• Computers and Concrete
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• 제28권6호
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• pp.533-547
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• 2021

Calculating the shear capacity of slender reinforced concrete beams without shear reinforcement was the subject of numerous studies, where the eternal problem of developing a single relationship that will be able to predict the expected shear capacity is still present. Using experimental results to extrapolate formulae was so far the main approach for solving this problem, whereas in the last two decades different research studies attempted to use artificial intelligence algorithms and available data sets of experimentally tested beams to develop new models that would demonstrate improved prediction capabilities. Given the limited number of available experimental databases, these studies were numerically restrained, unable to holistically address this problem. In this manuscript, a new approach is proposed where a numerically generated database is used to train machine-learning algorithms and develop an improved model for predicting the shear capacity of slender concrete beams reinforced only with longitudinal rebars. Finally, the proposed predictive model was validated through the use of an available ACI database that was developed by using experimental results on physical reinforced concrete beam specimens without shear and compressive reinforcement. For the first time, a numerically generated database was used to train a model for computing the shear capacity of slender concrete beams without stirrups and was found to have improved predictive abilities compared to the corresponding ACI equations. According to the analysis performed in this research work, it is deemed necessary to further enrich the current numerically generated database with additional data to further improve the dataset used for training and extrapolation. Finally, future research work foresees the study of beams with stirrups and deep beams for the development of improved predictive models.

• 소성∙가공
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• 제32권6호
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• pp.344-351
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• 2023

The use of Zn-Al-Mg alloy coatings for enhancing the corrosion resistance of steel sheets is gaining prominence over traditional Zn coatings. There is a growing demand for the development of thermal spray wires made from Zn-Al-Mg alloys, as a replacement for the existing wires produced using Al and Zn. This is particularly crucial to secure corrosion resistance and durability in the damaged areas of coated steel sheets caused by deformation and welding. This study focuses on the casting and extrusion processes of Zn-2Al-1Mg alloy for the fabrication of such spray wires and analyzes the changes in microstructure during the extrusion process. The Zn-2Al-1Mg alloy, cast in molds, was subjected to a heat treatment at 250 ℃ for 3 hours prior to extrusion. The extrusion process was carried out by heating both the material and the mold up to 300 ℃. Microstructural analysis was conducted using FE-SEM and EDS to differentiate each phase. The mechanical properties of the cast specimen were evaluated through compression tests at temperatures ranging from 200 to 300 ℃, with strain rates of 0.1 to 5 sec^-1. Vickers hardness testing was utilized to assess the inhomogeneity of mechanical properties in the radial direction of the extruded material. Finite Element Analysis (FEA) was employed to understand the inhomogeneity in stress and strain distribution during extrusion, which aids in understanding the impact of heterogeneous deformation on the microstructure during the process.

• 구강회복응용과학지
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• 제24권2호
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• pp.213-230
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• 2008

최근 치료기간의 단축과 심미성을 동시에 충족시키는 6전치를 설측에서 견인하는 레버암을 이용한 견인방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 상악골의 고전적인 2가지 물성으로 구성된 유한 요소 모델 (단순모델)과 새로이 개발된 24가지 물성으로 구성된 모델 (복합모델)을 생성하여 상악 6전치를 후방 견인 시, 각 치아와 치주인대에 나타나는 초기 이동량과 응력분포를 분석하였다. 23세 성인 남자의 CT 촬영으로 얻은 DICOM 영상정보를 3차원 리버스 엔지니어링 컴퓨터영상프로그램 Mimics를 이용하여 상악골 및 상악 전치부의 3차원 입체영상모델로 재구성하여 finite element analysis (FEA) 모델을 완성하였다. 모델은 상악골, 상악 전치부 각 치아의 치주인대, lingual traction arm의 부분으로 구성되었다. 상악 6전치의 저항중심 부위를 지나도록 교합면에 대하여 평행하게 200g의 후방견인력을 적용한 후 나타나는 초기 이동량 및 응력 분포를 3차원 유한 요소법을 이용한 해석을 통해 비교하였다. 실험 결과 24가지 물성으로 구성된 복합모델이 2가지 물성으로 구성된 단순 모델에 비해 상악 중절치에서 보다 후방 이동되는 양상이 크게 나타났으며 수직적인 회전 양상 역시 크게 나타났다. 두 모델 모두 중절치와 측절치는 조절성 경사이동의 형태로 후방이동양이 견치보다 크게 나타났으나 견치는 이동량이 적은 대신 치근의 이동이 더 크게 나타났다. 수직적 이동양상에 있어 두 모델 모두 측절치와 견치의 접촉점을 중심으로 절치는 하방으로 견치는 상방으로 움직이는 회전양상을 나타났다. 응력의 비교에서는 단순 모델과 복합 모델에서 유사한 결과를 보였다. 비록 각기 다른 물성으로 인해 후방 이동량에서는 차이가 나타났으나 기본적인 치아의 이동양상은 두 모델에서 모두 같게 나타났다.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제5C권3호
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• pp.102-110
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• 2005

