• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.11-19
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• 2013

조립재료는 댐, 철도, 교량 구조물 건설시 제체, 성토재, 뒤채움재, 배수재 등으로 널리 사용되고 있으며, 이러한 구조물의 거동해석을 위한 수치해석을 위해 구성모델에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 본 논문에서는 조립재료의 거동을 예측하기 위해 개발된 구성모델에 대한 변수 연구를 수행하였다. 구성모델은 한계상태이론에 근간한 bounding surface 모델로서 한 세트의 모델 정수를 활용하여 배수 조건, 구속압, 간극비에 상관없이 조립재료의 거동을 구현할 수 있는 장점을 지니고 있다. 구성모델은 탄성 파라미터, 한계상태 파라미터, 모델 고유파라미터를 활용하여 재료의 거동을 분석하며, 본 연구에서는 모델 고유 파라미터에 대한 변수 연구를 수행하였다. 변수 연구를 통해 구성모델이 조립재료의 가장 큰 특징인 비관계유통법칙(non-associative flow rule)에 따른 체적팽창 및 응력경로 변화에 따른 이동경화 현상을 적절히 모사할 수 있음을 파악하였다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.257-268
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• 2005

일반적으로 현지 암반은 강도의 변화가 심 한 다양한 불연속면들을 포함하여 불균질하고 불연속성 을 나타낸다. 절리, 단층, 균열, 층리와 같은 불연속면들은 암반의 강도와 변형특성을 좌우하는 중요한 요인이다. 결과적으로, 지하공동의 안정성은 무결암의 역학적 특성뿐만 아니 라, 공동의 기하학적 형상과 관련하여 불연속면들의 공간적 분포와 역학적 특성에 크게 영 향을 받는다. 따라서 지하심부의 응력 조건에서의 공동설계를 위해서는 불연속 암반의 거동에 대한 정확한 이해가 필수적이다. 암반역 학 분야의 발전에 의하여 등방성 암반에서 의지 하공동 설계를 위한 기준이 제시되고 있으나, 불연속성 암반의 변형 거동은 불명확성 이 여전히 존재한다. 본 연구에서는 연속체절 리모델을 적용하여 불연속성 암반내의 지하공동 주변의 소성영역의 크기, 응력분포 및 변형거동에 대하여 매개변수의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. Mohr-Coulomb 파괴 이론에 의한 탄소성 유한차분법을 적용하였으며, 비조합 유동법칙과 완전소성 물질거 동을 가정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

결합 기반 페리다이나믹 모델은 간단한 재료 모델을 통해 취성 재료의 다양한 동적 파괴 특성을 확인할 수 있었지만, 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 많은 한계점이 나타났다. 특히, 절점 간 결합이 서로 독립적으로 작용하여 포아송 비가 고정되고 전단 변형이 표현되는 않는 문제점이 있다. 상태 기반 페리다이나믹 모델은 보다 일반화되고 엄밀한 재료 모델링이 가능하며, 모든 결합의 변형 정보를 통해 각 절점의 거동이 계산되기 때문에 결합 기반 모델에서 표현하지 못한 전단 변형까지도 표현 가능하다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통해 재료 모델을 구성하고, 소성 흐름 법칙으로부터 재료의 완전 소성 거동을 표현할 수 있도록 간단한 재료 모델을 구성한다. 평판 수치 예제를 통해 구성된 완전 소성 재료 모델을 검증하고 응력 변형 곡선을 확인한다. 또한 비국부 접촉 모델링을 통해 서로 다른 두 물체가 충돌하는 현상을 모사하여, 화강암반 모델의 고속 충돌 파괴 해석을 수행하고 결과분석 및 실험현상과 비교한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.291-301
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• 2007

