• Advances in materials Research
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• 제11권2호
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• pp.111-120
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• 2022

A novel nonlocal model with one thermal relaxation time is presented to investigates the thermal damages and the temperature in biological tissues generated by laser irradiations. To obtain these models, we used the theory of the non-local continuum proposed by Eringen. The thermal damages to the tissues are assessed completely by the denatured protein ranges using the formulations of Arrhenius. Numerical results for temperature and the thermal damage are graphically presented. The effects nonlocal parameters and the relaxation time on the distributions of physical fields for biological tissues are shown graphically and discussed.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.528-535
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• 2011

본 논문에서는 변형율 독립 탄-소성 구성방정식을 이용, 전단 변형 하에서의 국부적 소성변형 집중현상이 분석되었다. 또한 변형량 기울기 (strain gradient) 항이 포함된 비구역적 (non-local) 구성방정식이 유도되었으며 이는 다시 이중후방응력 경화 모델로 표현되었다. 더욱이 본 모델은 연속체 파손역학과 조합되었다. 국부적 변형집중 현상은 수치해석을 통해 분석되었으며 변형량 기울기 항이 구성방정식에 포함될 때 본 항의 크기가 증가할수록 전단 밴드의 크기는 감소하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제2권2호
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• pp.59-66
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• 1990

극지방의 해양 환경은 낮은 온도와 함께 여러 가지 형태로 존재하는 얼음의 분포에 의해 큰 영향을 받는다. 빙하와 빙산, 해빙 등 빙역학의 기초적인 이해를 위하여 본 연구는 polycrystalline ice의 재료적 특성과 파괴기구 등을 파악하고 극지 방하유동시 관측되는 creep 변경을 기술하기 위한 constitutive 모델을 제시하였다. 빙변형에 관여되는 여러 가지 물리적 변화 중 microcracking에 의한 재료의 손상을 주요인으로 간주하여 파손역학의 이론을 적용한 3차원 수치모델을 개발하였으며 기발표된 실험 결과와 비교하였다. 1축 균일압축을 받는 경우 실험 데이타와 수치모델은 유사한 거동을 보이고 있으며, 빙변형에 있어서 1, 2기 creep의 소성적 변형특성 뿐 아니라 microcracking에 의한3기(tertiary) creep의 특징까지도 잘 기술해 주고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권6호
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• pp.1975-1988
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• 2024

It is important to maintain cladding integrity in spent nuclear fuel management. This study proposes a numerical analysis method to evaluate the fracture resistance of irradiated zirconium alloy cladding under pinch load known to cause Mode-III failure. The mechanical behavior and fracture of the cladding under pinch loading can be evaluated by a Ring Compression Test (RCT). To simulate the fracture of hydride precipitates, zirconium matrix, and Zr/hydride interfaces under the stress field generated by RCT, a micro-structure crack propagation simulation method based on Continuum Damage Mechanics (CDM) has been proposed. Our RCT simulation model was constructed from microscopic images of irradiated cladding. In this study, we developed an automated process to generate a pixel-based finite element model by separating the hydride precipitates, zirconium matrix, and interfaces using an image segmentation method. The appropriate element size was selected to ensure the efficiency and accuracy of a crack propagation simulation. The load-displacement curves and strain energies from RCT were compared and analyzed with the simulation results of different element sizes. The finalized RCT simulation model can be used to establish the failure criterion of fuel rods under pinch loading. The advantages and limitations of the proposed method are fully discussed here.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.291-302
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• 2004

발파압력이 발파공 주위 암반에 발생시키는 암반손상을 연속체 손상역학과 사용자 부프로그램을 이용한 수치해석을 통하여 분석하였다. 암반의 이방성 특성을 적용한 이방성 발파압력을 산출하였으며, 이를 이용하여 이방성 암반손상을 분석하였다. 또한 등방성 암반손상에 대해서도 분석하였다. 자연 암반이 가지고 있는 초기손상을 함께 고려하여 암반손상을 분석하였다. 등방성 암반손상의 매개변수 분석결과, 발파압력과 탄성계수가 암반손상에 가장 크게 영향을 미쳤다. 또한 이방성 암반손상의 매개변수 분석결과, 발파압력이 이방성 암반손상에 가장 크게 영향을 미쳤으나 탄생계수는 이방성 암반손상에 크게 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 등방성과 이방성 암반손상을 등방성 암반손상과 비교한 결과, 이방성 암반의 수평방향 암반손상이 약 34% 증가 하였고 수직방향은 12% 감소하는 결과를 얻을 수 있었다. 등방성 암반에 대한 밀장전 조건과 디커플링장전 조건하에 발파로 인한 암반손상을 비교한 결과, 밀장전 조건의 암반손상이 디커플링장전 조건보다 약30배 정도 크게 나타났으며, 밀장전 조건의 발파압력은 디커플링장전 조건보다 10배 이상 큼을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제48권1호
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• pp.41-56
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• 2013

