• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.425-434
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• 2019

연약지반이 두껍고 다양한 지층으로 구성된 지역에 건설되는 단일형 현장타설말뚝 교량은 다양한 지층을 통해서 단일형 말뚝으로 입력되는 지반운동에 대해서 내진안전성을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 설계지반운동에 부합되는 다수의 인공합성지진을 생성하여 이를 암반의 입력지반으로 하여 지반해석을 수행하여 각 지층에서의 지반가속도이력을 산정하였다. 이 가속도이력을 이용하여 각 지층의 지반을 등가스프링으로 모델화하고, 각 지층에서의 가속도시간이력을 입력지반운동으로 하는 다지점 가진 지진해석을 수행하였다. 연약층의 비선형거동특성으로 입력지반운동의 세기는 크게 증폭되지 않아서 교량은 탄성영역 내에서 거동하였다. 한편, 특정 지층에서 산정된 가속도이력을 모든 지반스프링에 동시에 입력하면 응답이 감소하였다. 따라서, 다지점가진 해석을 수행하지 않으면 이러한 형식의 교량의 내진성능을 과대평가할 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제28권6호
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• pp.745-760
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• 2021

Dynamic buckling of structure is one of the failure modes that needs to be considered since it may result in catastrophic failure of the structure in a short period of time. For a thin fiber-reinforced polymer (FRP) plate under compression, buckling is an inherent hazard which will be intensified by the existence of defects like holes, cracks, and delamination. On the other hand, the growth of the delamination is another prime concern for thin FRP plates. In the current paper, reinforcing the plates against buckling is realized by using SMA wires in the form of stitches. A numerical framework is proposed to simulate the dynamic instability emphasizing the effect of the SMA stitches in suppressing delamination growth. The suggested algorithm is more accurate than the other methods when considering the transformation point of the SMA wires and the modeling of the cohesive zone using simple and yet reliable technique. The computational design of the method by producing the line by line orders leads to a simple algorithm for simulating the super-elastic behavior. The Lagoudas constitutive model of the SMA material is implemented in the form of user material subroutines (VUMAT). The normal bilinear spring model is used to reproduce the cohesive zone behavior. The nonlinear finite element formulation is programmed into FORTRAN using the Newmark-beta numerical time-integration approach. The obtained results are compared with the results obtained by the finite element method using ABAQUS/Explicit solver. The obtained results by the proposed algorithm and those by ABAQUS are in good agreement.

• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.226-232
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• 2021

본 논문에서는 전개장치용 복합재료 테이프 스프링 개발을 위해 테이프 스프링의 설계, 해석, 제작 및 기계적 특성을 검토하였다. 이를 위해 다양한 복합재료 소재를 선정하고 3개의 적층 패턴에 따라 제작하여 굽힘 시 파손여부를 구조해석과 실험적으로 검토하였다. 이중 파손이 발생하지 않고 잘 굽혀지는 소재와 적층 패턴을 선정하였다. 이렇게 확보된 정보를 이용해 전개구조물용 테이프 스프링을 개발하고 4점 굽힘 시험을 통해 구조적인 특성을 검토하였다. 시험 결과로부터 굽힘과 펴짐에 따라 모멘트-회전 곡선에서 테이프 스프링 고유의 비선형 히스테리시스 현상이 적절히 구현됨을 확인하였다. 따라서 복합재료 테이프 스프링이 적절히 개발된 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.3-16
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• 1999

현재 국내에서는 부유식 구조물을 이용하여 소각로 및 담수화 공장을 해상에 축조하는 BMP(Barge Mounted Plant) 시스템에 관한 연구를 수행중에 있다(한국기계연구원 1997). 본 논문에서는 이러한 BMP의 계류 돌핀(mooring dolphin) 구조물하부의 말뚝기초의 거동을 모델하는 기법에 관하여 다루었다. 지반-말뚝계의 축하중 및 횡하중에 대한 거동은 지반을 비선형 스프링으로 모델하고 말뚝을 일축부재 및 보로 모델하여 유한차분적으로 해를 구하는 비선형 지반반력해석을 수행한다. 이러한 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 등가강성을 산정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 거제도 주변 해역을 대상으로 지반조사를 수행하였고 이를 토대로 지반의 깊이에 따른 축방향 및 횡방향 하중전이 관계를 도출하였다. 그리고 돌핀하부의 말뚝에 대하여 축하중 및 횡하중에 대한 지반반력해석을 수행하였다. 이러한 해석과정을 통하여 대상지역에 적합한 말뚝의 관입깊이 및 단면을 합리적으로 산정할 수 있었다. 결국 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 강성을 모델함으로써, 지반조건을 고려하여 돌핀구조물의 동적해석을 합리적으로 수행할 수 있었다. 해석결과 지반-말뚝계의 강성을 고려할 경우에는 강체로 고려한 경우에 비하여 변위 진폭이 상당히 크게 나타났다. 그리고 돌핀의 케이싱 상부의 모멘트가 더 크게 나타나고 해저지표 말뚝두부에 전달되는 모멘트는 더 작게 나타남을 알 수 있었다.

