• Geomechanics and Engineering
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• 제38권1호
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• pp.15-28
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• 2024

The rapid development of the economy has compelled the widen of highways, and the main challenge of this undertaking lies in the uneven settlement of road embankments. Through field and numerical experiments, this study explores the deformation mechanism of shallow buried pipelines due to road widening. The utilization of Plaxis3D software, which is adapt at simulating complex engineering geological conditions, enables the simulation of the settlement of both the central and right-side road embankments. Comparing with other numerical software such as ABAQUS and COMSOL, Plaxis provided more constitutive models including HS, HSS and Hoek-Brown model. The work concludes that the uneven settlement of road cross-sections is positively correlated with the horizontal distance from the pipeline, with a maximum settlement of 73 mm observed after construction. Furthermore, based on the Winkler's assumption, theoretical settlement and stress calculation methods are established. Results indicate that the maximum difference between the calculated values of this formula and simulated values is 1.9% and 7%, respectively. Additionally, the study investigates the stress and settlement of the pipeline's top under different angles to understand its behavior under various conditions. It finds that with traffic loads applied to the new embankment, a lever effect occurs on the lower pipeline, with the fulcrum located within the central isolation zone, leading to a transition in curve type from "single peak and single valley" to "double peak and single valley." Moreover, the settlement of pipelines on both sides of the central isolation zone and the normal stress of the pipeline's top section are symmetrical.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.209-225
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• 1998

최근터널 굴착 보조공법중의 하나인 강관 보강형 다단 그라우팀 공법(Umbrella Arch Method, UAM)은 지반을 보강하고 터널 막장의 안정성을 증진시키기 위해서 많은 현장에서 사용되고 있다. 이러한 UAM은 터널 보강목적의 forepoling과 차수목적으 grouting이 한 공정으로 구성되어 있다는 잇점 때문에, 최근 국내 지하철, 도로터널 및 전력구터널 등에서 많은 적용 사례를 찾아 볼 수 있다. 그러나 이 공법은 주로 현장 시공을 통해서 얻어진 경험적인 방법에 의해서 설계와 시공이 이루어지고 있기 때문에 본 공법에 대한 보다 정량적이고 체계적인 설계인자 평가 작업이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 수치해석 방법에 의한 체계적이고 정량적인 효과확인 과정을 제안하였고, 몇몇 설계인자에 대한 매개변수 변환연구를 수행하였다. 이를 위해서 먼저, UAM의 지반보강기구에 있어서 관련된 강관, 그라우트재 및 강지보재등의 역할을 밝히고자 하였고, 두 번째로 매개변수 변환연구를 통해 UAM의 설계 제요소들에 대한 영향을 평가하기 위해 1)지반조건별, 2) 토피고별, 3) 강관배치형상별, 4) 그라우트 영역별, 5)강관자체 특성별 해석을 수행하여 각 항목별로 상호 비교.분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권1호
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• pp.69-73
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• 2010

Through-silicon-via (TSV)를 포함하고 있는 3차원 적층 반도체 패키지에서 구조적 변수에 따른 열응력의 변화를 살펴보기 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 이를 통하여 TSV를 포함하고 있는 3차원 적층 반도체 패키지에서 웨이퍼 간 접합부의 지름, TSV 지름, TSV 높이, pitch 변화에 따른 열응력의 변화를 예측하였다. 최대 von Mises 응력은 TSV의 가장 위 부분과 Cu 접합부, Si, underfill 계면에서 나타났다. TSV 지름이 증가할 때, TSV의 가장 위 부분에서의 von Mises 응력은 증가하였다. Cu 접합부 지름이 증가할 때, Si과 Si 사이의 Cu 접합부가 Si, underfill과 만나는 부분에서 von Mises 응력이 증가하였다. Pitch가 증가할 때에도, Si과 Si 사이의 Cu 접합부가 Si, underfill과 만나는 부분에서 von Mises 응력이 증가하였다. 한편, TSV 높이는 von Mises 응력에 크게 영향을 미치지 못하였다. 따라서 TSV 지름이 작을수록, 그리고 pitch가 작을수록 기계적 신뢰성은 향상되는 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권3호
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• pp.192-199
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• 2009