Piezoelectric transformers(PT) are expected to be small, thin and highly efficient, and which are attractive as a transformer with high power density for step down voltage. For these reasons, we have attempted to develop a step-down PT for the miniaturized adaptor. We propose a PT, operating in thickness extensional vibration mode for step-down voltage. This PT consists of a multi-layered construction in the thickness direction. In order to develop the step-down PT of 10 W class and turn ratio of 0.1 with high efficiency and miniaturization, the piezoelectric ceramics and PT designs are estimated with a variety of characteristics. The basic composition of piezoelectric ceramics consists of ternary yPb(Zr$_{x}$Ti$_{1-x}$)O$_{3}$-(1-y)Pb(Mn$_{1/3}$Nb1$_{1/3}$Sb$_{1/3}$)O$_{3}$. In the piezoelectric characteristics evaluations, at y=0.95 and x=0.505, the electromechanical coupling factor(K$_{p}$) is 58$\%$, piezoelectric strain constant(d$_{33}$) is 270 pC/N, mechanical quality factor(Qr$_{m}$) is 1520, permittivity($\varepsilon$/ 0) is 1500, and Curie temperature is 350 $^{\circ}C$. At y = 0.90 and x = 0.500, kp is 56$\%$, d33 is 250 pC/N, Q$_{m}$ is 1820, $\varepsilon$$_{33}$$^{T}$/$\varepsilon$$_{0}$ is 1120, and Curie temperature is 290 $^{\circ}C$. It shows the excellent properties at morphotropic phase boundary regions. PZT-PMNS ceramic may be available for high power piezoelectric devices such as PTs. The design of step-down PTs for adaptor proposes a multi-layer structure to overcome some structural defects of conventional PTs. In order to design PTs and analyze their performances, the finite element analysis and equivalent circuit analysis method are applied. The maximum peak of gain G as a first mode for thickness extensional vibration occurs near 0.85 MHz at load resistance of 10 .The peak of second mode at 1.7 MHz is 0.12 and the efficiency is 92$\%$.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.243-248
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• 2022

본 논문에서는 1차원 오일러 보 요소(Euler-Bernoulli Beam Element)를 이용한 회전익기 축계에 대한 중량 최적설계를 수행하였다. 회전 축계의 특성을 고려해 비틀림(Torsion)과 베어링과 같은 축지지 강성 및 플랜지(Flange) 질량을 모두 고려하였고, 동적 안전성 확보를 위해 고유치 해석을 수행하여 임계속도(Critical Speed)와 기어박스로부터 오는 치 변형 가진을 회피할 수 있도록 하였다. 축의 길이는 고정된 상태에서 두께와 반경을 조절하여 중량 최적화를 수행하였으며, 최적화 과정은 2단계로 나누어 진행하였다. 1단계에서는 비틀림 강도를 제약조건으로 하여 중량을 최적화한 후 2단계에서는 축계 안정성 확보 기준(Headquarters, U.S. Army Material Command, 1974)에 따라 축의 비틀림 강도에 대한 제약조건을 만족시키며, 축의 1차 모드가 임계속도를 회피할 수 있도록 축 1차모드와 임계속도의 차이가 최대가 되도록 최적화를 진행하였다. 주어진 1차원 보 요소를 이용하여 최적설계를 한 결과를 3차원 유한요소 모델과 실제 제작된 축게의 시험결과와 비교하여 제안된 방법을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3D호
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• pp.421-431
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• 2011

본 논문에서는 폴리머 콘크리트 박막 교면포장의 적용성을 알아보기 위한 하나의 방법으로 SMA(Stone Mastic Asphalt) 교면포장으로 시공된 실제 교량 및 이와 동일한 조건에서 교면포장을 박막의 폴리머 콘크리트로 대체한 가상의 교량에 대해 정적 해석을 실시하였다. 다양한 교량형식에 대한 평가를 위하여 SMA 교면포장으로 시공된 PSC(Prestressed Concrete) 거더교, 강박스 거더교, PSC 박스 거더교, RC(Reinforced Concrete) 라멘교를 해석하고 비교하였다. 바닥판과 교면포장은 완전히 접착된 것으로 가정하였으며 시공 중 발생한 응력과 처짐은 무시하고 교면포장의 자중과 차량하중으로 인하여 발생된 응력과 처짐을 분석하였다. 해석 결과, 가벼운 단위중량과 얇은 두께로 포장자중이 더 작았던 폴리머 콘크리트를 사용한 교량의 응력과 처짐은 SMA를 사용한 교량보다 작은 것으로 해석되었다. 차량하중으로 인해 폴리머 콘크리트를 사용한 교량에 발생한 응력과 처짐은 얇은 포장 두께로 인한 단면이차모멘트의 감소 때문에 SMA를 사용한 교량보다 크게 나타났다. 포장의 자중과 차량하중이 동시에 작용하는 경우에는 자중 감소효과가 지배적으로 작용하여 폴리머 콘크리트를 사용한 교량의 응력과 처짐이 더 작게 나타났다. 향후 교면포장의 공용성 조사와 경제성 분석을 통한 비교 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.25-37
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• 2019

