• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권5호
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• pp.539-550
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• 2022

A detailed experimental program was conducted to investigate the flexural behavior of ultra high performance concrete (UHPC) beams reinforced with high strength steel (HSS) rebars with a specified yield strength of 600 MPa via direct tensile test and monotonic four-point bending test. First, two sets of direct tensile test specimens, with the same reinforcement ratio but different yield strength of reinforcement, were fabricated and tested. Subsequently, six simply supported beams, including two plain UHPC beams and four reinforced UHPC beams, were prepared and tested under four-point bending load. The results showed that the balanced-reinforced UHPC beams reinforced with HSS rebars could improve the ultimate load-bearing capacity, deformation capacity, ductility properties, etc. more effectively owing to interaction between high strength of HSS rebar and strain-hardening characteristic of UHPC. In addition, the UHPC with steel rebars kept strain compatibility prior to the yielding of the steel rebar, further satisfied the plane-section assumption. Most importantly, the crack pattern of the UHPC beam reinforced with HSS rebars was prone to transform from single main crack failure corresponding to the normal-strength steel, to multiple main cracks failure under the condition of balanced-reinforced failure, which validated by the conclusion of direct tensile tests cooperated with acoustic emission (AE) source locating technique as well.

• 한국정밀공학회지
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• 제11권4호
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• pp.58-68
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• 1994

An equilibrium approach is suggested as an effective tool for the analysis of sheet metal forming processes on the basis of force balance together with geometric relations and plasticity theroy. In computing a force balance equation, it is required to define a geometric curve approximating the shape of the sheet metal at any step of deformation from the geometric interaction between the die and the deforming sheet. Then the geometic informations for contacting and non-contacting sections of the sheet metal such as the number and length of both non-contact region, contact angle, and die radius of contact section are known from the geometric forming curve and utilized for optimization by force balance equation. In computation, the sheet material is assumed to be of normal amisotropy and rigid-phastic workhardening. It has been shown that there are good agreements between the equilibrium approach and FEM computation for the benchmark test example and auto-body panels whose sections can be assumed in plane-strain state. The proposed equilibrium approach can thus be used as a robust computational method in estimating the forming defects and forming severity rather quickly in the die design stage.

• 한국정밀공학회지
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• 제12권3호
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• pp.42-52
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• 1995

An UBET(Upper Bound Elemental Techniquel) program has been developed to analyze forging load, die-cavity filling and effective strain distribution for flashless non-axisymmetric forging. To analyze the process easily, it is suggested that the deforma- tion is divided into two different parts. Those are axisymmetric part in corner and plane- strain part in lateral. The total power consumption is minimized through combination of two deformation parts by building block method, form which the upper-bound forging load, the flow pattern, the grid pattern, the velocity distribution and the effective strain are deter- mined. To show the merit of flashless forging, the results of flashless and flash-forging processes are compared through theory and experiment. Experiments have been carried out with plasticine billets at room temperature. The theoretical predictions of the forging load and the flow pattern are in good agrement with the experimental results.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.81-88
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• 2022

The paper introduces an experimental program for the newly developed vertical joints between Precast Concrete (PC) walls to improve their in-plane shear capacity. Compared to the existing vertical joints, two types of vertical joints were developed by increasing the transverse reinforcement ratio and improving frictional force at the joint interface. A total of four specimens including the Reinforced Concrete (RC) wall and PC walls with developed vertical joints were designed and constructed. The constructed specimens were experimentally investigated through monotonic shear tests. The observed damage, load-deformation relationship, strain and strength are investigated and compared with the cases of RC wall specimen. Experimental results indicate that the maximum force and initial stiffness of the PC wall with proposed vertical joints were decreased by comparing with those of RC wall. However, the ultimate displacement increased by up to 217.30% compared to the RC wall specimen. In addition, brittle failure did not occurred and relatively few cracks and damages occurred.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.277-293
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• 2024

