• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.66-71
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• 2014

본 연구는 GFRP 복합재료로 구성된 기둥 구조에 대하여 마이크로 역학 접근방법에 의한 섬유의 함침비율 변화에 따라 탄성계수를 예측하고 매크로 역학 기반으로 고유진동 특성을 분석하였다. 본 연구에서 제시하는 멀티 스케일 접근법에 의한 유한요소 모델은 해석의 정확성과 재료들 간의 상관관계를 상세하고 정확이 보여준다는 장점이 있다. 수치해석은 적층 갯수, 적층배열, 섬유함침비율의 변화에 따라서 고유진동의 변화를 분석하는데 중점을 두고 있다. 수치예제로부터 섬유와 모재의 재료비율은 거시적 동역학적 특성에 중요한 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 본 연구는 고유진동에 영향을 미치는 최적의 섬유와 모재 재료비율을 상세 분석하였으며, 해석 결과는 건설용으로서의 복합소재 기둥구조가 경제적이면서 우수한 동적 구조 성능을 만족하도록 설계하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.61-71
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• 2014

본 연구에서는 건설용 복합소재 구조에 적합한 미시-거시적 멀티 스케일 접근 방법을 제시하고 고차항 이론에 기반한 유한요소 진동 해석을 수행하였다. 본 연구에서 제시하는 멀티-스케일 접근 방법에 의한 유한요소 모델은 해석의 정확성 뿐 만 아니라 재료 조합의 영향을 정확히 보여준다는 점에서 장점을 갖는다. 적용된 유한요소 모델은 화이버의 함침비율의 변화에 따른 적층 판 구조의 고유진동을 상세 분석하기 위하여 개발되었다. 특히, 본 연구에서 제시한 결과는 적층 구조의 보강각도, 적층배열, 그리고 길이-두께비 등과 화이버 함침비율의 변화의 상호작용을 분석하는 데 초점을 두었다. 수치해석 결과로부터 화이버와 모재의 조합의 영향은 거시적 동적 특성을 조절할 수 있으므로 무시되면 안되며, 최적 배합을 통하여 건설용으로서 우수한 동적 구조성능을 만족하도록 설계할 수 있음을 보여준다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권12호
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• pp.88-94
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• 2006

In this study, the dynamic impact analysis for the passenger air-bag(PAB) module has been carried out by using FEM to predict the dynamic characteristics of vehicle ride safety against head impact. The impact performance of vehicle air-bag is directly related to the design parameters of passenger air-bag module assembly, such as the tie bar bracket's width and thickness, respectively, However, the product's design of PAB module parameters are estimated through experimental trial and error according to the designer's experience, generally. Therefore, the dynamic analysis of head impact test of the passenger air-bag module assembly of automobile is needed to construct the analytical methodology At first, the FE models, which are consist of instrument panel, PAB Module, and head part, are combined to the whole module system. Then, impact analysis is carried out by the explicit solution procedure with assembled FE model. And the dynamic characteristics of the head impact are observed to prove the effectiveness of the proposed method by comparing with the experimental results. The better optimized impact performance characteristics is proposed by changing the tie bracket's width md thickness of module. The proposed approach of impact analysis will provides an efficient vehicle to improve the design quality and reduce the design period and cost. The results reported herein will provide a better understanding of the vehicle dynamic characteristics against head impact.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권1호
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• pp.8-16
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• 2007

Finite element analysis (FEA) is an effective means for the analysis of bioelectromagnetism. It has been successfully applied to various problems over conventional methods such as boundary element analysis and finite difference analysis. However, its utilization has been limited due to the overwhelming computational load despite of its analytical power. We have previously developed a novel mesh generation scheme that produces FE meshes that are content-adaptive to given MR images. MRI content-adaptive FE meshes (cMeshes) represent the electrically conducting domain more effectively with far less number of nodes and elements, thus lessen the computational load. In general, the cMesh generation is affected by the quality of feature maps derived from MRI. In this study, we have tested various feature maps created based on the improved differential geometry measures for more effective cMesh head models. As performance indices, correlation coefficient (CC), root mean squared error (RMSE), relative error (RE), and the quality of cMesh triangle elements are used. The results show that there is a significant variation according to the characteristics of specific feature maps on cMesh generation, and offer additional choices of feature maps to yield more effective and efficient generation of cMeshes. We believe that cMeshes with specific and improved feature map generation schemes should be useful in the FEA of bioelectromagnetic problems.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.367-375
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• 2011

본 논문은 플레이트 거더 상세부 설계에서 가장 주요요소가 되는 볼트 이음부에 관한 구조거동을 해석적으로 검토하였다. 또한, 비선형 유한요소프로그램인 ABAQUS의 Connector요소를 사용하여 간단하게 볼트의 거동을 표현하는 수치해석방법을 제안하고, 선행 연구의 실험을 토대로 수치해석을 실시하여 해석방법의 타당성을 검토하였다. 이음부의 위치에 따라 달라지는 작용력의 영향을 검토하기 위하여, 서로 다른 위치의 모델을 3가지로 선정하고, 각각의 모델에 대하여 다양한 설계변수(이음판의 단면적, 이음판의 강종, 볼트의 강종)에 따른 거동을 비교 분석하였다. 설계 변수에 대한 구조물의 모멘트-변위 관계를 도출하여, 각 설계 변수가 구조물의 극한 거동에 미치는 영향을 파악하고, 힘의 크기에 따른 영향을 비교하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권7호
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• pp.1041-1050
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• 2001