본 연구에서는 고함수비 상태의 흙의 토목섬유 보강에 의한 다짐효과를 확인하고자 실내다짐실험, 현장다짐실험, 수치해석을 실시하였다. 토목섬유의 구속효과를 검증하기 위해 D다짐실험의 몰드(래머/몰드의 면적비=0.33) 보다 큰 몰드(래머/몰드의 면적비=0.19)를 이용하여 다짐을 실시한 결과, D다짐실험에서는 고함수비 구간의 건조밀도가 0.5~0.6% 증가하였지만, 큰 몰드를 이용한 다짐실험에서는 2.4~3.7%가 증가하는 것으로 분석되어 하중 작용면에 비해 측면지반의 면적이 충분히 넓을 경우, 함수비가 높은 구간에서도 토목섬유 보강에 의한 구속효과가 발생하였다. 현장다짐실험에서 '전압면으로부터의 심도(z/B)'에 따른 고함수비 구간 흙의 다짐효과를 분석한 결과, 무보강 시에는 과도전압으로 인해 다짐상태가 나빠져 다짐이 잘 되지 않았지만, 토목섬유를 보강할 경우 구속효과의 발생으로 다짐층에 다짐에너지가 효과적으로 전달되고 건조밀도가 증가함을 확인하였다. 또한, 토목섬유와 토사층의 거동에 대한 개념적 모델을 통하여 토목섬유의 보강으로 인한 지반내 매커니즘을 설명하였고, 이를 유한요소해석을 통해 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.729-740
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• 1994

h-version 유한요소법에 근거를 둔 형상최적화 설계에서는 초기모델의 기하형상에 대한 이상적인 체눈설계가 최종해석시에는 적합하지 않을 수 있게 된다. 그러므로, 최적화의 반복단계마다 모델의 단변형상에 대한 새로운 체눈설계가 필요하게 된다. 그러나 p-version 유한요소법은 형상최적화 문제 해석을 위한 매우 매력적인 대안으로 제시될 수 있다 p-version 유한요소법은 h-version 유한요소법과 비교하여 다음과 같은 큰 장점을 갖고 있다. 첫째로, 보간함수의 차수가 3차이상이 되면 요소의 찌그러진 형상에 대한 유한요소 해에 별 영향을 미치지 않는다. 둘째로, 심지어 응력특이 문제도 h-version에 비해 p-version은 적절한 체눈설계를 하게되면 훨씬 효율적이다. 셋째로, 초지 체눈설계와 최종 체눈설계가 동일하므로 반복단계마다 새롭게 체눈설계를 할 필요가 없어진다. Bezier의 곡선보간법, 경사투사법과 적분형 르장드르 다항식에 기초를 둔 2차원 형상최적화를 위한 p-version 모델이 제시되었다. 수치해석 경과는 p-version 소프트웨어인 RASNA를 사용하여 수행되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.5-18
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• 2006

쇄석말뚝과 조립토 다짐말뚝은 연약지반의 보강, 극한지지력의 증대 및 기초 지반의 압밀을 가속화시키기 위한 목적으로 지난 수십 년 동안 폭넓게 사용되고 있다. 조립토 다짐말뚝의 극한지지력은 조립토 말뚝의 팽창파괴를 억제하기위한 지반의 횡방향 구속압에 지배된다. 한편, 조립토 다짐말뚝은 충분한 횡방향 구속압이 발휘되지 못하는 압축성 점토지반이나 연약지반에서는 그 기능을 기대하기 어려운 점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 조립토 다짐말뚝과 일부 심도를 빈배합 콘크리트로 보강한 조립토 다짐말뚝에 대한 3차원 수치해석을 실시하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 또한, 본 연구에서는 수치해석결과를 바탕으로 침하저감계수에 대한 회귀분석식이 제시되었으며, 침하저감계수에 대한 변수분석을 통해 제안된 침하저감계수 회귀식의 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.493-500
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• 2004

본 논문에서는 복합재료로 이루어진 원통형 쉘 구조물을 해석모델로 설정하였으며, 좌굴의 링 보강재 보강효과에 대해서 연구하였다. 유한요소법으로 해석을 수행하였으며, 보강재의 요소는 3차원 보요소를 사용하였고, 쉘 요소는 적용성이 뛰어난 평면쉘요소를 사용하였으며, 대체 전단 변형률장을 도입하여 잠김현상을 극복하였다. 본 연구에서 링 보강재는 횡리브(Rib)의 형태이다. 이러한 보강재가 원통형 쉘의 좌굴에 미치는 영향을 고찰하였다. 즉, 보강재의 위치 변화, 보강재의 크기 변화, 쉘의 변장비 변화, 쉘의 지점조건의 변화, 복합재료의 화이버 보강각도 변화 등 다양한 파라미터 연구를 통해서 쉘의 좌굴거동을 분석하였다. 여러가지 설계변수에 대한 보강된 쉘의 거동에 대한 정확한 이해로부터 효율적인 보강설계를 제시하고자 하였으며, 원통형 쉘의 좌굴해석시 좋은 참고자료로 활용할 수 있으리라 기대된다.