• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권6호
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• pp.1135-1152
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• 2015

Most of current bridge decks are made of reinforced concrete and often deteriorate at a relatively rapid rate in operational environments. The quick deterioration of the deck often impacts other critical components of the bridge. Another disadvantage of the concrete deck is its high weight in long-span bridges. Therefore, it is essential to examine new materials and innovative designs using hybrid system consisting conventional materials such as concrete and steel with FRP plates which is also known as composite deck. Since these decks are relatively new, so it would be useful to evaluate their performances in more details. The present study is dedicated to Hat-Shape composite girder with concrete slab. The structural performance of girder was evaluated with nonlinear finite element method by using ABAQUS and numerical results have been compared with experimental results of other researches. After ensuring the validity of numerical modeling of composite deck, parametric studies have been conducted; such as investigating the effects of constituent properties by changing the compressive strength of concrete slab and Elasticity modulus of GFRP materials. The efficacy of the GFRP box girders has been studied by changing GFRP material to steel and aluminum. In addition, the effect of Cross-Sectional Configuration has been evaluated. It was found that the behavior of this type of composite girders can be studied with numerical methods without carrying out costly experiments. The material properties can be modified to improve ultimate load capacity of the composite girder. strength-to-weight ratio of the girder increased by changing the GFRP material to aluminum and ultimate load capacity enhanced by deformation of composite girder cross-section.

• International Journal of Railway
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• 제8권2호
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• pp.50-54
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• 2015

The primary function of the trackbed in a conventional railway track system is to decrease the stresses in the subgrade to be in an acceptable level. A properly designed trackbed layer performs this task adequately. Many design procedures have used assumed and/or are based on critical stiffness values of the layers obtained mostly in the field to calculate an appropriate thickness of the sublayers of the trackbed foundation. However, those stiffness values do not consider strain levels clearly and precisely in the layers. This study proposes a method of computation of stiffness that can handle with strain level in the layers of the trackbed foundation in order to provide properly selected design values of the stiffness of the layers. The shear modulus values are dependent on shear strain level so that the strain levels generated in the subgrade in the trackbed under wheel loading and below plate of Repeated Plate Bearing Test (RPBT) are investigated by finite element analysis program ABAQUS and PLAXIS programs. The strain levels generated in the subgrade from RPBT are compared to those values from RC (Resonant Column) test after some consideration of strain levels and stress consideration. For comparison of shear modulus G obtained from RC test and stiffness moduli $E_{v2}$ obtained from RPBT in the field, many numbers of mid-size RC tests in laboratory and RPBT in field were performed extensively. It was found in this study that there is a big difference in stiffness modulus when the converted $E_{v2}$ values were compared to those values of RC test. It is verified in this study that it is necessary to use precise and increased loading steps to construct nonlinear curves from RPBT in order to get correct $E_{v2}$ values in proper strain levels.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권8호
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• pp.35-43
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• 2012

널말뚝을 해안지역이나 도심지역에 건설하는 경우 주변에 위치한 횡방향 재하 말뚝의 영향권 내에 존재하게 되는 경우가 발생하게 되지만, 기존 설계방법에서는 이러한 영향에 대하여 고려하고 있지 않다. 본 연구를 통해 말뚝에 횡방향 하중이 재하되는 경우 근접한 널말뚝에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 상용프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3차원 유한요소 모델을 만들었으며 지반 구성모델로는 Drucker-Prager 모델, 널말뚝과 말뚝은 선형탄성으로 거동하도록 모사하였다. 널말뚝의 휨강성, 말뚝과 널말뚝 간의 거리, 굴착깊이, 그리고 지반의 탄성계수 등 총 4가지 변수들을 사용하여 횡방향 재하 말뚝이 주변 널말뚝에 미치는 영향을 분석해 보았다. 수치해석 결과를 이용하여 널말뚝에 발생하는 최대 횡방향 변위 및 휨모멘트를 측정할 수 있는 간단한 식을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.5769-5777
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• 2015

