• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.100-106
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• 2006

NiTi alloy known as its shape memory effect also has superelastic characteristic, which makes it possible to be elastic under large deformation. Since the tensile strength of the alloy is very high and density is low compared to carbon steel, it can be applied to lightweight structural design. In order to design structures with shape memory alloy, finite element analysis is used and a constitutive algorithm based on Aurrichio's model is added to LS-DYNA as a user subroutine. Explicit time integration and shell element formulation are used to simulate thin-walled structures. The algorithm uses Drucker-Prager type loading condition to calculate martensite volume fraction during the transformation. The implemented algorithm is verified in uni-axial loading condition and martensite phase transformation can be detected well with the algorithm. In this study, as a energy absorbing structure, thin-walled tube is modeled with finite elements and the deformation behavior is studied. Simulation results has shown that the martensite transformation was generated in loading condition. After plastic deformation reached, the load decreases linearly without reverse martensite transformation.

• Design & Manufacturing
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• 제16권3호
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• pp.28-33
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• 2022

The recent increasing application rate of advanced high-strength steel(AHSS) for automotive parts makes it difficult to ensure the durability of forming tools. Significant load and friction generated during the piercing process of AHSS increase the wear rate and the damage degree to dies. These harsh process conditions also yield product failures, such as dimensional inconsistency of pierced holes and insufficient quality of hole's sheared edge. This study analyzed the effect of punch wear on the sheared surface of pierced parts and the forming load during the piercing process. Wear-shaped punches showed approximately 20% higher piercing load than normal-shaped punches, and the rollover ratio of the sheared surface also increased. It is considered that the dull edge of wear-shaped punches does not penetrate directly into the material but shears after tensioning it in a piercing direction. In addition, wear-shaped punches experienced compressive load even after completing the piercing process during the down-stroke and tensile load during the up-stroke. This load variation is related to the smaller diameter piercing holes produced by wear-shaped punches compared to normal-shaped punches. Thus, we demonstrated the predictability of the wear level of dies through a comparative analysis of the piercing load pattern.

• 소성∙가공
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• 제32권6호
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• pp.321-328
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• 2023

To ensure driver safety, high-strength steel pipes are utilized in the chassis and internal structures design of automobiles. ERW(electric resistance welding) pipes, fabricated through welding at joints using electrical resistance, form a Heat-Affected Zone (HAZ) during the welding process. Due to characteristics such as increased hardness and reduced ductility compared to the base material, HAZ poses challenges in finite element analysis (FEA) for pipe shapes. In this study, for FEA considering HAZ properties, mechanical properties were measured through uniaxial tensile testing and digital image correlation (DIC) techniques after specimen fabrication. These measurements were validated using reverse engineering methods. Furthermore, hardness measurements and gaussian functions were employed to ascertain the hardness distribution within the HAZ, serving as a basis for subdividing the HAZ and modeling the pipe shape. To validate the effectiveness of the HAZ modeling approach, models were interpreted incorporating only base material properties and models incorporating average-calculated HAZ properties. Comparative analysis was performed, revealing that the model subdividing the HAZ based on hardness measurements closely approximated experimental values. This validation offered a methodology for HAZ modeling in FEA.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.187-194
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• 2013

섬유복합체(FRP)는 비부식성 재료라는 특징으로 인해 이상적인 철근 대체재로 주목 받고 있다. 그러나 현재 FRP 보강근은 철근과 달리 일반적으로 수용되는 고정된 형태가 존재하지 않고 다양한 재료와 성분비, 형태 등으로 제작되기 때문에 이에 대한 성능평가 데이터에 근거한 FRP 보강 콘크리트 부재의 거동특성 구명은 상당부분 제한될 수 있다. 더군다나 FRP 보강 콘크리트 부재의 휨거동에 대한 평가는 주로 단기 거동 측면에 집중되어 이루어져 왔다. 이 연구는 GFRP 보강근 및 이를 사용하여 보강된 콘크리트 부재의 장기거동을 평가하기 위한 것으로, 먼저 철근 대체용으로 개발된 GFRP 보강근에 대한 성능평가 결과를 제시하였고, 이의 크리프 거동 특성에 대한 3년간의 계측 결과를 제시하였다. 실험 결과 인장강도의 약 55% 이하의 하중이 지속적으로 재하되는 경우에는 100년 이상의 내구연한을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 GFRP 보강 콘크리트 보의 장기거동을 약 1년간 관찰하였으며 이로부터 FRP 보강 부재의 장기처짐 계산식에 사용되는 수정계수 값 0.73을 도출하였다. 따라서 이 연구로부터 도출된 GFRP 보강근 및 이로 보강된 콘크리트 보의 단기 및 장기 거동 특성값은 FRP 보강 콘크리트 부재의 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.86-94
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• 2022

전 세계적으로 철근의 부식으로 인해 발생하는 철근 콘크리트 구조물의 성능 저하를 해결하기 위하여, FRP를 철근으로 대체하는 것은 상당한 주목을 받고 있으며, FRP 물성을 향상시켜 구조물의 사용 수명을 연장하기 위한 기술 개발이 진행되어 왔다. 이에 따라, 고강도 및 고강성을 갖는 국산형 CFRP rod와 CFRP grid의 개발 및 제조 기술이 필요하며, 이를 적용한 구조 부재의 거동을 평가한 연구가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 국내 시범 생산 CFRP rod를 보강근으로 사용한 보 부재의 휨 전단 거동을 보강비와 전단 경간비에 따라 검토하였다. 그 결과, 일정 범위를 벗어난 보강비를 사용할 경우, CFRP rod에 의한 성능 개선 효과가 상쇄되거나 효과가 크지 않는 것으로 나타났다. 한편, CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 국내 구조 설계 기준에 근거하여 전단 철근을 배치하더라도 전단 파괴 가능성이 발생하였다. 그러므로 CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 보강비 제한과 전단파괴를 방지하기 위한 검토가 필요한 것으로 판단된다. 또한, CFRP rod를 사용한 보 부재의 연성은 변형 에너지 평가방법에 따라 결정되므로, 보 부재의 구조 거동을 반영한 변형 에너지 평가법을 적용하여 연성을 평가해야 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권2호
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• pp.93-102
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• 2020

