• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.173-190
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• 2022

With the development of spatial structures, the joints are becoming more and more complex to connect tubular members of spatial structures. In this study, an approach is proposed to establish high-efficiency finite element model of multiplanar KTX-joint with the weld geometries accurately simulated. Ultimate bearing capacity the KTX-joint is determined by the criterion of deformation limit and failure mechanism of chord wall buckling is studied. Size effect of fillet weld on the joint ultimate bearing capacity is preliminarily investigated. Based on the validated finite element model, a parametric study is performed to investigate the effects of geometric and loading parameters of KT-plane brace members on ultimate bearing capacity of the KTX-joint. The effect mechanism is revealed and several design suggestions are proposed. Several simple reinforcement methods are adopted to constrain the chord wall buckling. It is concluded that the finite element model established by proposed approach is capable of simulating static behaviors of multiplanar KTX-joint; chord wall buckling with large indentation is the typical failure mode of multiplanar KTX-joint, which also increases chord wall displacements in the axis directions of brace members in orthogonal plane; ultimate bearing capacity of the KTX-joint increases approximately linearly with the increase of fillet weld size within the allowed range; the effect mechanism of geometric and loading parameters are revealed by the assumption of restraint region and interaction between adjacent KT-plane brace members; relatively large diameter ratio, small overlapping ratio and small included angle are suggested for the KTX-joint to achieve larger ultimate bearing capacity; the adopted simple reinforcement methods can effectively constrain the chord wall buckling with the design of KTX-joint converted into design of uniplanar KT-joint.

• 터널과지하공간
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• 제16권1호
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• pp.58-72
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• 2006

암반구조물의 규모가 점차 대형화됨에 따라 암반이 자유면에 노출되는 확률이 높아지고 있으며, 최근 들어 지진이나 발파, 고속철도의 운행에 의한 진동 등으로 야기되는 동적 하중의 발생빈도가 증가하는 추세이므로 동적 하중조건 하에서 암반 불연속면의 거동 특성 파악을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 자유면에 노출된 블록의 동적 거동을 모사할 수 있도록 경사면 진동대 시험장비를 제작하였고, 다양한 동적 하중 조건하에서 편평한 화강암 절리면의 마찰 거동 특성을 분석하였다. 경사시험을 통해서 구한 한계 경사각과 진동하중 하에서의 임계가속도로부터 역산한 정적 마찰각을 비교한 결과 동하중 하에서 정적마찰각이 $4.5\~8.2^{\circ}$ 정도 낮게 산정되는 경향을 보였다. 이론적인 암석 블록의 마찰 거동을 표현하는 블록 거동 프로그램을 작성하고, 진동하중에 의해 미끄러지는 암석 블록의 가속도 및 변위 계측결과를 개발된 프로그램에 의한 결과와 비교하여 암석 절리면의 동적 마찰각을 산정하였는데 동적 마찰각 역시 한계 경사각에 비해 $2.0\~7.5^{\circ}$ 정도 감소하는 결과를 얻었다. 동하중 하에서 측정된 정적 마찰각과 동적 마찰각은 가해진 가속도의 크기나 진폭 등의 하중 특성과 기하조건에 따라 달라지는 경향을 보였다. 개별요소 프로그램을 이용하여 진동대 시험을 모사하였는데, 계측결과 및 개발된 프로그램에 의한 결과와 비교적 잘 일치하였다. 진동대 시험에 의한 동적, 정적 마찰각은 직접전단시험에 의한 기본 마찰각보다 현저히 작게 산정되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.59-65
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• 2009

프리캐스트 콘크리트 세그먼트 공법은 품질관리가 용이하고 비용 및 공사기간을 단축할 수 있으나 각 세그먼트의 조립으로 인한 접합부의 응력집중 및 큰 변위로 인해 구조적으로 불리한 거동을 보여 많은 장점에도 불구하고 폭넓은 적용에 있어 그 한계가 발생한다. 이에 본 연구에서는 구조 성능이 개선된 프리캐스트 세그먼트 접합부를 제안하고 실험을 통하여 균열 및 파괴양상, 변형률, 최대하중, 변위 연성도의 측면에서 제안한 접합부의 구조 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 시공성 및 구조성능을 고려하여 전단키 및 포스트텐션, 강봉 등의 적용여부를 변수로 한 접합부를 제안하고 이에 대해 정적 재하 실험을 수행하였다. 실험 결과, 전단키 및 포스트텐션을 적용한 SGSP 실험체는 최대하중의 측면에서 일체형 실험체에 비해 약 86%에 준하는 내력을 보였으며 연성 측면에서는 일체형 실험체의 연성 능력 이상의 연성거동을 보임으로써 제안한 접합부의 개선된 구조성능 및 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권3호
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• pp.26-37
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• 2018