파프리카를 재배하는 농가에서는 생산성 증대를 위하여 비닐하우스 측고를 관행 3.0m에서 4.5m까지 높이고 있으나 이에 대한 구조안전성 검토 없이 시공이 이루어지고 있는 실정이다. 이 연구에서는 측고가 4.5m로 상승된 1-2W형 비닐하우스를 대상으로 풍속 $40m{\cdot}s^{-1}$, 적설심 40cm의 설계하중에 대하여 구조안전성 분석을 수행하고 적절한 구조보강방법을 제시하였다. 3차원 프레임해석을 이용하여 구조해석을 수행한 결과, 측면 방풍벽의 보강이 반드시 필요한 상태였으며 파프리카 작물하중으로 인하여 매우 취약해지는 중방의 보강이 요구되었다. 측면 보강 방법으로써는 외측 기둥과 방풍벽을 보강이음을 이용하며 서로 연결해주고, 외측 기둥 간격에 따라 방풍벽 부재를 보강하는 방법이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다. 중방의 경우 비닐하우스 폭의 $1/17{\sim}1/20$의 높이로 2중 중방구조를 만들고 그 사이를 사재로 연결하여 트러스 형태로 보강하는 방법이 가장 큰 효과를 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.863-874
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• 2015

본 연구에서는 보강날개로 보강된 수중잠제 지지말뚝의 보강효과를 분석하기 위하여 하중전이거동을 분석하였다. 먼저 3차원 유한요소해석을 통해 말뚝의 변위 및 하중전이곡선(지반반력) 결과로부터 보강효과를 확인하고, 하중전이곡선에서 극한저항력 비율로 보강말뚝의 수평 및 인발하중에 대한 보강계수를 산정함으로써 보강효과를 정량화 하였다. 산정된 보강계수를 쌍곡선 하중전이함수의 극한저항력 $p_u$와 $t_{max}$에 곱해서 보정상수(fitting parameter)로 적용하여 보강효과를 고려한 하중전이함수를 제안하였다. 제안된 하중전이함수가 수치해석 결과를 잘 반영하고 있는지 확인하기 위해 3차원 유한요소해석을 비교하여 보강말뚝의 하중전이거동을 분석하였다. 제안된 하중전이함수를 하중전이법 해석에 적용하여, 실제 수중잠제를 해석한 결과 보강말뚝의 전단력, 휨 모멘트, 변위가 무보강말뚝보다 작게 발생하고, 지반반력은 더 크게 발생하여 비교적 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제31권3호
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• pp.199-209
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• 2010

The locking compression plates-distal femur(LCP-DF) are being widely used for surgical management of the extra-articular complex fractures of the distal femur. They feature locking mechanism between the screws and the screw holes of the plate to provide stronger fixation force with less number of screws than conventional compression bone plate. However, their biomechanical efficacies are not fully understood, especially regarding the number of the screws inserted and their optimal configurations. In this study, we investigated effects of various screw configurations in the shaft and the condylar regions of the femur in relation to structural stability of LCP-DF system. For this purpose, a baseline 3-D finite element (FE) model of the femur was constructed from CT-scan images of a normal healthy male and was validated. The extra-articular complex fracture of the distal femur was made with a 4-cm defect. Surgical reduction with LCP-DF and bone screws were added laterally. To simulate various cases of post-op screw configurations, screws were inserted in the shaft (3~5 screws) and the condylar (4~6 screws) regions. Particular attention was paid at the shaft region where screws were inserted either in clustered or evenly-spaced fashion. Tied-contact conditions were assigned at the bone screws-plate whereas general contact condition was assumed at the interfaces between LCP-DF and bone screws. Axial compressive load of 1,610N(2.3 BW) was applied on the femoral head to reflect joint reaction force. An average of 5% increase in stiffness was found with increase in screw numbers (from 4 to 6) in the condylar region, as compared to negligible increase (less than 1%) at the shaft regardless of the number of screws inserted or its distribution, whether clustered or evenly-spaced. At the condylar region, screw insertion at the holes near the fracture interface and posterior locations contributed greater increase in stiffness (9~13%) than any other locations. Our results suggested that the screw insertion at the condylar region can be more effective than at the shaft during surgical treatment of fracture of the distal femur with LCP-DF. In addition, screw insertion at the holes close to the fracture interface should be accompanied to ensure better fracture healing.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권11호
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• pp.1139-1145
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• 2011

기존 봉합사를 이용한 미세혈관수술의 단점을 개선한 기계식 미세혈관 문합시스템은 크게 문합링-핀 시스템 및 디바이스로 구분된다. 유한요소해석을 이용한 본 연구에서 문합링파트는 생체적합성과 사출성형 가공성이 우수한 High Density Polyethylene(HDPE)가 적용되었고, 마이크로핀은 SUS316, Ti-6Al-4Nb, Ti-6Al-4V, unalloyed titanium 이상 4가지 재료가 적용되었다. 미세혈관 문합링 마이크로핀의 fillet radius, neck length가 von Mises stress 변화에 미치는 영향을 평가하기 위해 Short Neck(SN)과 Long Neck(LN)으로 구분하고, 필렛이 존재하지 않는 경우(SN-1, LN-1)와 존재하는 경우(SN-2, SN-3, LN-2, LN-3)로 구분하였다. 필렛 유무와 형상에 대한 von Mises stress의 변화비인 Fillet Radius Rate(FRR)와 동일 필렛형상 내에서 neck 길이변화에 따른 von Mises stress의 변화비인 Neck Length Rate(NLR)의 결과를 종합해본 결과 SN-3의 마이크로핀 neck 형상이 가장 안전한 설계 형상임을 파악할 수 있었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.379-386
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• 2018