The excavation broken zones (EBZ) of gateways is a significant factor in determining the stability of man-made opening. The EBZ of 55 gateways with variety geological conditions were measured using Ground Penetrating Radar (GPR). The results found that the greatly depth of EBZ, the smallest is 1.5 m and the deepest is 3.5 m. Experimental investigations were carried out in the laboratory and in the coal mine fields for applying the combined arch support theory to large EBZ. The studies found that resin bolts with high tensile strength and good bond force could provide high pretension force with bolt extensible anchorage method in the field. Furthermore, the recently invented torque amplifier could greatly improve the bolt pretension force in poor lithology. The FLAC3D numerical simulation found that the main diffusion sphere of pretension force was only in the free segment zone of the surrounding rock. Further analysis found that the initial load-bearing zone thickness of the combined arch structure in large EBZ could be expressed by the free segment length of bolt. The using of high mechanical property bolts and steel with high pretension force will clearly putting forward the bolt length selection rule based on the combined arch support theory.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.323-329
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• 2014

화력발전소에서 발생되는 플라이애쉬는 콘크리트의 첨가재로 사용되는 것이 석탄회 재활용 방안 중 최선으로 알려져 있다. 이러한 석탄회는 최근 더 이상 매립이 불가능하여 콘크리트에 다량 첨가가 시도되고 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 하이볼륨 플라이애쉬(High Volume Fly Ash: HVFA) 시멘트 콘크리트의 연구분야는 주로 재료적인 분야에 대해서만 수행되어지고 있는 실정이다. 그러나 하이볼륨 플라이애쉬 시멘트 콘크리트의 구조재료로의 적용을 위해서는 탄성계수, 응력-변형률 관계 및 구조 부재 거동 등에 대한 연구가 필수적이다. 이를 위하여 이 논문에서는 플라이애쉬 치환율 0, 35 및 50%, 압축강도 20, 40 및 60 MPa 그리고 인장철근비 2수준을 실험변수로 하여 플라이애쉬 시멘트 철근콘크리트 보 18개를 제작하여 이들의 휨거동을 실험적으로 평가하였다. 실험결과에 의하면 플라이애쉬를 첨가하지 않은 일반 콘크리트(FA=0%)와 35, 50% 플라이애쉬 시멘트 콘크리트 부재의 휨거동은 크게 차이나지 않음을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.39.1-39.1
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• 2010

겨울철 혹한지방에서의 차량운행 또는 여름철 혹서지방에서의 장시간 차량 운행시 차체를 구성하고 있는 강판에는 약 $-50^{\circ}C{\sim}150^{\circ}C$의 온도환경에 처하게 된다. 따라서 이러한 저온 고온 환경하에서 차체 충돌상품성 예측 및 충돌안전 설계를 위해 온도에 따른 차체 강판의 기계적 물성평가가 요구된다. 이를 위해 본 연구에서는 자동차용 충돌부재에 주로 쓰이는 HS440MPa, HS590MPa급 냉연 고장력 강판에 대해 $-60^{\circ}C{\sim}200^{\circ}C$의 온도범위로 저온 고온 인장시험을 수행 하였다. 각각의 인장시험 결과로부터 온도 별 항복강도, 인장강도, 연신율, 가공경화지수 등 기계적 물성 변화를 평가하였다. 저온 고온 인장시험은 ZWICK Z250 만능재료시험기를 사용하였고 KS5호 규격의 인장시편을 사용하였으며, 시편에 충분한 온도를 가하기 위하여 목표온도 도달 후 20분간 유지한 뒤 인장시험을 수행하였다. 인장시험결과 HS440MPa, HS590MPa급 두 강종 모두 온도가 낮아질수록 강도 및 연신율 등이 증가하였고, 온도가 증가할수록 강도 및 연신율 등 기계적 물성이 저하 되었다. 즉, 우리가 주로 평가해왔던 상온($25^{\circ}C$)에 비해 저온 고온 환경하에서는 강판의 기계적 물성 변화가 큰 것을 알 수 있다. 따라서 혹한 또는 혹서 지방 등 온도차이가 큰 운행환경하에서의 차체 강도 및 충돌안전성 확보를 위해 온도에 따른 강판의 정확한 물성평가가 필요하고 차체 설계시 온도에 따른 강도변화를 충분히 고려하여야 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.49-52
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• 2008

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제31권4호
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• pp.288-298
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• 2017

A study of the damage evolution laws for ductile materials was carried out to predict the ductile fracture behavior of a marine structural steel (EH36). We conducted proportional and non-proportional stress tests in the experiments. The existing 3-D fracture strain surface was newly calibrated using two fracture parameters: the average stress triaxiality and average normalized load angle taken from the proportional tests. Linear and non-linear damage evolution models were taken into account in this study. A damage exponent of 3.0 for the non-linear damage model was determined based on a simple optimization technique, for which proportional and non-proportional stress tests were simultaneously used. We verified the validity of the three fracture models: the newly calibrated fracture strain model, linear damage evolution model, and non-linear damage evolution model for the tensile tests of the asymmetric notch specimens. Because the stress evolution pattern for the verification tests remained at mode I in terms of the linear elastic fracture mechanics, the three models did not show significant differences in their fracture initiation predictions.