한국항공우주연구원에서는 지구관측을 위한 고해상도 영상 및 이미지 촬영을 위해 6U급 초소형 위성 HiREV를 개발하였다. 6U급 초소형 위성은 1U/3U급 초소형 위성에 비하여 부피가 크기 때문에 1차 고유 진동수가 상대적으로 낮으며, 구조적 하중에 의한 큰 응력과 변형량이 생길 수 있어 구조 해석을 통한 검증이 필요하다. 본 논문에서는 임무 탑재체를 탑재하고 구조적 문제점을 보완하기 위한 6U급 HiREV 위성의 구조체 설계에 대해서 설명하였고 가속도 하중 해석, 모달 해석, 랜덤 진동 해석 등의 구조 해석을 수행하였으며, 6U급 HiREV의 구조체 설계가 구조적으로 안정성 있게 설계되었음을 입증하였다. 이러한 결과들은 향후 국내에서 다양한 임무에 적용될 6U급 초소형 위성의 구조체 개발 시 유용한 참고자료가 될 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1811-1820
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• 2010

실제 대부분의 공학 문제들은 크고 작은 비선형성을 내포한다. 구조물의 최적설계 과정에서는 다수의 구조물 사이에 발생하는 접촉이나 비선형 물성치를 가지는 재료, 또는 대변형을 고려해야만 한다. 그러나 민감도 계산이 고가이기 때문에 비선형성을 최적화에 고려하는 것은 매우 어렵다. 따라서 비선형 정적 반응 위상최적설계를 위하여 등가하중법을 사용한다. 등가하중이란 비선형 해석에서 유발되는 반응장과 동일한 반응장을 유발하는 선형 정적하중이다. 등가하중법은 치수/형상최적설계를 위하여 연구되어 왔다. 위상최적설계는 치수/형상최적설계에 비하여 설계변수가 많기 때문에 기존의 등가하중법을 그대로 적용할 수 없기 때문에 위상최적설계를 위하여 등가하중법을 확장하고 수정한다. 간단한 예제를 통하여 등가하중법을 이용한 위상최적설계 결과가 수치적으로 도출한 결과와 유사함을 보이고 실제 공학 예제의 위상최적설계를 통하여 기존의 선형 정적 위상최적설계와 결과를 비교한다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.188-197
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• 2012

Recently, aluminum ships are constructed more than ever because of the environmental pollution generated by FRP (Fiber Reinforced Plastic) ships. In particular, FRP ships have been replaced by the Aluminum ships. The forming process of the curved aluminum plate has been performed only by labor works without systematic technique. Therefore, it is difficult to construct the aluminum ship that the design satisfies both required propulsion performance and hull design. Present study introduces a MPSF (Multi Point Stretching Forming) that is a flexible manufacturing technique to form large sheet panels of doubly curvature. The hull pieces are stretch-formed over the MPSD (multi-point stretching die) generated by the punch element matrix. In this study, MPSF is applied to deform the doubly curved surfaces of aluminum ship. The forming system including FEA (finite element analysis) of the processes for stretching the plate were carried out by static implicit analysis is suggested. Residual deformation of the surface is modeled by an elasto-plastic contact phenomena while the forming process is simulated by FEA. Finally, the proposed system is also validated, comparing the deformed shape by MPSF with that of object surfaces.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.479-479
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• 2011

Flexible inverters based on complementary thin-film transistor (CTFTs) are important because they have low power consumption and other advantages over single type TFT inverters. In addition, integrated CTFTs in flexible electronic circuits on low-cost, large area and mechanically flexible substrates have potentials in various applications such as radio-frequency identification tags (RFIDs), sensors, and backplanes for flexible displays. In this work, we introduce flexible complementary inverters using pentacene and amorphous indium gallium zinc oxide (IGZO) for the p-channel and n-channel, respectively. The CTFTs were fabricated on polyimide (PI) substrate. Firstly, a thin poly-4-vinyl phenol (PVP) layer was spin coated on PI substrate to make a smooth surface with rms surface roughness of 0.3 nm, which was required to grow high quality IGZO layers. Then, Ni gate electrode was deposited on the PVP layer by e-beam evaporator. 400-nm-thick PVP and 20-nm-thick ALD Al2O3 dielectric was deposited in sequence as a double gate dielectric layer for high flexibility and low leakage current. Then, IGZO and pentacene semiconductor layers were deposited by rf sputter and thermal evaporator, respectively, using shadow masks. Finally, Al and Au source/drain electrodes of 70 nm were respectively deposited on each semiconductor layer using shadow masks by thermal evaporator. Basic electrical characteristics of individual transistors and the whole CTFTs were measured by a semiconductor parameter analyzer (HP4145B, Agilent Technologies) at room temperature in the dark. Performance of those devices then was measured under static and dynamic mechanical deformation. Effects of cyclic bending were also examined. The voltage transfer characteristics (Vout- Vin) and voltage gain (-dVout/dVin) of flexible inverter circuit were analyzed and the effects of mechanical bending will be discussed in detail.