• Computers and Concrete
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• 제3권1호
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• pp.65-77
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• 2006

This study reports the details of the finite element analysis of eleven shear critical partially prestressed concrete T-beams having steel fibers over partial or full depth. Prestressed concrete T-beams having a shear span to depth ratio of 2.65 and 1.59 and failing in the shear have been analyzed using 'ANSYS'. The 'ANSYS' model accounts for the nonlinear phenomenon, such as, bond-slip of longitudinal reinforcements, post-cracking tensile stiffness of the concrete, stress transfer across the cracked blocks of the concrete and load sustenance through the bridging of steel fibers at crack interface. The concrete is modeled using 'SOLID65'-eight-node brick element, which is capable of simulating the cracking and crushing behavior of brittle materials. The reinforcements such as deformed bars, prestressing wires and steel fibers have been modeled discretely using 'LINK8' - 3D spar element. The slip between the reinforcement (rebar, fibers) and the concrete has been modeled using a 'COMBIN39'-non-linear spring element connecting the nodes of the 'LINK8' element representing the reinforcement and nodes of the 'SOLID65' elements representing the concrete. The 'ANSYS' model correctly predicted the diagonal tension failure and shear compression failure of prestressed concrete beams observed in the experiment. The capability of the model to capture the critical crack regions, loads and deflections for various types of shear failures in prestressed concrete beam has been illustrated.

• 한국수산과학회지
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• 제43권2호
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• pp.159-168
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• 2010

This paper presents a mathematical model and simulation method for investigating the performance of set net systems and fish cage systems influenced by currents and waves. Both systems consist of netting, mooring ropes, a floating collar and sinkers. The netting and ropes were considered flexible structures and the floating collar was considered an elastic structure. Both were modeled on a mass-spring model. The structures were divided into finite elements and mass points were placed at the mid-point of each element, and the mass points were connected by mass-less springs. Each mass point was subjected to external and internal forces and the total force was calculated at every integration step. An implicit integration scheme was used to solve the nonlinear dynamic system. The computation method was applied to dynamic simulation of actual systems simultaneously influenced by currents and waves in order to evaluate their practicality. The simulation results improved our understanding of the behavior of the structure and provided valuable information concerning the optimized design of set net and fish cage systems exposed to an open ocean environment.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권10호
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• pp.195-201
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• 2005

A laterally driven electromagnetic microactuator (LaDEM) is presented, and a micro-optical switch is designed and fabricated as a possible application. LaDEM provides parallel actuation of the microactuator to the silicon substrate surface (in-plane mode) by the Lorentz force. Poly-silicon-on-insulator (Poly-SOI) wafers and a reactive ion etching (RIE) process were used to fabricate high-aspect-ratio vertical microstructures, which allowed the equipment of a vertical micro mirror. A fabricated arch-shaped leaf spring has a thickness of $1.8{\mu}m$, width of $16{\mu}m$, and length of $800{\mu}m$. The resistance of the fabricated structure fer the optical switch was approximately 5$\Omega$. The deflection of the leaf springs increases linearly up to about 400 mA and then it demonstrates a buckling behavior around the current value. Owing to this nonlinear phenomenon, a large displacement of $60{\mu}m$ could be measured at 566 mA. The displacement-load relation and some dynamic characteristics are analyzed using the finite element simulations.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.63-69
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• 1998

회전축계가 거동시 지진하중을 받을때의 응답 거동을 조사하였다. 지진과 기동으로 인하여 회전축계가 불안정하다면, 과다한 진동이 발생할 뿐만 이니라 회정지계의 회전자가 고정자와 부딪혀 기계 성능을 발휘하지 못하게 할 것이다. 그래서 면진장치를 갖춘 기초에 지진동이 작용할 때에, 회전축계의 응답을 모사하였다. 거동시 회전축계의 과도 응답을 얻기 위하여 우선 회전축계의 운동방정식을 유도 하였다. 유도한 운동방정식은 비선형이어서 Runge-Kutta 수치해석법을 이용하여 응답을 계산하였으며, 기동 운전모드에 따른 거동뿐만 아니라 면진스프링의 강성을 매개변수로 취하여 회전축계의 응답거동을 고찰하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.251-256
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• 2012

고속철도 자갈궤도에서 궤도틀림을 체계적이고 효율적으로 관리하기 위해서는 뜬 침목구간에서 차량이 궤도에 미치는 동하중의 특성을 파악할 필요가 있으며 이를 위해서는 뜬 침목을 고려한 차량과 궤도의 동적 상호작용해석기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 초기 레일의 처짐이 없는 경우 궤광자중에 의하여 발생한 레일처짐(궤도틀림)과 처진 침목과 자갈도상간의 침목 들뜸량을 계산할 수 있는 해석기법을 개발하였고, 궤도틀림과 침목 들뜸량을 동시에 고려할 수 있는 차량과 궤도의 해석기법을 개발하였다. 본 해석기법의 타당성은 타문헌에서 제시한 해석결과와 비교를 통하여 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.663-672
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• 2014

최근, 모듈러 구조 시스템은 공기를 단축시킬 수 있는 장점으로 인해 건설 현장에 적용되고 있다. 모듈러 구조시스템은 단위 모듈로 구성되며, 모듈과 모듈의 볼트접합을 위해 보-기둥 접합부에 개구부를 가공하게 된다. 일반적으로 모듈러 구조시스템은 기존 철골모멘트골조와 유사한 하중전달체계를 가지는 것으로 가정하여 설계된다. 이와 같은 설계 가정의 타당성을 확보하기 위해, 단위 모듈의 보-기둥 접합부에 대한 회전 성능이 파악되어야 한다. 본 연구에서는 개구부의 구조적 영향이 고려된 접합부의 회전성능을 파악하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과 단위모듈은 충분한 변형능력을 가지고 안정적인 이력거동을 하는 것으로 나타났으며, 단위모듈의 접합부는 부분강접 접합부로 분류되었다. 또한 본 연구에서는 단위 모듈의 비선형 골조 해석을 위한 간단한 스프링 모델을 개발하였으며, 단위 모듈의 비선형 이력 거동을 구현하기 위해 Ramberg-Osgood 이력 모델을 제시하였다.