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상온 및 저온에서의 탄소와 유리섬유/에폭시 복합재료의 계면특성 비교 (Comparison of Interfacial Aspects of Carbon and Glass Fibers/Epoxy Composites by Microdroplet Tests at Low and Room Temperatures)

  • 왕작가;공조엘;김명수;박종만;엄문광
    • 접착 및 계면
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    • 제10권4호
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    • pp.162-168
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    • 2009
  • 극저온 온도에서 최적복합재료물성치의 사전 연구로서, 실온과 저온, 즉 $25^{\circ}C$$-10^{\circ}C$에서 카본 혹은 유리섬유가 함침된 에폭시 복합재료의 계면 물성치가 미세역학인 시험법을 사용하여 평가되었다. 인장과 압축하중 조건에서 저온에서의 기계적인 강성도가 상온에서의 강성도보다 증대하였다. 실온과 저온에서의 계면전단강도가 에폭시 기지의 인성과 겉보기 강성도를 사용하여 상호 비교하였다. 기지의 강성도 향상으로 인해 계면전단강도가 실온보다 저온에서 높게 나타났다. 유리와 카본 섬유의 인장 강도들의 통계적인 분포가 다른 온도의 범위 평가되었고, 이것들은 섬유의 고유결함과 견고함에 의해서 결정된다.

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직조된 탄소, 유리 및 케블라 섬유 복합소재 튜브의 압축하중하에서 파손 메커니즘 분석 연구 (A Study on Failure Mechanisms of Composite Tubes with Woven Fabric Carbon, Glass and Kevlar/epoxy Under Compressive Loadings)

  • 김정석;윤혁진;이호선;권태수
    • 한국철도학회논문집
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    • 제12권4호
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    • pp.590-596
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    • 2009
  • 본 연구에서는 탄소, 유리, 케블라 및 탄소-케블라 하이브리드 섬유로 제작된 원형튜브를 이용하여 각 소재별 에너지 흡수특성과 파손메커니즘을 규명하였다. 이를 위해 각 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압축시험을 수행하였다. 시험결과 탄소섬유 튜브가 가장 에너지 흡수특성이 우수했으며 탄소-케블라 하이브리드 섬유 튜브가 가장 낮은 에너지 흡수율을 보였다. 또한, 각 소재별 에너지 흡수메커니즘을 분석한 결과 탄소 및 유리섬유튜브는 취성파괴 모드로 압축되었다. 또한, 케블라 섬유 튜브는 국부좌굴에 의한 접힘모드가 지배적이고, 탄소와 케블라 하이브리드 섬유 튜브의 경우 단층굽힘과 국부좌굴모드가 혼합되어 나타났다.

부영양 하천의 수질예측을 위한 QUAL2E와 QUAL-NIER 모델의 비교·평가 (Comparative Evaluation of QUAL2E and QUAL-NIER Models for Water Quality Prediction in Eutrophic River)

  • 최정규;정세웅;류재일
    • 한국물환경학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.54-62
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    • 2008
  • It is often believed that a more complex water quality model is better able to simulate reality. The more complex a model, however, the more parameters are involved thus increases the cost and uncertainty of modeling processes. The objective of this study was to compare the performance of two steady-state river water quality models, QUAL2E and QUAL-NIER, that have different complexity. QUAL-NIER is recently developed by National Institute of Environmental Research aiming to enhance the simulation capability of QUAL2E for eutrophic rivers. It is a carbon based model that considers different forms, such as dissolved versus particulate and labile versus refractory, of carbon and nutrients, and the contribution of autochthonous loading due to algal metabolism. The models were simultaneously applied to Nakdong River and their performance was evaluated by statistical verification with field data. Both models showed similar performance and satisfactorily replicated the longitudinal variations of BOD, T-N, T-P, Chl.a concentrations along the river. The algal blooms occurred at the stagnant reaches of downstream were also reasonably captured by the models. Although QUAL-NIER somewhat reduced the magnitude of errors, the hypothesis tests revealed no statistical evidence to justify its better performance. The contribution of autochthonous carbon and nutrient load by algal metabolism was insignificant because the hydraulic retention time is relatively short compare to the time scale of kinetic reactions. The results imply that the kinetic processes included in QUAL-NIER are too complex for the nature and scale of the real processes involved, thus needs to be optimized for improving the modeling efficiency.