• 열처리공학회지
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• 제27권6호
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• pp.281-287
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• 2014

Microstructural and mechanical characteristics of Al-6Si-2Cu alloy for engine mount bracket prepared by gravity casting (as-cast) and die-casting (as-diecast) process have been investigated. For the microstructural characterization, the inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and electron probe microanalysis (EPMA) analyses are conducted. For the intermetallic phases, the X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS) are also conducted with quantitative and qualitative analysis. Micro Vickers hardness and static tensile test are achieved in order to measure mechanical properties of alloys. Secondary dendrite arm spacing (SDAS) of as-cast and as-diecast show 37um and 18um, respectively. A large amount of coarsen eutectic Si, $Al_2Cu$ intermetallic phase and Fe-rich phases are identified in the Al-6Si-2Cu alloy. Mechanical properties of gravity casting alloy are much higher than those of die-casting alloy. Especially, yield strength and elongation of gravity casting alloy show 2 times higher than die-casting alloy. After shot peening, shot peening refined the surface grains and Si particles of the alloys by plastic deformation. The surface hardness value shows that shot peening alloy has higher value than unpeening alloy.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.93-101
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• 2024

Code-compliant seismic design should be essentially applied to realize the so-called emulative performance of precast concrete (PC) lateral force-resisting systems, and this study developed simple procedures to design precast industrial buildings with intermediate precast bearing wall systems considering both the effect of seismic and blast loads. Seismic design provisions specified in ACI 318 and ASCE 7 can be directly adopted, for which the so-called 1.5S_y condition is addressed in PC wall-to-wall and wall-to-base connections. Various coupling options were considered and addressed in the seismic design of wall-to-wall connections for the longitudinal and transverse design directions to secure optimized performance and better economic feasibility. On the other hand, two possible methods were adopted in blast analysis: 1) Equivalent static analysis (ESA) based on the simplified graphic method and 2) Incremental dynamic time-history analysis (IDTHA). The ESA is physically austere to use in practice for a typical industrial PC-bearing wall system. Still, it showed an overestimating trend in terms of the lateral deformation. The coupling action between precast wall segments appears to be inevitably required due to substantially large blast loads compared to seismic loads with increasing blast risk levels. Even with the coupled-precast shear walls, the design outcome obtained from the ESA method might not be entirely satisfactory to the drift criteria presented by the ASCE Blast Design Manual. This drawback can be overcome by addressing the IDTHA method, where all the design criteria were fully satisfied with precast shear walls' non-coupling and group-coupling strength, where each individual or grouped shear fence was designed to possess 1.5S_y for the seismic design.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.23-31
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• 2007

건설여건의 변화에 따라 교량구조물의 급속시공에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이 논문에서는 하부구조에서 교각의 프리캐스트화를 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 교각 설계의 가장 주요한 항목이 내진성능의 확보에 있다. 7개의 프리캐스트 교각을 제작하였고 주요 실험변수는 긴장재의 양, 프리스트레스트의 크기, 이음부의 위치 및 수로 설정하였다. 실험결과 축방향으로 도입되는 프리스트레스에 의해 작은 횡변위하에서는 일부 손상이 발생하여도 변형의 복원력을 발휘하였지만 소성힌 지구간의 손상이 많은 경우에는 이러한 복원력이 효과를 발휘하지 못하는 것을 확인하였다. 실험을 통해 관찰된 손상의 형태로부터 판단할 때 조립식 교각의 이음부 설계는 기초부와 교각부 사이의 이음부에 대해서 실시되어야한다. 축방향 긴장재의 양은 RC 교각과 강재비를 일치시키는 것은 지나친 설계가 될 수 있고 주어진 하중조건에 대한 P-M 상관도를 만족시키는 수준에서 결정되어야 한다. 변위연성도 평가를 볼 때 프리캐스트 교각에서 횡철근비는 현재의 철근 콘크리트 교각과 동일한 수준에서 확보되어야 요구연성도를 만족할 수 있다. 에너지 소산능력은 강재비가 증가함에 따라 향상되었고 이음부의 수가 많은 경우가 다소 뛰어난 능력을 발휘하였다.