Shored Mechanically Stabilized Earth (SMSE) walls are types of soil retaining structures that increase soil stability under static and dynamic loads. The damage caused by an earthquake can be determined by evaluating the probabilistic seismic response of SMSE walls. This study aimed to assess the seismic performance of SMSE walls and provide fragility curves for evaluating failure levels. The generated fragility curves can help to improve the seismic performance of these walls through assessing and controlling variables like backfill surface settlement, lateral deformation of facing, and permanent relocation of the wall. A parametric study was performed based on a non-linear elastoplastic constitutive model known as the hardening soil model with small-strain stiffness, HSsmall. The analyses were conducted using PLAXIS 2D, a Finite Element Method (FEM) program, under plane-strain conditions to study the effect of the number of geogrid layers and the axial stiffness of geogrids on the performance of SMSE walls. In this study, three areas of damage (minor, moderate, and severe) were observed and, in all cases, the wall has not completely entered the stage of destruction. For the base model (Model A), at the highest ground acceleration coefficient (1 g), in the moderate damage state, the fragility probability was 76%. These values were 62%, and 54%, respectively, by increasing the number of geogrids (Model B) and increasing the geogrid stiffness (Model C). Meanwhile, the fragility values were 99%, 98%, and 97%, respectively in the case of minor damage. Notably, the probability of complete destruction was zero percent in all models.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.301-307
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• 2015

결합 기반 페리다이나믹 모델을 통해 다양한 동적취성파괴 현상을 해석할 수 있었지만, 결합 기반 모델은 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 여러 한계를 보여왔다. 특히 결합 기반 모델은 각 결합들이 서로 독립적으로 작용하도록 가정하였기 때문에 3차원 모델에서 포아송비가 1/4로 고정되며 전단 변형이 표현되지 못하고 체적 변형만이 모사되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통한 동적취성파괴 해석을 제시한다. 상태 기반 모델은 일종의 일반화된 페리다이나믹 모델로서 일반적인 재료 구성모델로부터 직접 페리다이나믹 재료 모델을 구성한다. 또한 연결된 모든 결합의 변형을 통해 각 절점의 재료 응답이 결정되기 때문에 체적 및 전단 변형이 모두 표현된다. 본 논문에서는 선형 탄성체에 대해서 상태 기반 평면 응력 페리다이나믹 모델을 소개하고 상태 기반 모델에 적합한 손상 모델에 대해 논의한다. 페리다이나믹 비국부 영역을 축소시키는 $\delta$-수렴성 연구를 통해 동적파괴 모델을 검증하고 상태 기반 모델이 동적 균열 전파를 모델링하는데 적합함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권5호
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• pp.363-372
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• 2020

고 변형률 속도에 대한 소재의 동적 압축 물성은 고속 충돌 및 고속 성형 등 동적 환경에서의 유한요소 해석의 신뢰성 향상을 위해 필수적이다. 일반적으로 고 변형률 속도에 대한 소재의 동적 압축 물성은 SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar) 장비를 통해 획득 가능하다. 본 연구에서는 최근 무인 항공기에 확대 적용되고 있는 Woven type CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 소재에 대한 충돌 해석에 대응하기 위해 SHPB 장비를 활용하여 해당 소재의 동적 압축 물성을 획득하였다. 또한 Pulse shaper를 활용하여, Elastic-brittle 특성을 지니는 소재에 대한 일정한 변형률 속도 확보 및 실험 데이터에 대한 신뢰도를 향상시켰다. CFRP 소재의 경우 방향 별 기계적 물성이 다른 이방성 소재이므로 두께 방향과 면내 방향 시편을 제작하여 각각 실험을 수행하였다. SHPB 실험 결과 면내 방향 시편의 경우 일정한 변형률 속도 영역에 도달하기 전, 시편의 파단이 발생하여 데이터의 재현성 및 신뢰성 확보에 어려움이 있는 반면, 두께 방향의 시편의 경우 시편 전·후면 응력일치도가 우수하여 데이터 신뢰도가 높으며, 일정한 변형률 속도 영역을 획득할 수 있다. LS-dyna를 활용한 유한요소해석을 통해, 압력봉으로부터 측정되는 데이터는 시편과 압력봉의 변형에 의해 변형률이 과도하게 예측되는 것을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.559-573
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• 2007