TIME-DEPENDENT FRACTURE OF ARTICULAR CARTILAGE: PART 1 - THEORY & VALIDATION

  • 문무성
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1995년도 춘계학술대회
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    • pp.27-33
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    • 1995
  • A time-dependent large deformation fracture theory is developed for application to soft biological tissues. The theory uses the quasilinear viscoelastic theory of Fung, and particularizes it to constitutive assumptions on polyvinyl-chloride (PVC) (Part I) and cartilage (Part II). This constitutive theory is used in a general viscoelastic theory by Christensen and Naghdi and an energy balance to develop an expression for the fracture toughness of the materials. Experimental methods are developed for measuring the required constitutive parameters and fracture data for the materials. Elastic stress and reduced relaxation functions were determined using tensile and shear tests at high loading rates with rise times of 25-30 msec, and test times of 150 sec. The developed method was validated, using an engineering material, PVC to separate the error in the testing method from the inherent variation of the biological tissues. It was found that the the proposed constitutive modeling can predict the nonlinear stress-strain and the time-dependent behavior of the material. As an approximation method, a pseudo-elastic theory using the J-integral concept, assuming that the material is a time-independent large deformation elastic material, was also developed and compared with the time-dependent fracture theory. For PVC. the predicted fracture toughness is $1.2{\pm}0.41$ and $1.5{\pm}0.23\;kN/m$ for the time-dependent theory and the pseudo-elastic theory, respectively. The methods should be of value in quantifying fracture properties of soft biological tissues. In Part II, an application of the developed method to a biological soft tissue was made by using bovine humeral articular cartilage.

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경량벽체의 부착물에 대한 하중저항성 평가방법 개발을 위한 기초적 연구 (The Elementary Study on the Development for Test Methods of Load Resistance about Attachments on the Lightweight Wall)

  • 김상헌;김세환;최수경;서치호
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제19권6호
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    • pp.119-126
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    • 2015
  • 최근 사용자의 다양성을 만족시키기 위한 평면의 가변성에 요구증대와 건축물의 수명증대를 위한 방안으로 공동주택의 구조형식이 기둥식 구조, 무량판 복합구조로 변화하고 있으며 이에 따라 공동주택의 경량벽체의 적용이 요구되고 있다. 이와 함께 벽체에 부착되는 제품의 사용이 급증하면서 이에 따른 경량벽체 부착물에 대한 하중저항성능에 대한 평가방법이 요구되고 있다. 이를 위해 국내에서는 아직 도입되지 않은 경량벽체 부착물에 대한 하중저항성능의 국외 시험방법에 대한 고찰 및 적용을 통하여 국내 실정에 맞는 시험장치를 제안하고 국내 사례조사를 통한 하중기준을 제안하여 경량벽체 부착물에 대한 하중저항성능 평가방법 개발을 위한 기초적인 자료로 제시하였다.

하이브리드섬유보강 고강도콘크리트의 피로거동에 관한 연구 (A Study on the Fatigue behavior of Hybrid Fiber Reinforced High Strength Concrete)

  • 김남욱;최고봉;김한상;배주성
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제9권1호
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    • pp.127-135
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    • 2005
  • 최근들어 콘크리트 구조물이 대형화, 고층화, 장대화 및 특수화 됨에 따라 고강도콘크리트의 사용이 요구되고 있으나 고강도콘크리트는 일반강도콘크리트 보다 취성적인 파괴거동을 나타내고 있다. 따라서 취성적인 파괴 특성을 개선하고 균열성장 저항성을 증진시키기 위하여 ACI 363 위원회에서는 섬유보강콘크리트의 사용을 추천하고 있다. 한편, 교량 및 콘크리트 포장 등은 공용기간중에 적어도 수백만회 이상의 반복하중을 받고 있어 피로하중이 지배적이나 이에 대한 피로거동 및 피로강도의 규명이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 하이브리드섬유보강 고강도콘크리트의 피로거동과 피로강도를 규명하기 위하여 정적 및 피로시험으로부터 구한 반복회수와 중앙처짐과의 관계를 비교분석 하였으며 S-N선도로부터 피로강도식을 제안하였다.

