• 전기학회논문지
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• 제61권12호
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• pp.1828-1835
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• 2012

In this paper, a conceptual design and a detailed design of novel cylindrical magnetic levitation stage is introduced. This is came from planar-typed magnetic levitation stage. The proposed stage is composed of cylinder-typed permanent magnet array and semi-cylinder-typed 3 phase winding module. When a proper current is induced at winding module, a magnetic levitation force between the permanent magnet array and winding module is generated. The proposed stage can precisely move the cylinder to rotations and translations as well as levitations with the magnetic levitation force. This advantage is useful to make a nano patterning on the surface of cylindrical specimen by using electron beam lithography under vacuum. Two methods are used to calculate required magnetic levitation forces. The one is 2D FEM analysis, the other is mathematical modeling. This paper shown that results of two methods are similar. An assistant plate is introduced to reduce required currents of winding module for levitations in vacuum. The mathematical model of cylindrical magnetic levitation stage is used for dynamic simulation of magnetic levitations. A lead-lag compensator is used for control of the model. Simulation results shown that the detail designed model of the cylindrical magnetic levitation stage with the assistant plate can be controlled very well.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권2호
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• pp.227-241
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• 2020

The bi-axial and shear buckling behavior of laminated hypar shells having rhombic planforms are studied for various boundary conditions using the present mathematical model. In the present mathematical model, the variation of transverse shear stresses is represented by a second-order function across the thickness and the cross curvature effect in hypar shells is also included via strain relations. The transverse shear stresses free condition at the shell top and bottom surfaces are also satisfied. In this mathematical model having a realistic second-order distribution of transverse shear strains across the thickness of the shell requires unknown parameters only at the reference plane. For generality in the present analysis, nine nodes curved isoparametric element is used. So far, there exists no solution for the bi-axial and shear buckling problem of laminated composite rhombic (skew) hypar shells. As no result is available for the present problem, the present model is compared with suitable published results (experimental, FEM, analytical and 3D elasticity) and then it is extended to analyze bi-axial and shear buckling of laminated composite rhombic hypar shells. A C⁰ finite element (FE) coding in FORTRAN is developed to generate many new results for different boundary conditions, skew angles, lamination schemes, etc. It is seen that the dimensionless buckling load of rhombic hypar increases with an increase in c/a ratio (curvature). Between symmetric and anti-symmetric laminations, the symmetric laminates have a relatively higher value of dimensionless buckling load. The dimensionless buckling load of the hypar shell increases with an increase in skew angle.

• 한국자기학회지
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• 제26권1호
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• pp.24-30
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• 2016

지하에 매설된 가스배관에 발생한 결함 유무를 판별하는 방법으로는 자기누설 신호를 탐지하는 비파괴검사 기법이 사용되어져 왔다. 지하 매설된 배관은 높은 가스 운용압력과 습기와 같은 외부환경에 노출되어 있어 금속부식과 같은 결함들이 군집하여 발생한다. 군집 결함들에 의해 발생한 자기누설 신호는 단일결함 신호와 비교하여 왜곡된 형태를 가지며, 왜곡된 결함 신호의 분포는 최종적으로 결함의 형상 추정을 어렵게 한다. 본 논문에서는 30인치 직경의 배관을 기준으로 다중 결함의 배치 형태와 거리를 달리하며 신호 패턴을 분석하고, 인접한 결함의 분리 가능 여부와 신호 보정을 고려한 개선된 결함 판정 알고리즘을 제안하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제22권6호
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• pp.539-548
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• 2022

