• Computers and Concrete
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• 제24권3호
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• pp.207-222
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• 2019

This paper has presented an effective and accurate meso-scale finite element model for simulating the fracture process of concrete under compression-shear loading. In the proposed model, concrete is parted into four important phases: aggregates, cement matrix, interfacial transition zone (ITZ), and the initial defects. Aggregate particles were modelled as randomly distributed polygons with a varying size according to the sieve curve developed by Fuller and Thompson. With regard to initial defects, only voids are considered. Cohesive elements with zero thickness are inserted into the initial mesh of cement matrix and along the interface between aggregate and cement matrix to simulate the cracking process of concrete. The constitutive model provided by ABAQUS is modified based on Wang's experiment and used to describe the failure behaviour of cohesive elements. User defined programs for aggregate delivery, cohesive element insertion and modified facture constitutive model are developed based on Python language, and embedded into the commercial FEM package ABAQUS. The effectiveness and accuracy of the proposed model are firstly identified by comparing the numerical results with the experimental ones, and then it is used to investigate the effect of meso-structure on the macro behavior of concrete. The shear strength of concrete under different pressures is also involved in this study, which could provide a reference for the macroscopic simulation of concrete component under shear force.

• 한국재료학회지
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• 제8권8호
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• pp.744-750
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• 1998

마이크로 머신 소자는 일반전자 소자와 달리 소자 자체에 미세한 기계적 구조물을 갖고 있으며, 이의 구동을 통하여 센서 또는 엑츄에이터의 기능을 갖게 된다. 이 소자들은 그 작동 요구특성에 따라 패키지의 기계적, 환경적 격리를 요구하거나 분위기조절이 요구되는 등 까다로운 패키지 특성을 필요로 한다. 또한 미세한 작동소자들로 인하여 열 및 열응력에 매우 민감하며, 패키지방법에 따라 구동부위의 작동 특성이 크게 변화할 수 있다. 본 연구에서는 마이크로 머신 소자가 패키지 상에 접촉되어 패키지 될 때, 소자의 접촉 재료 및 공정온도, 크기 등이 마이크로 머신 소자에 미치는 열응력을 연구하였다. 유한요소해석법을 사용하여 소자에 미치는 열응력과 이로 인한 마이크로머신 소자의 물리적 변형을 예측하고, 이를 통하여 마이크로 머신 소자 패키지에 최소한의 열응력을 미치는 소자접속 재료의 선별과 패키지 설계의 최적화를 이루고자 하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제30권2호
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• pp.69-75
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• 2005

기체전자증폭기(GEM, gas electron multiplier)는 동박이 양면으로 도포된 절연기관에 미세구멍배열을 형성한 박막으로 기존의 기체형 방사선 검출기의 미약한 방사선 신호를 증폭하기 위해 널리 사용되어지고 있다. 미세구멍 내부에 강한 전기장을 형성함으로써 이 내부로 유입되는 전자에 충분한 에너지를 전달, 전자사태를 유도하는 원리를 이용한다. 따라서 GEM의 특성은 GEM을 포함한 방사선 검출기에 인가되는 전압 즉, 전기장의 분포에 의해 결정된다. 따라서 올바르지 못한 전기장의 분포에 대해서는 신호 전자가 수집전극으로 향하지 못하고, GEM의 상 하단의 전극으로 이동, 신호의 손실을 초래할 수도 있다. 본 논문에서는 GEM의 가장 중요한 성능 지표 중 하나인 1차 전자수집효율(primary electron collection efficiency)을 계산하였다. 방사선에 의해 발생된 전자는 전기력선을 따라서만 움직인다는 가정 하에, GEM의 단위 구조에 대해 표류전극에서의 전기력선의 수에 대한 수집전극에서의 전기력선의 수의 비로 전자수집효율을 계산하였다. 전기력선의 계산은 3차원 유한요소법을 이용하여 계산하였다. 본 논문에서 사용한 방법은 가장 이상적인 상황으로 국한되지만, GEM의 설계 및 최적 운전변수 도출에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 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.

• 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.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.735-742
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• 2014

Self-piercing rivet(SPR)은 이종재료 접합을 위해 사용되는 결합용 기계요소로써, 대표적으로는 알루미늄 합금과 강판 등 용융점이 서로 다른 재료의 접합에 사용된다. SPR 접합은 일반 리벳접합과 달리 스스로 홀을 가공하며 삽입되기 때문에 사전의 홀 가공이 필요 없다.(1) 상부판재를 천공하고 하부판재와 함께 소성 변형되어 결합된다. 자동차의 차체 경량화를 위해서는 알루미늄 합금과 같은 경량소재가 사용되며, 부분적으로 스틸과 알루미늄 합금의 이종재료 접합이 요구된다. 그러나 알루미늄 합금과 강판은 용융점이 다르므로 기존의 차체 결합방법으로 이용되고 있는 저항 용접이 불가능하다. 이에 따라, 기계적 결합방법의 하나인 SPR 접합이 요구된다.(2) 따라서 본 연구에서는 강소성 유한요소해석 프로그램을 이용하여 리벳과 판재의 접합 성형성을 검토하고, 고장력 강판을 접합할 수 있는 새로운 형상의 SPR을 설계하였다. 또한 해석결과와 실험의 비교를 통하여 해석의 신뢰성을 검증하였다.