프레스 가공에서 포밍이나 굽힘 등의 변형에 따라 판재는 가공경화를 발생하게 되며, 판재 경화와 가스 스프링 반력에 의한 캠 성형 과정에서 캠 및 판재의 변형과 미 성형이 발생하게 된다. 본 연구는 알루미늄 판재 성형 과정에서 판재경화를 고려한 응력, 변형이 주어진 판재 물성치와 캠 성형 압력에 맞게 입력 값으로 처리하였다. 그리고 유한요소 해석툴인 Hyperstudy와 Abaqus 연동으로 캠 형상을 비선형적으로 형상 최적화 해석을 수행 했다. 그 결과 판재의 변형이 제거 되면서 허용되는 최대, 최소 응력 범위와 최소 변형을 갖는 조건하에서 캠 형상을 최적화 하였다. 따라서 해석 결과를 통해 응력-변형 곡선과 응력-두께의 정규 분포도를 얻을 수 있었고, 또한 Iteration 처리로 판재 경화와 가스 스프링 반력을 고려한 다이캠 두께에 맞는 응력과 변형에 대한 최적화 형상을 얻을 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권10호
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• pp.712-719
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• 2019

본 연구에서는 최근 다양한 큐브위성 임무에 사용되는 테이프 스프링 힌지의 거동 해석을 수행하였다. 테이프 스프링은 곡선 단면을 갖는 직선형의 얇은 스트립이며 곡률에 따라 달라지는 강성변화로 인해 비선형성이 강하게 발생한다. 이전 연구에서 제시된 회전-모멘트 선도 모델을 바탕으로 테이프 스프링의 거동 특성을 분석하였으며, 시중에 판매되는 상용 테이프 스프링 형상을 정확하게 모사하여 ABAQUS 수치 해석을 진행하였다. 테이프 스프링을 굽히는데 소요되는 최대 모멘트를 예측하였으며 단면의 원호각이나 두께 등의 변화에 따른 파라미터 스터디를 수행하였다. 또한 간략한 실험을 통해 수치해석 결과를 비교 검증하여 보다 정밀한 큐브위성 동적 거동 해석을 위한 향후 연구 방향을 제시한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.15-22
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• 2011

본 논문에서는 아치 형상을 갖는 강재 거더에 콘크리트가 충진되고 외부에 긴장력을 도입하여 구조적 효율성을 높인 CFTA 거더(Concrete-Filled and Tied Steel Tubular Arch Girder)의 아치효과와 구조적 성능을 검증하기 위해 정적하중재하실험을 수행하였고, 실험결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. CFTA 거더는 강재, 콘크리트, PS강재 등을 이용하여 각 재료의 역학적 장점을 최대한 발휘하도록 형상화하였다. 본 연구에서는 프레임해석프로그램으로 지간장 12m인 축소모형을 설계하였으며, 해석결과에 근거하여 정적재하실험이 수행되었다. 정적재하실험 결과, CFTA 거더의 구조적 성능과 안전성이 검증되었으며, 아치 효과에 의해 타 구조형식과는 다른 처짐 형상이 나타났다. 또한 ABAQUS 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통해 차량 충돌 안정성과 정적재하실험결과의 타당성을 입증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.27-40
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• 2021

동상민감성 지반의 융기 및 침하 방지를 위한 공법을 지반 안정화 공법이라고 하며 열 사이펀은 대표적인 지반 안정화 공법 중 하나이다. 열 사이펀은 최근 간편한 해석모델 개발과 더불어 열 해석이 진행되었지만, 이에 따른 동상민감성 지반의 열적 거동을 고려하지 않았다. 따라서 본 연구는 열 사이펀의 성능에 따른 지반의 온도 변화를 위한 열 해석과 이에 따른 지반의 거동을 예측하기 위한 구조해석을 동시에 수행하기 위해 ABAQUS 내부 사용자 서브루틴을 사용하여 열 사이펀을 적용한 TM(Thermo-Mechanical) 모델을 개발하여 열 사이펀의 성능에 따른 지반 융기 억제성능을 확인하였다. 해석결과 열 사이펀의 성능 증가에 따라 지반의 최종 융기가 감소하였으며 냉매 충전율 25%, 50% 그리고 100%의 열 사이펀 적용 시 각각 5.5%, 14.4%, 21% 융기 억제성능을 나타내었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.45-51
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• 2021