Initiation and growth of delamination is a great concern of designers of composite structures. Interface elements with de-cohesive constitutive law in the content of continuum damage mechanics can be used to predict initiation and growth of delamination in single and mixed mode conditions. In this paper, an interface element based on the cohesive zone method has been developed to simulate delaminatoin growth of post-buckled laminate under fatigue loading. The model was programmed as the user element and user material by the "User Programmable Features" in ANSYS finite element software. The interface element is a three-dimensional 20 node brick with small thickness. Because of mixed-mode condition of stress field at the delamination-front of post-buckled laminates, a mixed-mode bilinear constitutive law has been used as user material in this model. The constitutive law of interface element has been verified by modelling of a single element. A composite laminate with initial delamination under quasi-static compressive Loading available from literature has been remodeled with the present approach. Moreover, it will be shown that, the closer the delamination to the free surface of laminate, the slower the delamination growth under compressive fatigue loading. The effects of laminate configuration on delamination growth are also investigated.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권6호
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• pp.393-404
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• 2023

This paper presents the application of hybrid-simulation-based adapter elements for the non-linear two-scale analysis of reinforced concrete frames with masonry infills under seismic-like demands. The approach provides communication and distribution of the computations carried out by two or more remote or locally distributed numerical models connected through the OpenFresco Framework. The modeling consists of a global analysis formed by macro-elements to represent frames and walls, and to reduce global degrees of freedom, portions of the structure that require advanced analysis are substituted by experimental elements and dimensional couplings acting as interfaces with their respective sub-assemblies. The local sub-assemblies are modeled by solid finite elements where the non-linear behavior of concrete matrix and masonry infill adopt a continuum damage representation and the reinforcement steel a discrete one, the conditions at interfaces between concrete and masonry are considered through a contact model. The methodology is illustrated through the analysis of a frame-wall system subjected to lateral loads comparing the results of using macro-elements, finite element model and experimental observations. Finally, to further assess and validate the methodology proposed, the paper presents the pushover analysis of two more complex structures applying both modeling scales to obtain their corresponding capacity curves.

• 지질공학
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• 제7권2호
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• pp.91-99
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• 1997

불연속성암반을 수치해석하는 방법으로 여러 가지 모델들이 제안되었다. 따라서 실제 구조물 설계에 적용함에 있어서 많은 혼란이 야기될 수도 있어 이들 모델들의 비교.검토에 대한 연구가 필요하게 되었다. 암반을 모델링하는 방법은 암석과 불연속면을 개별로 취급하는 방법과 의사연속체(疑似連續 )로 취급하는 등가연속체(等價連續 ) 모델링 등 크게 두가지로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 후자의 등가연속체 모델 즉 (1) 크랙텐서모델, (2) 등가체적 결손 모델, (3) 손상모델, (4) 미소구조모델 (병렬모델 및 직렬모델), (5) 규질화모델 등을 서로 비교하였다. 이들 모델 대부분은 주로 대표요소용적상에서의 불연속면에 기인한 변형율 및 응력장을 다루고 있었다. 마지막으로 크랙을 포함하는 세벤트몰타르 공시체를 사용한 실내시험 결과와 비교하므로서 이들 모델의 특성을 명확히 하였다.의 특성을 명확히 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.309-316
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• 2015

상태 기반 페리다이나믹 모델은 일반적인 재료 구성 모델을 구현할 수 있고 비국부 영역 내에서 연결된 모든 결합의 변형을 통해 각 절점의 재료 응답이 결정되기 때문에 체적 및 전단 변형을 모두 표현할 수 있다. 따라서 상태 기반 모델은 복잡한 동적 취성 파괴 현상(분기균열, 2차 균열, 계단균열, 균열 유착 등)을 해석하는데 유용하다. 본 논문에서는 평면응력 탄성체에 대해 2차원 상태 기반 페리다이나믹 모델을 적용하고 에너지해방율과 페리다이나믹 에너지 포텐셜로부터 손상 모델을 구성하였다. 페리다이나믹 파괴 해석 모델을 통해 취성 유리 재료에 대해 균열 면에 평행한 압축 응력파가 균열 분기 패턴에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 실험을 통해 관찰된 동적 균열 진전 및 분기 패턴에 대한 주요 특성들이 페리다이나믹 해석을 통해 확인되었다. 또한 강한 인장 하중 하의 계단균열과 이차균열 등이 상태 기반 페리다이나믹 시뮬레이션을 통해 잘 모사가 되는 것을 확인할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권3호
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• pp.293-304
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• 2022

In this work, a novel reliability approach for combined high and low cycle fatigue (CCF) estimation is developed by combining active learning strategy with least squares support vector machines (LS-SVM) (named as ALS-SVM) surrogate model to address the multi-resources uncertainties, including working loads, material properties and model itself. Initially, a new active learner function combining LS-SVM approach with Monte Carlo simulation (MCS) is presented to improve computational efficiency with fewer calls to the performance function. To consider the uncertainty of surrogate model at candidate sample points, the learning function employs k-fold cross validation method and introduces the predicted variance to sequentially select sampling. Following that, low cycle fatigue (LCF) loads and high cycle fatigue (HCF) loads are firstly estimated based on the training samples extracted from finite element (FE) simulations, and their simulated responses together with the sample points of model parameters in Coffin-Manson formula are selected as the MC samples to establish ALS-SVM model. In this analysis, the MC samples are substituted to predict the CCF reliability of turbine blades by using the built ALS-SVM model. Through the comparison of the two approaches, it is indicated that the reliability model by linear cumulative damage rule provides a non-conservative result compared with that by the proposed one. In addition, the results demonstrate that ALS-SVM is an effective analysis method holding high computational efficiency with small training samples to gain accurate fatigue reliability.