• 한국추진공학회지
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• 제1권1호
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• pp.104-110
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• 1997

고강도 알루미늄 합금 링롤재의 급냉, 링 팽창(expansion) 및 링 압축(compression) 응력제거처리 후 잔류응력을 예측하기 위하여 2차원 축대칭 열해석 및 탄소성 해석을 수행하였다. 급냉 및 응력제거처리 후 2단 과시효 처리(T73)된 링롤재에 대하여 3단계 절단법(Three step sectioning method)을 적용하여 링롤재의 두께에 따른 잔류응력 분포를 측정하였으며, 측정결과를 급냉 및 응력제거처리후 잔류응력 해석결과와 비교분석하였다. 링의 급냉후 원주 및 축방향의 잔류응력 해석값은 T73후 측정값과 비슷한 경향을 보였으며, 링의 내면과 외면에서 압축응력을 나타내었고 중심에서 인장응력을 나타내었다. 잔류응력은 링 팽창(T7351) 및 링 압축(T7352) 적용후 T73에 비해 현저히 감소하였으며, 축방향의 제거 효과가 원주방향보다 우수하게 나타났다. 또한 링 압축에 의한 제거효과가 링 팽창보다 크게 나타났다. 링롤재의 응력제거처리는 제거 효과 및 실용성 측면에서 링 압축 공정이 유리하며, 치수제어 및 장비용량 측면에서 링 팽창 공정이 유리하다는 결론을 얻었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.327-335
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• 2001

강관 적층용접부에서 발생하는 잔류응력의 특징과 생성 메커니즘을 밝히기 위해 유한요소법을 이용한 3차원 열탄소성 해석을 수행하였다. 용접에 의해 강관을 접합할 때, 원주방향잔류응력과 두께방향잔류응력은 강관 내 외부에서 모두 접합부에서 인장응력이 발생하고, 길이방향잔류응력은 강관 내무에서 인장응력, 외부에서 압축응력이 발생된다. 또한 강관 적층 용접부의 잔류응력 생성기구를 명확히 하였다. 그 결과, 강관의 용접에 의한 잔류응력은 열응력에 의해 발생 할 뿐만 아니라, 강관의 기하학적 형상변화에 의한 영향도 받는다는 것을 밝혔다. 그리고, 용접조건과 강관의 제원이 달라질 경우에도 잔류응력 생성기구가 변함이 없음을 밝혔다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.79-86
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• 2007

최근, 건설되어지는 강구조물들의 장경간화 및 고층화로 인하여 고강도강재의 적용이 점차 요구되고 있다. 고강도강재는 적용구조물들을 공간 및 두께들 감소시킴으로써 외관성 및 경제성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 고강도 강재의 적용을 위해서는 좌굴에 대한 기준이 필요하나 현재 국내의 경우 이러한 좌굴에 관한 연구가 미흡하다. 이에 본 연구에서는 3차원 탄소성 유한변위 프로그램을 이용하여 고강도 박스단면 트러스 부재의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 고강도강재를 적용한 박스단면 트러스부재의 허용 압축응력에 대한 기준을 제안하였으며 그 적용성을 확인하였다. 그리고 고강도 트러스 부재의 설계에도 적용할 수 있음을 명확히 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권3호통권46호
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• pp.269-279
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• 2000

차량하중의 증가 및 부식 등에 의해 손상된 강교량 구조물들은 보수 보강이 요구되어진다. 손상부채를 보수 보강하는 방법은 단면결손이 없다는 장점을 가진 용접에 의한 보수방법이 유리하다. 3차원 탄소성해석 결과를 토대로 공용중 보수용접에 의해 생기는 응력과 변형의 거동에 대해 연구하였다. 균열이 있는 부재에 하중만 작용할 경우 과도 응력의 크기는 보수용접균열길이 및 균열깊이가 큰 순으로 크다. $80MPa({\sigma}_y/3)$ 및 $140MPa({\sigma}_a)$의 응력 작용시 보수용접에 의해 발생되는 응력의 크기는 무응력 상태에서 보수용접시 발생되는 응력의 크기와 하중재하에 의해 생긴 응력의 크기의 합과 비슷하다. 응력 작용시 보수용접에 의해 발생되는 용접선방향 인장과도응력 성분은 부재폭에 대한 균열 길이비(1/b)가 커지면 커짐을 알 수 있다. 또한, 응력 작용시 보수용접에 의해 발생되는 용접선 직각방향의 면내수축변위의 크기는 보수용접길이가 긴순으로 크다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.833-840
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• 2006

TMCP 강재를 적용한 기둥부재의 정확한 내진설계를 위해서는 반복하중 작용시 기둥부재에 발생하는 이력거동의 특성을 명확히 파악해야 한다. 이러한 이력거동을 정확히 예측하기 위해서는 반복하중 작용시 TMCP 강재의 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 구현할 수 있는 반복소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 먼저 단조 및 반복하중실험에 기초하여 SM490 및 SM490-TMC 강재의 반복소성모델을 정식화하였으며 이를 3차원 탄소성 유한요소해석에 적용하였다. 수치해석을 통하여 SM490-TMC 강재를 적용한 원형과 H형 기둥부재의 이력거동의 특성을 파악하였다. 또한 해석결과를 SM490강재가 적용된 기둥부재의 해석결과와 비교하여 SM490-TMC 강재가 원형 및 H형 기둥부재의 이력거동에 미치는 영향을 명확히 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1441-1446
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• 2014