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판을 서로 용접에 의해 연결한 구조물로서 많은 양의 용접을 피할 수 없다. 강바닥판의 횡리브 복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내 면외 변형이 작용하기 때문에 종리브-횡리브 복부판-데크플레이트 교차부 및 횡리브복부판 컷아웃(슬릿)부에서 응력집중 현상이 두드러지게 발생하게 된다. 본 연구에서는 강바닥판 구조형식의 피로성능 향상 효과가 큰 교차부에 스캘럽을 두지 않는 동시에 종리브 내부에 횡리브 복부판면과 일치되게 다이아프램을 설치하면 컷아웃부 및 교차부에서의 응력집중 감소효과가 크며, 특히 다이아프램의 설치가 컷아웃부에서의 응력집중 감소효과에 큰 영향을 미치고 있는 연구결과를 바탕으로 다이아프램 상하부면 곡률반경을 대상으로 매개변수해석을 수행한 결과 피로성능에 영향이 큰 응력집중 감소효과가 큰 최적 다이아프램형상을 도출하였다. 또한 최적 다이아프램 형상을 바탕으로 피로성능 향상에 유리한 다이아프램 최적 설치위치를 도출하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권2호
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• pp.88-104
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• 1988

이차원의 유한요소법을 이용하여 axisymmetric R-$\theta$system으로 나누어서 정상과 부하추종 운전시에 핵연료 페렛트와 피복관의 열역학적 거동을 분석하기 위해서 FURA전산코드를 개발하였다. 온도분포와 내부압력을 정확히 계산하기 위해서 페렛트와 피복관의 변형과 핵분열의 기체방출을 전체 핵연료봉 길이로 고려하였다. 열역학적 평 형방정식을 얻기 위해서 Galerkin's Technique과 가상일의 원리를 사용하였고 역학적 해석을 위해서 탄성-소성, 크리프뿐만아니라 스엘링, 재배열, 고밀화 현상등을 고려하였다. 기하학적 모델에서는 4-결점 요소라 페레트 길이의 1/2만을 택하였다. 비선형식을 안정하게 해석하기 위해서 음해법을 도입하여 뉴튼-랩손 반복법을 적용하였다 이 코드의 검증은 해석해와 실험데이타로 비교하였다. 핵연료봉의 일반적인 거동은 axisymmetry system으로 계산하였고 균열된 페레트에 접촉하는 피복관의 거동은 R-$\theta$system을 사용하였다. 부하추종에 의한 피복관의 변형시효의 민감도는 출력율, 진동수, 진폭등으로 비교하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.13-26
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• 2016

본 연구에서는 최근 보강토 옹벽의 보강재와 시공법에 대한 국산화에 대한 요구로 전면벽체나 토목섬유 등을 대체할 수 있는 공법에 대한 개발 수요가 많아짐에 따라 경제적이고, 안정한 블록식 보강토 옹벽의 개발을 실시하고, 새롭게 고안된 블록식 보강토 옹벽에 대해 수치해석을 실시하여 거동특성에 대해 분석하였다. 제안된 보강토 옹벽은 첫째, 블록에 전단키를 두어 벽체를 일체화 하였으며, 둘째, 이론적인 파괴면에 보강재를 집중적으로 시공하여 전단 파괴면을 보강함으로써 옹벽의 안정성을 만족시키는 공법이다. 블록식 옹벽의 거동 특성을 분석하기 위해 해석에서 보강재의 사용 요소는 cable 요소와 strip 요소에 대해 수치해석을 실시하였으며, 보강재 길이, 간격, 블록의 일체화의 조건을 변화하여 해석하였다. 이러한 조건으로 해석한 결과 파괴면만 보강하는 경우보다 전면 벽체 블록과 체결을 위해 긴 보강재를 설치하는 경우가 보강효과를 증가시키고, 변위를 많이 구속할 수 있는 것으로 판단되었으며, 전면 벽체와 체결과 함께 일체화를 고려하기 위해 전단키를 설치하는 경우가 벽체를 개별요소로 해석한 경우보다 변위 구속효과가 있었다. 또한, 긴 보강재를 1간격과 2간격으로 시공한 경우의 발생 변형량은 AASHTO의 시공중 허용 발생변형량에 비해 작게 발생되어 본 연구에서 제안한 공법은 구조물의 중요도에 따라 보강재의 간격을 달리하여 현장에 적용할 수 있는 안정한 공법으로 판단된다.