연구목적: 본 연구는 I-Shape 단면형상을 가지고 있는 곡선교량의 지진파 불확실성에 따른 안전성 분석을 위해 확률론적 기반 취약도 평가를 목적으로 한다 연구방법: 상용유한요소해석 프로그램(ABAQUS, ANSYS)구축된 모델의 검증을 위해 토크와 집중하중을 적용하여 정적해석에 따른 해석결과와 이론해를 곡선 보의 1/4L, 2/4L, 3/4L 지점에서 휨 모멘트를 비교한 결과 모든 지점에서 1%내로 오차가 발생하는 것으로 나타나 3차원 유한요소 모델에 대한 신뢰성을 확보 하였다. 곡선교량 구조물의 지진파의 불확실성을 위해 경주 및 포항 지진을 포함하여 세계각지에서 발생한 20개의 지진파를 0.2g부터 1.5g까지 5개의 Scale로 변화시켜 시간이력해석을 수행하였으며, Monte-Carlo Simulation을 기반으로 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구결과: 지진 취약도 분석결과 한계상태를 190MPa로 하였을 때 0.2g를 넘어가면서 파괴가 발생하나 한계상태를 315MPa로 하였을 경우 0.6g를 넘어서면서 파괴가 발생하는 것으로 나타났다. 결론: 본 연구에서 이론해와 수치해석 모델을 비교함으로써 유한요소 모델을 검증하였으며 구축된 I-Shape 곡선 보 모델의 경우 고주파수 영역에 민감성을 보이며, 추후 연구에서 곡선 보의 주요 매개변수인 단면형상에 따른 지진 취약도 평가를 수행하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.5-16
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• 2023

본 연구는 기초판의 연성률이 말뚝지지 전면기초에 미치는 영향을 해석적 연구와 수치해석으로 분석했다. 기초판의 연성률(K_R)과 선단지지 조건에 따른 말뚝과 기초판의 하중 분담률을 분석했다. 각각의 말뚝과 전체적인 응답은 3차원 유한 요소 해석법을 사용하여 분석했다. 본 연구에서 수직 하중이 증가하고 기초판의 연성률이 감소함에 따라 말뚝지지 전면기초의 하중분담비(α_pr)가 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 선단지지 말뚝을 사용하는 것보다 마찰말뚝을 사용하는 경우에 더 뚜렷하게 나타났다. 또한, 연성 기초판의 경우, 하중조건에 따른 말뚝 위치별 축력 분포경향은 큰 차이를 보이지 않았으나, 강성 기초판의 경우, 하중조건에 따라 외곽에 위치한 말뚝 두부 축력이 증가하는 경향을 보였다. 기초판의 침하는 연성 기초판 조건이 강성 기초판보다 더 크게 나타났으며, 이로 인해 연성 기초판 조건에서 하중분담비가 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.1-15
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• 2007

본 연구에서는 시험도로 계측 자료와 유한요소해석 기법을 사용한 구조해석 결과를 비교하여 포장 전반에 걸친 거동을 분석할 수 있는 기반을 마련하는데 목적이 있다. 시험도로와 같이 다양한 하중 재하시험을 통하여 얻은 계측 결과와 유한요소 해석 결과를 비교하여 타당성을 입증할 경우, 향후 포장의 구조해석 및 설계 과정에서 유한요소해석 기법의 다양한 응용이 가능하다. 본 연구에서는 슬래브, 린, 보조기층, 길어깨, 다웰 및 타이바가 모두 포함된 3차원 콘크리트 해석 모형을 개발하여 동일 조건의 시험도로 계측값과 비교분석을 실시하였다. 또한, 다양한 온도 조건에서 구조해석을 수행하여 컬링에 의한 슬래브 거동을 파악하였다. 콘크리트포장에서 얻어진 변형률계의 계측 결과들과 유한요소해석에서 얻어진 예측 변형률사이의 오차를 줄이기 위하여 분석 방식은 실제 상황과 유사하게 모사하도록 구현하였으며, 가능하면 변수들을 실제 상황과 일치하도록 변화시켰다. 온도 변화 등 여러 가지 상황을 현장과 동일하게 만든 결과, 유한요소해석에서 예측한 값들이 현장에서 얻은 계측값에 유사하게 접근하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 린층에서는 해석값이 다소 과다하게 발생하여 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한 실제 컬링을 모사한 구조해석 결과 계측값과 거의 동일하게 나타났으며 영구컬링의 존재도 확인할 수 있었다.