본 논문에서는 농업용 전기차의 경량성과 생산의 효율성을 개선하기 위한 전면부의 진공성형 방식의 3차원 설계 방법을 제안한다. 농업용 전기차는 충돌에 대비한 재질의 강도적인 측면에서 다소 자유로움을 가지지만, 경량성 및 생산의 효율성이 매우 중요하다. 본 연구에서는 레이저 가공, 절곡, 도장 등의 복잡한 가공 공정을 대체할 수 있는 진공성형 설계 방법을 제안한다. 전기차 전면부의 3차원 설계 및 진공성형 금형 기술 개발을 통하여 제품의 안정성과 생산성 및 편의성을 향상시키는 것이 연구의 주요 목적이다. 연구는 CATIA를 이용한 모델링, ABAQUS를 이용한 구조 안정성 해석, 시제품 제작 및 3D Scan을 이용한 치수 확인 및 실제 전기차 사용환경에서의 실제 주행시험의 순으로 진행되었다. 본 연구를 통하여 전기자 전면부 진공성형 방식의 타당성이 검증되었으며 이 결과는 농업용 전기차의 생산자 및 농업 종사자들에게 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.617-626
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• 2021

비행체의 초음속 비행 중 고온 환경에서의 열 거동은 비행체의 열 구조 설계에 중요하다. 본 연구에서는 전역-국부 다중 디지털 이미지 상관기법을 사용하여 노치 구조물의 전 영역의 열변형 및 응력집중 현상에 대해 관찰/분석하였다. 다중 DIC 시스템은 2D DIC 시스템과 3D DIC 시스템으로 구성되었다. 가열 챔버를 이용하여 노치 시편을 가열하였으며 여러 온도에서 다중 DIC 시스템을 사용하여 구조물의 변형 이미지를 촬영하고 분석하였다. 다중 DIC 기법을 사용하여 노치 시편의 전 영역 변형률과 노치 부위의 응력집중 현상을 계측/분석하였으며 ABAQUS^TM 프로그램을 이용하여 노치 시편에 대해 유한요소해석을 진행하고 실험결과와 비교 분석하였다. 본 연구를 통해 다중 DIC 시스템의 열변형 계측과 응력 집중 현상의 연구 분석에서의 활용 가능성을 보여주었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권3호
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• pp.315-328
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• 2019

This paper presents an investigation on bearing capacity, load-settlement behavior and safety factor of rock-soil slopes reinforced using geogrid-box method (GBM). To this end, small-scale laboratory studies were carried out to study the load-settlement response of a circular footing resting on unreinforced and reinforced rock-soil slopes. Several parameters including unit weight of rock-soil materials (loose- and dense-packing modes), slope height, location of footing relative to the slope crest, and geogrid tensile strength were studied. A series of finite element analysis were conducted using ABAQUS software to predict the bearing capacity behavior of slopes. Limit equilibrium and finite element analysis were also performed using commercially available software SLIDE and ABAQUS, respectively to calculate the safety factor. It was found that stabilization of rock-soil slopes using GBM significantly improves the bearing capacity and settlement behavior of slopes. It was established that, the displacement contours in the dense-packing mode distribute in a broader and deeper area as compared with the loose-packing mode, which results in higher ultimate bearing load. Moreover, it was found that in the loose-packing mode an increase in the vertical pressure load is accompanied with an increase in the soil settlement, while in the dense-packing mode the load-settlement curves show a pronounced peak. Comparison of bearing capacity ratios for the dense- and loose-packing modes demonstrated that the maximum benefit of GBM is achieved for rock-soil slopes in loose-packing mode. It was also found that by increasing the slope height, both the initial stiffness and the bearing load decreases. The results indicated a significant increase in the ultimate bearing load as the distance of the footing to the slope crest increases. For all the cases, a good agreement between the laboratory and numerical results was observed.