재료비선형 수치해석기법 중, 오버레이 모델은 같은 평면상에 여러 개의 레이어를 배치해 각 레이어의 평균한 값을 모델 전체의 값으로 사용하는 원리를 사용하는 모델로서 구성레이어의 변형률 경화계수, 단면적 및 항복응력 등을 파라메타로 설정함으로써 바우싱거 효과 및 변형률 경화현상을 표현하기에 적합한 모델지만, 응력-변형률관계의 기하학적 특징을 직접적으로 근사하기 위한 파라메타의 설정이 복잡하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 평면응력상태를 대상으로 하며, 변형률 경화를 고려한 오버레이 모델의 정식화를 열역학을 사용하여 구체적으로 정의한다. 수치해석에 있어 전체적인 해석파라메타로서는 항복응력분포만을 고려하였으며, 항복응력분포의 설정 방법 및 그에 따른 항복응력분포함수의 p, q, r값을 정성적으로 비교분석한다. 최종적으로 탄소강과 합금강에 대한 일축, 다축응력의 실험결과와 제안한 수치해석기법의 해석결과를 비교하여 타당성을 검토한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.133-143
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• 2006

본 논문에서는 저자가 제안한 유효응력모델을 이용하여 지진시 사면의 동적거동에 관한 수치해석을 수행하였다. 항복함수는 동일한 응력비를 가진 무한개의 방사선을 의미하며, 비관련 유동규칙을 가진 탄소성모델인 UBCSAND를 이용하였다. 이 모델은 FLAC내에 내장된 Mohr-Coulomb모델을 변형한 형태이다. UBCSAND모델을 이용하여 RPI에서 수행한 원심모형실험결과를 예측하였다. 먼저, UBCSAND모델을 Nevada모래를 사용한 반복 직접단순전단시험결과를 이용하여 검증하였으며, 액상화전후의 거동을 예측하였다. 이와 같이 검증된 모델을 원심모형실험에서 계측된 가속도, 과잉간극 수압, 변위와 서로 비교하였다. 일반적으로 계측치와 예측치가 일치하였다. 유효응력모델을 이용한 동적 수치해석기법은 서부 캐나다에서 댐, 교량, 터널, 파이프라인과 관련된 액상화 프로젝트에 실제 사용되고 있다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권2호
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• pp.45-58
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• 1992

지반재료의 탄소성 구성 모델은 유연성과 안정성을 동시에 만족하여야 공학적으로 의미를 가지며 실용적으로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 안정성이 있는 계수를 사용하는 수정 Cam-clay 모델을 근간으로, 한계상태 간격비를 계수로 도입하여 더욱 유연성이 있는 모델을 제안하였다. 한계상태 간격비는 추가적인 실험없이 간편하게 구할 수 있으며 특히 비배수 전단거동에 대하여 실용적으로 사용될 수 있다. 제안된 모델은 비 배수전단 삼축압축시험에 대하여 응력경로 및 응 력-변형률관계를 수정 Cam-clay 모델에 비하여 매우 정확하게 예측할 수 있었다. 뿐만 아니라 전단변형률 속도, 크리프 및 응력이완의 영향을 고려할 수 있었다. 특히 실제의 상태경계면을 표현 탄성 -완전소성모델, 사용해야 삼축압축시험중 비 배수시험이 W W 삼축압축시험시 전단시험을 논문에서 해석한 점토질 지반의 거동에 대하여 관련유동칙을 따른다는 가정이 잘 적용되기 때문이라고 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제29권1호
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• pp.15-29
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• 2022

