• 한국주조공학회지
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• 제30권1호
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• pp.29-33
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• 2010

The microstructure of Al-5%Mg based alloy mainly consists of aluminum matrix with a small amount of AlMn phase. The addition of Sc or Zn to the base alloy significantly improved the as-cast tensile strength, while the addition of Fe deteriorated both strength and ductility. Although the Al-5%Mg based alloy was not heat-treatable, aging hardening could be observed in the case that Sc or Zn was added to the base alloy. TEM analysis showed that very fine AlSc or AlMgZn precipitates were formed after T6 heat treatment, resulting in enhanced strength. The corrosion resistance measured as corrosion potential was found to decrease a little by adding Zn, whereas other alloying elements were not clearly influential.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권4호
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• pp.253-261
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• 2016

중심축 하중을 받는 고온상태 강재기둥의 압축강도를 해석하기 위하여 새로운 유한요소 해석모델을 제시하였으며, 기존 연구를 대상으로 해석가정 및 유한요소해석 기법을 비교 분석하였다. 또한 유한요소 해석결과를 바탕으로 새로운 고온상태 강재 기둥의 설계식을 제안하였으며, 해석결과 및 실험연구 결과와 비교하였을 때 AISC와 EC3 설계식보다 본 연구의 제안식이 고온상태 강재기둥의 압축강도를 정확하게 표현하는 것을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제18권6호
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• pp.1065-1082
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• 2016

The main aim of this study is to predict the compressive and flexural strengths of self-compacting mortar (SCM) containing $nano-SiO_2$, $nano-Fe_2O_3$ and nano-CuO using wavelet-based weighted least squares-support vector machines (WLS-SVM) approach which is called WWLS-SVM. The WWLS-SVM regression model is a relatively new metamodel has been successfully introduced as an excellent machine learning algorithm to engineering problems and has yielded encouraging results. In order to achieve the aim of this study, first, the WLS-SVM and WWLS-SVM models are developed based on a database. In the database, nine variables which consist of cement, sand, NS, NF, NC, superplasticizer dosage, slump flow diameter and V-funnel flow time are considered as the input parameters of the models. The compressive and flexural strengths of SCM are also chosen as the output parameters of the models. Finally, a statistical analysis is performed to demonstrate the generality performance of the models for predicting the compressive and flexural strengths. The numerical results show that both of these metamodels have good performance in the desirable accuracy and applicability. Furthermore, by adopting these predicting metamodels, the considerable cost and time-consuming laboratory tests can be eliminated.

• Computers and Concrete
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• 제33권2호
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• pp.163-173
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• 2024

Fiber-reinforced polymers (FRP) have a proven strength enhancement capability when installed into Reinforced Concrete (RC) beams. The brittle failure of traditional FRP strengthening systems has attracted researchers to develop novel materials with improved strength and ductility properties. One such material is that known as polyethylene terephthalate (PET). This study presents a numerical investigation of the flexural behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with PET-FRP systems. This material is distinguished by its large rupture strain, leading to an improvement in the ductility of the strengthened structural members compared to conventional FRPs. A three-dimensional (3-D) finite element (FE) model is developed in this study to predict the load-deflection response of a series of experimentally tested beams published in the literature. The numerical model incorporates constitutive material laws and bond-slip behavior between concrete and the strengthening system. Moreover, the validated model was applied in a parametric study to inspect the effect of concrete compressive strength, PET-FRP sheet length, and reinforcing steel bar diameter on the overall performance of concrete beams externally strengthened with PET-FRP.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.399-409
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• 2012

비세장 복부판을 갖고 균일모멘트를 받는 HSB 강재가 적용된 플레이트거더의 비탄성 횡비틀림좌굴 영역 휨강도 특성을 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드단면 거더를 고려하였으며, 일반강재와의 상대 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 해석대상 비합성 I-거더 단면의 플랜지와 복부판을 쉘요소로 모델링하고 ABAQUS 프로그램을 이용하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였고 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며, 이들이 비탄성 횡비틀림좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. HSB 고강도강을 적용한 플레이트거더의 FE 해석과 한계상태법 도로교설계기준, AASHTO LRFD, Eurocode 등 국내외 주요 설계기준에 의한 공칭휨강도와 비교하고 이들 설계기준을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.163-173
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• 2012

이 연구에서는 프리스트레싱용 고강도 강연선의 정착장치 중 강연선을 직접 정착하는 앵커헤드(anchor head)에 대해 거동특성을 분석하고, 앵커헤드의 제원을 결정하는 단계에 있어서 해석적 검토에 요구되는 프로세스에 대해 정립하였다. 앵커헤드는 쐐기와의 접촉(contact)을 통해 강연선으로부터의 힘이 전달되고 거동변화에 따라 접촉상태 또한 변하게 된다. 이를 고려한 상세 거동분석을 위해 쐐기와 헤드 사이의 접촉(contact)조건을 설정하였으며, 앵커헤드의 비선형 재료모델을 적용하여 기하 및 재료 비선형성을 고려한 구조해석을 수행하였다. 해석결과로부터 다음의 결과를 얻을 수 있었다. 앵커헤드의 거동은 앵커헤드와 쐐기 간의 상호거동에 크게 영향을 받기 때문에 초기 설계단계부터 상대 영향을 고려해야 한다. 쐐기홀(wedge hole)의 배치는 층배열(layered) 보다는 원형배열(circular)이 보다 응력분배에 효과적이고, 쐐기홀의 간격을 증가시키고 헤드 하면 구멍의 크기를 줄여 구멍사이 강재의 두께를 다소 늘이는 것이 구조거동에 효과적이다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권3호
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• pp.361-370
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• 2017