본 논문에서는 휜 광폭평판의 두께와 폭, 균열길이 그리고 가공경화지수의 변화가 휜 광폭평판의 균열부 구속상태에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 5가지의 휜 광폭평판 두께, 3가지의 균열길이, 3가지의 휜 광폭평판 폭 그리고 3가지의 가공경화지수를 고려한 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. Ramberg-Osgood 관계식을 만족하는 비선형 재료로 가정하였으며 균열부 구속상태를 정량화하기 위해서 Q-응력을 이용하였다. 3차원 유한요소해석 결과를 바탕으로 기하학적 형상 및 재료특성에 따른 휜 광폭평판의 Q-응력 변화를 평가하였다. 평가 결과 면외 구속조건에 의한 영향은 면내 구속조건과 밀접한 관계가 있었으며, 면외 구속조건이 면내 구속조건 보다 균열부 구속상태에 더 큰 영향을 미쳤다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.395-403
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• 2006

최근 건설되는 강교량은 지간의 장대화 및 교량으로서의 기능은 물론이고 외적 조형미, 유지관리, 공사기간과 수명주기 비용 등을고려한 구조적 단순함을 요한다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 극후판이나 TMCP 강과 같은 고성능 강의 사용이 요구된다. TMCP (Thermo-Mechanical Control Proces)법에 의해 제조되는 TMCP 강은 탄소당량이 적고, 조직이 미세하며, 강도 및 인성이 좋다. 최근에는 인장강도 60MPa급의 고강도 TMCP 강인 SM570-TMC 강이 개발되어 토목구조물에 일부 적용되고 있으며, 점차 그 영역을 확장하려는 추세에 있다. 하지만 이러한 고강도 TMCP 강을 강구조물에 적용하기 위해서는 그 재료적 특성뿐만 아니라 용접 시 발생하는 접합부의 역학적 특징을 명확히 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 고온인장실험을 통해서 SM570-TMC 강의 고온시의 기 계적 특성을 조사하였고, 이를 잔류응력 특징을 명확히 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.81-98
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• 1999

도심지 터널 건설에 있어서 중요한 고려 사항중 하나가 지상 건물에 대한 터널 굴착의 영향을 평가하는 문제이다. 일반적으로 터널 굴착에 의한 지표침하로 인접구조물이 영향을 받기도 하지만 기존 인접구조물이 터널 굴착에 따른 지표침하에 영향을 미치기도 한다. 이러한 터널 굴착에 의한 기존 인접구조물의 침하억제 효과와 구조물 손상 평가인자의 감소효과를 규명하기 위해서 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 터널 굴착에 기인한 지반침하가 인접구조물에 미치는 영향과 인접구조물이 지표침하에 미치는 영향을 규명하기 위해서 총 162개의 2차원 탄소성 유한요소 모델을 설정하고, 매개변수 변환연구를 수행하였다. 본 연구에서는 구조물의 폭과 구조물의 축강성 및 휨강성, 구조물의 위치, 터널 심도 등을 고려하였다. 그리고, 구조물과 지반침하의 상호작용을 표현하기 위해서 구조물의 손상평가 인자인 뒤틈각(angular distortion), 처짐비(deflection ratio), 건물의 최대침하량, 부등침하량 및 수평변형률 등의 변화를 관찰하였다. 한편, 지반의 강성과 구조물의 축, 휨강성을 대표할 수 있는 상대 강성비를 도입함으로써 터널 설계자가 활용할 수 있는 도표를 제시하였고, 구조물을 고려하지 않은 상태에서의 greenfield 지표침하 트라프를 수정할 수 있는 보정계수(modification factor) 개념을 도입하였다. 본 연구에서는 구조물과 지표침하와의 상호 간섭효과에 의한 지표침하의 억제와 인접구조물 손상평가 인자들의 감소효과를 고려할 수 있도록 하기 위해서 설계 단계에서 보정계수를 활용한 인접구조물의 합리적인 손상평가방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.5-14
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• 2016

건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는 스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가 시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와 수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향 최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.897-908
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• 2019

본 연구의 목적은 수치해석을 수행하여 고성능 격자지보재(BK-Lattice Girder)의 현장 지지성능을 평가하기 위한 것이다. 고속도로 2차로, 3차로와 4차로 터널 단면에 3가지 형태(50, 70, 95 타입)의 기존 및 고성능 격자지보재를 적용하여 지지성능을 비교하였다. 수치해석은 유한요소방법을 사용하였고 격자지보재는 탄소성 프레임으로 3차원으로 모델링하였다. 지반은 압축만을 받는 스프링으로 모델링하였다. 하중은 터널 단면의 중앙 천정부에 집중하중으로 적용하였다. 수치해석 결과로부터 격자지보재의 항복강도를 결정하여 지지성능을 비교하였다. 50타입의 경우, 고성능 격자지보재는 기존 격자지보재보다 항복강도가 6.7~10.0% 증가하였다. 70타입의 경우, 고성능 격자지보재는 기존 격자지보재보다 항복강도가 12.1~14.9% 증가하였다. 95타입의 경우에도, 고성능 격자지보재는 기존 격자지보재보다 항복강도가 13.3~20.0% 증가하였다. 수치해석을 수행한 결과, 격자지보재만 시공된 경우에 고성능 격자지보재는 기존 격자지보재보다 지지성능이 우수한 것으로 판단되었다.