Concrete-filled steel tubes (CFSTs) are increasingly used as composite sections in structures owing to their excellent load bearing capacity. Therefore, predicting the mechanical behavior of CFST sections under axial compression loading is vital for design purposes. This paper presents the first study on the nonlinear analysis of heated CFSTs with high-strength concrete core containing steel fiber and waste tire rubber under axial compression loading. CFSTs had steel fibers with 0, 1, and 1.5% volume fractions and 0, 5, and 10% rubber particles as sand alternative material. They were subjected to 20, 250, 500, and 750℃ temperatures. Using flow rule and analytical analysis, a model is developed to predict the load bearing capacity of steel tube, and hoop strain-axial strain relationship, and axial stress-volumetric strain relationship of CFSTs. An elastic-plastic analysis method is applied to determine the axial and hoop stresses of the steel tube, considering elastic, yield, and strain hardening stages of steel in its stress-strain curve. The axial stress in the concrete core is determined as the difference between the total experimental axial stress and the axial stress of steel tube obtained from modeling. The results show that steel tube in CFSTs under 750℃ exhibits a higher load bearing contribution compared to those under 20, 250, and 500℃. It is also found that the ratio of load bearing capacity of steel tube at peak point to the load bearing capacity of CFST at peak load is noticeable such that this ratio is in the ranges of 0.21-0.33 and 0.31-0.38 for the CFST specimens with a steel tube thickness of 2 and 3.5 mm, respectively. In addition, after the steel tube yielding, the load bearing capacity of the tube decreases due to the reduction of its axial stiffness and the increase of hoop strain rate, which is in the range of about 20 to 40%.

• Computers and Concrete
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• 제11권2호
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• pp.123-148
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• 2013

The nonlinear finite element method with eight noded isoparametric quadrilateral element for concrete and two noded element for reinforcement is used for the prediction of the behavior of reinforcement concrete structures. The disturbed state concept (DSC) including the hierarchical single surface (HISS) plasticity model with associated flow rule with modifications is used to characterize the constitutive behavior of concrete both in compression and in tension which is named DSC/HISS-CT. The HISS model is applied to shows the plastic behavior of concrete, and DSC for microcracking, fracture and softening simulations of concrete. It should be noted that the DSC expresses the behavior of a material element as a mixture of two interacting components and can include both softening and stiffening, while the classical damage approach assumes that cracks (damage) induced in a material treated acts as a void, with no strength. The DSC/HISS-CT is a unified model with different mechanism, which expresses the observed behavior in terms of interacting behavior of components; thus the mechanism in the DSC is much different than that of the damage model, which is based on physical cracks which has no strength and interaction with the undamaged part. This is the first time the DSC/HISS-CT model, with the capacity to account for both compression and tension yields, is applied for concrete materials. The DSC model allows also for the characterization of non-associative behavior through the use of disturbance. Elastic perfectly plastic behavior is assumed for modeling of steel reinforcement. The DSC model is validated at two levels: (1) specimen and (2) practical boundary value problem. For the specimen level, the predictions are obtained by the integration of the incremental constitutive relations. The FE procedure with DSC/HISS-CT model is used to obtain predictions for practical boundary value problems. Based on the comparisons between DSC/HISS-CT predictions, test data and ANSYS software predictions, it is found that the model provides highly satisfactory predictions. The model allows computation of microcracking during deformation leading to the fracture and failure; in the model, the critical disturbance, Dc, identifies fracture and failure.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.491-499
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• 2002

직교이방성 적층평판해석을 위해 퇴화 쉘요소에 기초를 둔 p-version 유한요소법이 제안되었다. 이 모델의 비선형 정식화과정에서 기하비선형의 경우 von Karman의 대변형-소변형률 가정을 설명하기 위해 Total Lagrangian 방법이 채택되었으며, 재료비선형의 경우 Huber-Mises의 항복기준과 변형률경화 항복함수에 근거를 둔 Prandtl-Reuss 유동법칙이 사용되었다. 재료모델은 이방성을 표현하는 매개변수에 의해 이방겅재료를 고려할 수 있도록 하였다. 적층평판이론으로는 전단변형 효과를 고려할 수 있는 등가단출이론(ESL Theory)에 기초를 두었기 때문에 두 적층간 계면에서의 전단변형률은 연속이라는 조건을 갖게된다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되었으며 형상함수의 차수는 1차에서 10차까지 변화시킬 수 있다. 또한, Causs-Lobatto 수치적될법을 사용하기 때문에 기존의 가우스 적분점에서 계산되던 응력값은 이 적분법의 적분점이 절점에 위치하므로 절점에서 바로 응력값이 산출되도록 하였다 극한하중 수렴성, 비선형 효과, 소성역의 형상 등의 비교관점을 통해 p-version 유한요소 모델의 적정성을 보이고자 하였다.