Padding plate 용접구조의 인장 정하중 이력에 의한 용접잔류응력 변화 및 피로강도에의 영향 (Re-distribution of Welding Residual Stress Due to Tensile Pre-load and Its Effects on Fatigue Strength in Padding Plate Weldment)

  • 강성원;김영욱;김화수;김도현
    • 대한조선학회논문집
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    • 제38권4호
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    • pp.75-82
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    • 2001
  • 건조 후 수행하는 수압시험 또는 화물의 적재 등과 같은 정하중은 파랑변동하중에 비하여 선체구조물에 상당히 큰 응력을 유발한다. 이러한 정하중이력에 의하여, 선체구조물의 응력집중으로 인해 피로강도가 문제되는 용접이음부에서는, 재료의 탄소성 거동에 의하여 초기용접잔류응력이 상당히 이완될 것으로 예상된다. 따라서, 이러한 용접이음부의 피로강도를 평가할 때에는 이완된 잔류응력의 영향을 고려하는 것이 보다 합리적이다. 본 연구에서는 선체구조물의 여러 가지 용접형태 중 Padding plate가 용접된 형태에 대하여 정하중이력($0.5{\sigma}Y,\;0.85{\sigma}Y$)에 의한 초기 용접잔류응력의 변화를 측정하며, 잔류응력의 변화가 피로강도에 미치는 영향을 검토한다.

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고속철도교량 하부구조 강성도에 관한 현장실험 (Field Test on the Rigidities of Substructures of High Speed Railway Bridges)

  • 진원종;최은석;곽종원;강재윤;조정래;김병석
    • 한국철도학회논문집
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    • 제9권1호
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    • pp.118-124
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    • 2006
  • SThe rigidities of bridge substructures are the important data in the rail-bridge interaction analysis in Korean High -Speed Railway. This experimental study is being performed because of followings. 1) More correct longitudinal stiffness of the structure including substructure should be considered in the calculation of stresses in rails. 2) There are many uncertainties in the design and construction of the piers and foundations. 3) Actual guideline for the rigidities of piers and foundations in the design is necessary. 4) Measurement on the rigidity of pier according to the types of piers, foundations and soil-conditions is needed. Curve for estimating the total rigidity of substructure will be obtained through this and further experimental studies. It may be used in the analysis of Korean High-Speed Railway bridge and then, longitudinal stresses in the rails can be estimated more accurately. One pair of piers, which consist of pot-bearing for fixed support and pad-bearing for movable support, are loaded by steel frame devices with steel wire ropes and hydraulic jack. The responses which are measured at each loading stages in those field tests are displacements and tilted angles on the top and bottom of piers. This study is being performed testing and analysis about several piers in the construction field.

입도 및 함수비 조건에 따른 철도 노반 재료의 영구침하거동 요소시험평가 (Laboratory Test for Permanent Settlement Behavior of Geo-materials used in Railway Considering Grain size distribution and Water content)

  • 이성진;이일화;이수형;엄기영
    • 한국철도학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.354-362
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    • 2015
  • 콘크리트궤도의 경우, 허용침하기준이 30mm 이하로 매우 엄격하게 관리되기 때문에, 궤도 하부의 토공노반(강화노반, 상부노반, 하부노반)의 침하에 대한 관리가 필수적으로 요구되고 있다. 이를 위해서는 먼저 이들 노반 재료의 침하특성에 대해 보다 정확한 이해와 자료의 축적이 우선되어야 할 것이다. 이에 본 연구에서는 노반 재료를 대상으로 대형 오이도미터시험과 삼축압축시험을 통해 여러 입도조건, 함수비 변화조건, 반복하중 조건 등에 의한 장기침하특성을 평가하였다. 강화노반 재료가 설계기준에 적합하게 조성될 경우, 열차하중 하에서 발생되는 침하는 매우 적었다. 한편, 노반재료의 경우 일정 하중 하에서 함수비가 증가할 때, 입도조건에 따라 침하 발생량이 매우 크게 발생할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

다축하중이 작용하는 방진고무부품 피로손상 파라미터 결정에 관한 연구 (Study on the Determination of Fatigue Damage Parameter for Rubber Component under Multiaxial Loading)

  • 문성인;우창수;김완두
    • Elastomers and Composites
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    • 제47권3호
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    • pp.194-200
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    • 2012
  • 고무재료는 배합조건에 따라 기계적 거동이 다르기 때문에 피로수명평가를 위해 부품소재에 대한 물성데이터 확보가 선행되어야 한다. 그러나 모든 종류의 배합조건을 고려하여 표준화된 재료물성을 확보하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 최소한의 제한된 실험으로부터 피로수명평가를 위한 입력물성을 선택하기 위한 방법을 제시하였으며, 피로수명 평가를 위한 최적 피로손상 파라미터를 결정하였다. 이러한 결과를 활용하여 부품의 피로수명 평가결과와 내구시험결과를 비교한 후, 본 연구에서 제안된 피로수명 평가절차의 타당성을 검토하였다.