Control of bone cement volume (PMMA) may be critical for preventing complications in vertebroplasty, the percutaneous injection of PMMA into vertebra. The purpose of this study was to predict the optimal volume of PMMA injection based on CT images. For this, correlation between PMMA volume and textural features of CT images was examined before and after surgery to evaluate the appropriate PMMA amount. The gray level run length analysis was used to determine the textural features of the trabecular bone. Extimation of PMMA volume was done using 3D visualization with semi-automatic segmentation on postoperative CT images. Then, finite element (FE) models were constructed based on the CT image data of patients and PMMA volume. Appropriate material properties for the trabecular bone were assigned by converting BMD to elastic modulus. Structural reinforcement due to the changes in PMMA volume and BMD was assessed in terms of axial displacement of the superior endplate. A strong correlation was found between the injected PMMA volume and the area of the intertrabecular space and that of trabecular bone calculated from the CT images (r=0.90 and -0.90, respectively). FE results suggested that vertebroplasty could effectively reinforce the osteoporotic vertebra regardless of BMD or PMMA volume. Effectiveness of additional PMMA injection tended to decrease. For patients with BMD well lower than 50mg/ml, injection of up to 30% volume of the vertebral body is recommended. However, less than 30% is recommended otherwise to avoid any complications from excessive PMMA because the strength has already reached the normal level.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.379-387
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• 2012

본 연구에서는 새로운 에너지 수확용 Multi-layer 블록 구조를 제시하고 고체 및 Shell 유한 요소를 사용하여 다양한 기하학적 형상 변화에 대한 자유진동 특성을 분석하고 압전 성능을 실험적으로 평가한다. 본 연구에서 제시하는 블록 구조에 대한 2차원 및 3차원 유한요소 모델은 해석의 정확성 뿐 만 아니라 전체 진동 모드를 정확히 보여준다는 점에서 장점을 갖는다. ABAQUS가 적용된 유한요소 모델은 다양한 Tip mass 및 PZT 변화에 따른 Multi-layer 블록 구조의 자유진동을 분석하기 위하여 사용되었다. 특히, 본 연구에서 제시한 결과는 블록구조 전체의 기하학적 형상, Tip mass 및 Hole의 유무, Tip mass 및 PZT의 위치변화 등에 대하여 국부 및 전체 진동 모드에 미치는 중요한 영향들에 대하여 초점을 둔다. 또한, 실험실 규모의 실제 모형 실험을 수행하여 개발한 에너지 블록구조의 발전성능을 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권5호
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• pp.1023-1042
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• 2016

Based on Hamilton's principle, the flexural vibration differential equations and boundary conditions of the steel-concrete composite beam (SCCB) with comprehensive consideration of the influences of the shear deformation, interface slip and longitudinal inertia of motion were derived. The analytical natural frequencies of flexural vibration were compared with available results previously observed by the experiments, the results calculated by the FE model and the other similar beam theories available in the open literatures. The comparison results showed that, the calculation results of the analytical and Timoshenko models had a good agreement with the results of the experimental test and FE model. Finally, the influences of shear deformation and interface slip on the flexural natural frequencies of the SCCB were discussed. The shear deformation effect increases with the increase of the mode orders of flexural natural vibration, and the flexural natural frequencies of the higher mode orders ignoring the influence of shear deformations effect would be overestimated. The interface slip effect decrease with the increase of the mode orders of flexural natural vibration, and the influence of the interface slip effect on flexural natural frequencies of the low mode orders is significant. The influence of the degree of shear connection on shear deformation effect is insignificant, and the low order modes of flexural natural vibration are mainly composed of the rotational displacement of cross sections.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권3호
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• pp.407-417
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• 2017

RC shear walls are considered one of the main lateral resisting members in buildings. In recent years, FRP has been widely utilized in order to strengthen and retrofit concrete structures. A number of experimental studies used CFRP sheets as an external bracing system for retrofitting of RC shear walls. It has been found that the common mode of failure is the debonding of the CFRP-concrete adhesive material. In this study, behavior of RC shear wall was investigated with three different micro models. The analysis included 2D model using plane stress element, 3D model using shell element and 3D model using solid element. To allow for the debonding mode of failure, the adhesive layer was modeled using cohesive surface-to-surface interaction model at 3D analysis model and node-to-node interaction method using Cartesian elastic-plastic connector element at 2D analysis model. The FE model results are validated comparing the experimental results in the literature. It is shown that the proposed FE model can predict the modes of failure due to debonding of CFRP and behavior of CFRP strengthened RC shear wall reasonably well. Additionally, using 2D plane stress model, many parameters on the behavior of the cohesive surfaces are investigated such as fracture energy, interfacial shear stress, partial bonding, proposed CFRP anchor location and using different bracing of CFRP strips. Using two anchors near end of each diagonal CFRP strips delay the end debonding and increase the ductility for RC shear walls.