Through the use of finite element analysis and acoustic emission techniques we have evaluated the interfacial failure of a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) repair patch on a notched aluminum substrate. The repair of cracks is a very common and widely used practice in the aeronautics field to extend the life of cracked sheet metal panels. The process consists of adhesively bonding a patch that encompasses the notched site to provide additional strength, thereby increasing life and avoiding costly replacements. The mechanical strength of the bonded joint relies mainly on the bonding of the adhesive to the plate and patch stiffness. Stress concentrations at crack tips promote disbonding of the composite patch from the substrate, consequently reducing the bonded area, which makes this a critical aspect of repair effectiveness. In this paper we examine patch disbonding by calculating the influence of notch tip stress on disbond area and verify computational results with acoustic emission (AE) measurements obtained from specimens subjected to uniaxial tension. The FE results showed that disbonding first occurs between the patch and the substrate close to free edge of the patch followed by failure around the tip of the notch, both highest stress regions. Experimental results revealed that cement adhesion at the aluminum interface was the limiting factor in patch performance. The patch did not appear to strengthen the aluminum substrate when measured by stress-strain due to early stage disbonding. Analysis of the AE signals provided insight to the disbond locations and progression at the metal-adhesive interface. Crack growth from the notch in the aluminum was not observed until the stress reached a critical level, an instant before final fracture, which was unaffected by the patch due to early stage disbonding. The FE model was further utilized to study the effects of patch fiber orientation and increased adhesive strength. The model revealed that the effectiveness of patch repairs is strongly dependent upon the combined interactions of adhesive bond strength and fiber orientation.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제30권2호
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• pp.135-141
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• 2009

Purpose: The aim of present study is to evaluate a possibility of clinical application for the effect of low intensity ultrasound stimulation (LIUS) in mechanical characteristics of bone on osteoporotic fractures prevention. Materials and Methods: Eight virgin ICR mice (14 weeks old, approximate weight 25g) were ovariectomized (OVX) to induce osteoporosis. The right hind limbs were then stimulated with LIDS (US Group), whereas left hind limbs were not stimulated (CON Group). Both hind limbs of all mice were scanned by in-vivo micro-CT to acquire two-dimensional (2D) images at 0 week before stimulation and 3 weeks and 6 weeks after stimulation. Three-dimensional (3D) finite element (FE) models generated by scanned 2D images were used to determine quantitatively the effect of LIUS on strength related to bone structure. Additionally, distributions of Hounsfield units and elastic moduli, which are related to the bone quality, for the bones in the US and CON groups were determined to analyze quantitatively a degree of improvement of bone qualities achieved by LIUS. Results: The result of FE analysis showed that the structural strength in US Group was significantly increased over time (p<0.05), while that in CON Group was statistically constant over time (p>0.05). High values of Hounsfield units obtained from voxels on micro-CT images and high values of elastic moduli converted from the Hounsfield units were dominantly appeared in US Group compared with those in CON Group. Conclusion: These finding indicated that LIUS would improve the mechanical characteristics of osteoporotic bone via the effects of bone structure (bone strength) and quality (Hounsfield unit and elastic modulus). Therefore, the LIUS may decrease effectively the risk of osteoporotic fracture in clinics.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.105-118
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• 2014

국내에서는 교량의 공용수명 증가로 노후화 교량의 수가 급격히 증가하고 있다. 강교량의 경우, 가설위치에 따른 대기부식환경에 따라 구조부재에서의 국부 부식손상이 발생 될 수 있다. 특히 강거더 교량의 경우 부식손상이 복부판과 지점부 보강재에 집중적으로 발생된다. 복부판의 국부부식이 교량에 대하여 대칭적으로 발생하는 것이 아니므로 복부판의 국부 부식손상으로 인하여 강거더에서는 전단하중에 대하여 비대칭 복부단면이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 강거더 비대칭 부식 복부단면의 형상비와 부식손상 정도에 따른 전단 좌굴강도 및 전단거동을 거동을 평가하였다. 또한 복부판의 부식손상 부피비와 인장영역에 대한 부식손상비를 고려하여 비대칭 국부 부식손상 단면을 가진 복부판의 전단좌굴강도 감소가 비교 평가되었다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.18-24
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• 2008

본 논문은 완전방호식 LNG 저장탱크의 9% 니켈강재 내부탱크에 대해 응력 및 변형거동 특성을 FEM으로 해석하였다. 내부탱크의 강도안전성을 확보하기 위해 기존 LNG 저장탱크에 유체정압, 초저온하중 등을 가할 경우, 취약부로 알려진 지역에 인장강선을 설치하였다. 기존의 9% 니켈강재 내부탱크와 내부탱크의 하단부에 인장강선을 설치한 탱크에 대한 FEM 해석결과에 의하면, 새롭게 설계한 내부탱크는 인장강선을 설치하지 않은 기존의 내부탱크에 비해 더 안전한 것으로 나타났다. FEM 해석결과에 따르면, 내부탱크의 강도안전성 향상을 위해 내부탱크의 하단부에 직경 50 mm를 갖는 $3{\sim}4$개의 인장강선을 설치할 것을 권장하였는데, 이것은 결국 내부탱크의 응력 및 변위량을 낮출 수 있다. 따라서, 내부탱크에 인장강선을 설치하는 것은 LNG 저장탱크의 강도안전성 확보를 위해 기존 내부탱크에서 도입한 스티프너와 톱거더를 대체한 또 다른 안전장치로 활용될 수 있다.