• Structural Engineering and Mechanics
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• 제60권4호
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• pp.567-594
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• 2016

The main objective of the current research is estimating the flexural behavior of ferrocement Ribbed Plates reinforced with composite material. Experimental investigation was carried out on fifteen plates; their dimensions were kept constant at 1200 mm in length, 600 mm width and 100 mm thick but with different volume fraction of steel reinforcement and number of ribs. Test specimens were tested until failure under three line loadings with simply supported conditions over a span of 1100 mm. Cracking patterns, tensile and compressive strains, deformation characteristics, ductility ratio, and energy absorption properties were observed and measured at all stages of loadings. Experimental results were compared to analytical models using ANSYS 10 program. Parametric study is presented to look at the variables that can mainly affect the mechanical behaviors of the model such as the change of plate length. The results showed that the ultimate strength, ductility ratio and energy absorption properties of the proposed ribbed plates are affected by the volume fraction and the type of reinforcement, and also proved the effectiveness of expanded metal mesh and woven steel mesh in reinforcing the ribbed ferrocement plates. In addition, the developed ribbed ferrocement plates have high strength, ductility ratio and energy absorption properties and are lighter in weight compared to the conventional RC ribbed plates, which could be useful for developed and developing countries alike. The Finite Element (FE) simulations gave good results comparing with the experimental results.

• Wind and Structures
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• 제26권2호
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• pp.75-87
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• 2018

A large number of low-rise buildings experienced serious roof covering failures under strong wind while few suffered structural damage. Clay and concrete tiles are two main kinds of roof covering. For the tile roof system, few researches were carried out based on Finite Element (FE) analysis due to the difficulty in the simulation of the interface between the tiles and the roof sheathing (the bonding materials, foam or mortar). In this paper, the FE analysis of a single clay or concrete tile with foam-set or mortar-set were built with the interface simulated by the equivalent nonlinear springs based on the mechanical uplift and displacement tests, and they were expanded into the whole roof. A detailed wind tunnel test was carried out at Tongji University to acquire the wind loads on these two kinds of roof tiles, and then the test data were fed into the FE analysis. For the purpose of validation and calibration, the results of FE analysis were compared with the full-scale performance ofthe tile roofs under simulated strong wind impact through one-of-a-kind Wall of Wind (WoW) apparatus at Florida International University. The results are consistent with the WoW test that the roof of concrete tiles with mortar-set provided the highest resistance, and the material defects or improper construction practices are the key factors to induce the roof tiles' failure. Meanwhile, the staggered setting of concrete tiles would help develop an interlocking mechanism between the tiles and increase their resistance.

• Advances in concrete construction
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• 제9권4호
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• pp.413-421
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• 2020

For steel-concrete girders made composite using shear studs, initial damage on studs induced by weld defect, unexpected overloading, fatigue and others might degrade the service performance and even threaten the structural safety. This paper conducted a numerical study to investigate the static behavior of damaged stud shear connectors that were embedded in ultra high performance concrete (UHPC). Parameters included damage degree and damage location. The material nonlinear behavior was characterized by multi-linear stress-strain relationship and damage plasticity model. The results indicated that the shear strength was not sensitive to the damage degree when the damage occurred at 2/3d (d is the stud diameter) from the stud root. An increased stud area would be engaged in resisting shear force as the distance of damage location from stud root increased and the failure section becomes inclined, resulting in a less reduction in the shear strength and shear stiffness. The reduction factor was proposed to consider the degradation of the shear strength of the damaged stud. The reduction factor can be calculated using two approaches: a linear relationship and a square relationship with the damage degree corresponding to the shear strength dominated by the section area and the nominal diameter of the damaged stud. It was found that the proposed method is preferred to predict the shear strength of a stud with initial damage.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.28-34
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• 2010

본 논문에서는 일방향 케블라/에폭시 튜브에 대한 현실적인 트리거 모델링을 개발하기 위해 수치해석 모델이 확립하고 시험결과와 비교를 통해 검증하였다. 이를 위해, 4가지 트리거 모델을 제안하고 각각에 대해 상용 외연적 해석 프로그램인 LS-DYNA을 이용하여 유한요소 해석을 통해 축방향 압괴특성을 규명하였다. 유한요소해석에서는 2D 쉘요소와 Chang-Chang 파손기준식을 이용하였다. 또한, 해석에 적용된 소재의 기계적 물성치는 시험을 통해 얻었다. 해석모델은 원형 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압괴시험결과와 비교를 통해 검증하였다. 그 결과 케블라/에폭시 튜브의 하중-변위 곡선은 거의 일치했으며 무게당 흡수 에너지 (SEA)도 5% 미만의 오차에서 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권8호
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• pp.693-701
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• 2016

본 논문에서는 파괴역학적 방법으로 노치 결함을 평가해 보았다. 인장 하중과 굽힘하중이 작용하는 중앙 균열, 모서리 균열 평판 구조물을 바탕으로 노치 크기를 달리하며 한계하중 및 에너지해방률을 유한요소 해석의 J-적분으로 도출하였다. 노치의 반경이 커짐에 따라 한계하중은 큰 변화가 없었으며, 에너지해방률는 커지는 양상을 보였다. 노치 반경에 따른 재료 파괴인성($J_{IC}$)측정을 위해 실험을 대신한 유한요소 연성파손 모사기법을 사용하였다. 그 결과 노치 크기 증가에 따른 에너지해방률 증가량 대비 파괴인성($J_{IC}$) 증가량이 더욱 큰 양상을 보였다. 이런 결과를 통해 노치 반경이 커질수록 균열 진전에 대한 저항성이 커진다는 사실을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.905-910
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• 2014