Steel plate shear walls (SPSWs) are one of the most important and widely used lateral load-bearing systems. The reason for this is easier execution than reinforced concrete (RC) shear walls, faster construction time, and lower final weight of the structure. However, the main drawback of SPSWs is premature buckling in low drift ratios, which affects the energy absorption capacity and global performance of the system. To address this problem, two groups of SPSWs under cyclic loading were investigated using the finite element method (FEM). In the first group, several series of circular rings have been used and in the second group, a new type of SPSW with concentric circular rings (CCRs) has been introduced. Numerous parameters include in yield stress of steel plate wall materials, steel panel thickness, and ring width were considered in nonlinear static analysis. At first, a three-dimensional (3D) numerical model was validated using three sets of laboratory SPSWs and the difference in results between numerical models and experimental specimens was less than 5% in all cases. The results of numerical models revealed that the full SPSW undergoes shear buckling at a drift ratio of 0.2% and its hysteresis behavior has a pinching in the middle part of load-drift ratio curve. Whereas, in the two categories of proposed SPSWs, the hysteresis behavior is complete and stable, and in most cases no capacity degradation of up to 6% drift ratio has been observed. Also, in most numerical models, the tangential stiffness remains almost constant in each cycle. Finally, for the innovative SPSW, a relationship was suggested to determine the shear capacity of the proposed steel wall relative to the wall slenderness coefficient.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권6호
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• pp.545-561
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• 2024

Piled raft foundation has become widely used in the recent years because it can increase bearing capacity of foundation with control settlement. The design for a piled raft in terms vertical load and lateral load need to understands contribution load behavior to raft and pile in piled raft foundation system. The load-bearing behavior of the piled raft, especially concerning lateral loads, is highly complex and challenge to analyze. The complex mechanism of piled rafts can be clarified by using three dimensional (3-D) Finite Element Method (FEM). Therefore, this paper focuses on free-standing head pile group, on-ground piled raft, and embedded raft for the piled raft foundation systems. The lateral resistant of piled raft foundation was investigated in terms of relationship between vertical load, lateral load and displacement, as well as the lateral load sharing of the raft. The results show that both vertical load and raft position significantly impact the lateral load capacity of the piled raft, especially when the vertical load increases and the raft embeds into the soil. On the same condition of vertical settlement and lateral displacement, piled raft experiences a substantial demonstrates a higher capacity for lateral load sharing compared to the on-ground raft. Ultimately, regarding design considerations, the piled raft can reliably support lateral loads while exhibiting behavior within the elastic range, in which it is safe to use.

• 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.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제21권3호
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• pp.150-161
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• 2018

최근의 정보통신기술 발전에 기반한 무인 항공 전자탐사는 효율적인 광역 탐사가 가능하다는 장점으로 인해 다양한 활용이 시도되고 있다. 이 연구에서는 무인 항공 전자탐사의 실제 적용을 위한 이론 연구의 일환으로 한국지질자원연구원에서 개발된 무인 비행선 전자탐사 시스템에 대한 고찰을 수행하였다. 이 시스템은 기존의 항공 전자탐사 시스템들과는 다른 송수신루프의 배치로 인해 측정되는 자기장을 해석하기 위한 새로운 기술이 필요하다. 따라서, 임의의 모양을 갖는 송신원에 의한 전자기장 반응을 계산할 수 있는 방법을 제안하였으며 원형루프에 의한 이론해와의 비교 검증을 통해 그 타당성을 확인하였다. 또한, 3차원적으로 분포한 지하의 전도성 이상체에 의한 자기장 반응을 모사하기 위하여 변유한요소법 기반의 3차원 주파수영역 전자탐사 모델링 알고리듬과 결합하였다. 개발된 알고리듬을 바탕으로 지하 이상체에 의한 자기장 반응분석을 수행한 결과, 기존 항공 전자탐사 시스템들과 마찬가지로 탐사고도가 높아지거나 이상체의 심도가 깊어짐에 따라 이상체에 의한 반응이 줄어듦을 알 수 있었고 이상체의 전기비저항이 증가함에 따라서도 반응이 작아지는 것을 확인하였다. 그러나, 이상체의 심도 및 전기전도도와 사용 주파수에 따라 이상성분의 반응양상이 비선형적인 경향을 나타내는 구간이 존재하여, 자료해석 시 반응의 크기를 통한 단순 해석이 어려워지며 겉보기 비저항 계산 시에도 해의 비유일성을 야기시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 실제로 시스템을 활용하여 탐사를 수행할 시, 탐사목적 및 현장 조건을 고려한 사전 모델링을 통해 적합한 주파수 대역 및 탐사고도를 설정하여 탐사를 수행하는 것이 선행되어야 한다.