단계 프로그램이라 할 수 있다 MDO 프레임웍은 설계 및 해석 도구들간의 인터페이스를 제공하고, 이들 도구들이 사용하는 설계 데이터를 효율적으로 공유할 수 있도록 지원하여, 설계 작업을 정의, 실행, 관리하는 역할을 한다. 이러한 MDO 프레임웍은 설계 작업을 통합적으로 관리하고 자동화하여 설계 도구간의 데이터 전달과 변환에 소묘되는 설계자의 부담을 경감시키며 다분야 전문가가 참여하는 공통 작업 환경을 제공함으로써 설계 효율성을 증진시킨다. 본 논문에서는 이러한 효용을 달성하기 위한 MDO 프레임웍(framework)을 제시하고 프레임웍 설계의 논리적 근저와 타당성을 밝힌다. 본 논문에서 제안하는 다분야 통합 최적화를 위한 분산형 지능 시스템인 DisMDO는 사용자가 GUI를 동해서 편리하게 다분야통합최적화 문제를 해결할 수 있도록 지원하며, 제공되는 스크립트 언어를 동해서도 이를 정의할 수 있도록 지원하여 일괄처리도 가능하도록 한다. 또한, 집중화된 데이터베이스를 관리하여 다분야 전문가들이 공통의 데이터를 안전하게 공유할 수 있도록 지원하며, 외부에서 제공되는 해석 도구나 최적화 모듈을 손쉽게 프레임웍에 통합시킬 수 있도록 하는 인터페이스 제작기(factory) 기능을 제공한다.ackscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.을 알 수 있었다. 즉 계면에서의 반응에 의해 편석되는 Ga에 의해 박막의 strain이 이완되면, pinhole 등의 박막결함

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.19 no.5
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• pp.109-122
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• 2003

In order to release the pressure fluctuations and micro-pressure wave induced by the entering of train into the small cross sectional tunnel, it has been reported that the construction of air shaft has more advantages with respect to economy and constructability than the enlargement of cross section of existing tunnel. The field monitorings and analytical studies were conducted simultaneously in this study to analyze the mechanical behavior of existing railway tunnel, new cross tunnel and new shaft by the construction of new shaft nearby. The results showed that the minimum distance from existing tunnel to new shaft which secures the stability of existing tunnel was found to be half diameter of existing tunnel. On the three dimensional mechanical behavior of existing tunnel by the construction of new shaft, the results from the analytical study and field monitoring had a similar trend. The analytical study and field monitoring results, however, produced somewhat different results on the mechanical behavior of new shaft itself. These conclusions induce that the analytical method which has been applied on the analyses of horizontal tunnel could not be applied in the same way on the analysis of vertical shaft.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.15 no.3
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• pp.241-250
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• 2003

This study, investigated the characteristics of residual stress in weldis composed of similar or dissimilar steels, are investigated byusing 3three-dimensional thermal elasto-plastic FEM analysis. The results showed that for the groove welding of the similar steels, increasedthetensile strength of the steels (POSTEN60

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.34 no.7
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• pp.29-38
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• 2018

Three-dimensional continuum modeling of dynamic soil-pile-structure interaction embedded in a liquefiable sand was carried out. Finn model which can model liquefaction behavior using effective stress method was adopted to simulate development of pore water pressure according to shear deformation of soil directly in real time. Finn model was incorporated into Non-linear elastic, Mohr-Coulomb plastic model. Calibration of proposed modeling method was performed by comparing the results with those of the centrifuge tests performed by Wilson (1998). Excess pore pressure ratio, pile bending moment, pile head displacement-time history according to depth calculated by numerical analysis agreed reasonably well with the test results. Validation of the proposed modeling method was later performed using another test case, and good agreement between the computed and measured values was observed.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.22 no.4
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• pp.377-388
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• 2010

The flexural behavior of composite HSB600 and HSB800 I-girders under a positive moment was investigated using the material non-linear moment-curvature analysis method. Three representative composite sections with different ductility properties were selected as the baseline sections in this study. Using these baseline sections, the moment-curvature program was verified by comparing the flexural strength and the moment-curvature curve obtained from the program with those obtained using the non-linear FE analysis of ABAQUS. In the FE analysis, the composite girders were modeled three-dimensionally with flanges, the web, and the concrete slab as thin shell elements, and initial imperfections and residual stresses were imposed on the FE model. In the moment-curvature and FE analyses, the 28-day compressive strength of the concrete slab was assumed to be 30-50 MPa, and the HSB600 and HSB800 steels were modeled as elasto-plastic strain-hardening materials, with the concrete as the CEB-FIP model. The effects of the ductility ratio of the composite girder, the type of steel, the compressive strength of the concrete deck, and the location of the plastic neutral axis on the flexural characteristics were analyzed.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.10
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• pp.21-26
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• 2016

This study evaluates the magnitudes and distributions of contact tangential forces with the swaging depth of punch acting at the contact surfaces between a rotor core slot and a Cu bar during a sequential rotor core swaging process. The effects of the core slot shape on the magnitudes and distributions of the total contact forces were investigated to improve the productivity of the rotor core swaging process. Parametric elastic-plastic numerical analyses were performed using simplified two-dimensional cyclic symmetric plane strain models to evaluate the contact force distributions at the contact surfaces. The numerical analysis results show that the total contact tangential forces increased by about 55% with the adjacent Cu bar swaging process. The length of the core slot is a dominant factor in the core slot design as result of the increased total contact tangential forces during the swaging process of the rotor core.