본 논문에서 연구한 스틸그레이팅이란 배수로 덮개로 오수 또는 우수의 경사진 유입로를 형성하여 견고성을 증가시키고, 배수를 원활히 하며, 배수관로 내부의 악취 확산을 방지할 수 있는 배수로 덮개를 말한다. 근래에 생활수준 향상 등으로 인해 도시의 악취 문제가 대두되고 있다. 하지만 기존 제품들은 잦은 고장 등으로 인해 악취 저감 기능을 상실하고 이로 인한 행정력과 예산 낭비를 초래하고 있다. 또한 악취 저감 스틸그레이팅 수요 증가에 따라 예산 절감의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 다구찌 기법과 솔리드웍스를 이용하여 강성적 측면과 배수 성능적 측면에서 스틸그레이팅의 설계 파라미터를 동시적으로 최적화시키고자 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1127-1132
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• 2013

원자로 내부구조물은 파손시 원자로 안전 운전/정지에 주요한 영향을 미칠 수 있으며 중성자 조사 수준이 높아 중성자 조사와 관련된 다양한 열화가 발생하였거나 잠재적으로 발생할 수 있다. 원자로 내부구조물의 주요 재질인 오스테나이트 스테인리스 강은 중성자 조사에 따라 인장/크리프 물성, 파괴인성 등 기계적 재료 거동에 변화가 발생한다. 각종 열화기구에 대한 원자로 내부구조물의 구조 건전성이 설계수명 또는 계속운전 기간 동안 유지됨을 평가할 때 중성자 조사에 따른 기계적 재료거동의 변화를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 중성자 조사에 따른 기계적 재료거동의 변화를 고려한 사용자 정의 보조 프로그램을 개발하였다. 개발된 사용자 정의 보조 프로그램을 다양한 조건에 대해 검증한 결과, 타당함을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.72-85
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• 2000

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 잠재적으로 많은 구조적 결함을 내포하고 있는 재료이다. 이러한 구조적 결함으로 인해 압축하중을 받고 있는 암석의 변형거동 및 파괴는 비선형적이다. 지금까지의 연구들에서는 암석의 비선형 거동을 모사하기 위해 균열모형, 즉 활주균열모형 (Sliding crack model) 과 전단균열모형 (Shear crack model) 을 사용하였다. 이 연구들에서는 암석의 비선형 응력-변형률 곡선과 균열성장으로 인해 발생되는 유효탄성정수들 ($E_1$, $E_2$, ${\nu}_1$, ${\nu}_2$, $G_2$) 의 변화와 같은 여러 가지 암석 거동을 모사하였다 (Kemeny, 1993; Jeon, 1996, 1998). 대부분의 이러한 연구들은 주로 균열모형의 암석거동의 적용에 대한 타당성을 검증하는데 그쳤으며 지하공간이나 사면설계 등의 실제적인 수치해석을 목적으로 균열모형을 적용한 연구는 그다지 많지 않다. 본 연구에서는 암석의 비선형 응력 변형률 곡선을 모사함으로써 균열모형의 암석에의 적용에 대한 타당성을 검증하며 실제적인 수치해석, 즉 상용되고 있는 유한요소해석 프로그램에 균열모형을 적용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4543-4549
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• 2011

본 연구에서는 소프트웨어 제품을 개발하여 테스팅을 하는 과정에서 소프트웨어 관리자들이 소프트웨어 및 검사 도구에 효율적인 학습기법을 이용한 NHPP 소프트웨어 모형에 대하여 연구 하였다. 적용분포는 버르 분포를 적용한 유한고장 NHPP에 기초하였다. 소프트웨어 오류 탐색 기법은 사전에 알지 못하지만 자동적으로 발견되는 에러를 고려한 영향요인과 사전 경험에 의하여 세밀하게 에러를 발견하기 위하여 테스팅 관리자가 설정해놓은 요인인 학습효과의 특성에 대한 문제를 비교 제시 하였다. 그 결과 학습요인이 자동 에러 탐색요인보다 큰 경우가 대체적으로 효율적인 모형임을 확인 할 수 있었다. 본 논문의 수치적인 예에서는 고장 간격 시간 자료를 적용하고 모수추정 방법은 최우추정법을 이용하여 추세분석을 통하여 자료의 효율성을 입증한 후 평균자승오차와 $R^2$(결정계수)를 이용하여 효율적인 모형을 선택 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.54-65
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• 2013

선형절삭시험(Linear Cutting Machine)은 TBM(Tunnel Boring Machine)에서의 디스크 커터 설계와 굴진성능 예측을 위한 가장 신뢰성 있는 시험 중의 하나로서, 실대형 암석시료를 대상으로 실제의 커터 하중을 예측할 수 있는 장점을 갖고 있지만, 시료의 채취 및 운반이 용이하지 않고, 1회 시험에 많은 비용이 소요되는 단점을 갖고 있다. 최근 선형절삭시험이 갖는 이러한 경제적 시간적 제약점들을 극복할 수 있는 현실성 있는 수치모델의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 3차원 입자결합모델을 이용하여 디스크 커터의 절삭에 의한 부산 응회암의 파쇄양상과 최적 커터간격을 도출하였다. 본 해석에서 분석된 비에너지는 $14.3MJ/m^3$ 일 때 최소값을 나타냈다. 이때의 최적의 s/p 비는 약 16 으로 분석되었으며, 부산응회암의 선형절삭시험 및 유한요소법에 의한 수치해석 연구결과와 유사한 경향을 나타냈다.