• 한국군사과학기술학회지
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• 제26권3호
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• pp.205-213
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• 2023

An optimal design of a simple beam-shaped flexure hinge mount supporting an optical mirror is presented. An optical mirror assembly is an opto-mechanically coupled system as the optical and mechanical behaviors interact. This side-supporting mount is flexible in the radial direction and rigid for the remaining degrees of freedom to support the mirror without transferring thermal load. Through thermo-elastic, optical and eigenvalue analysis, opto-mechanical performance was predicted to establish the objective functions for optimization. The key design parameters for this flexure are the thickness and length. To find the optimal values of design parameters, response surface analysis was performed using the design of experiment based on nested FCD. Optimal design candidates were derived from the response surface analysis, and the optimal design shape was confirmed through Opto-mechanical performance validation analysis.

• Geomechanics and Engineering
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• 제37권2호
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• pp.97-107
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• 2024

The accurate prediction of grouting upward diffusion height is crucial for estimating the bearing capacity of tip-grouted piles. Borehole construction during the installation of bored piles induces soil unloading, resulting in both radial stress loss in the surrounding soil and an impact on grouting fluid diffusion. In this study, a modified model is developed for predicting grout diffusion height. This model incorporates the classical rheological equation of power-law cement grout and the cavity reverse expansion model to account for different degrees of unloading. A series of single-pile tip grouting and static load tests are conducted with varying initial grouting pressures. The test results demonstrate a significant effect of vertical grout diffusion on improving pile lateral friction resistance and bearing capacity. Increasing the grouting pressure leads to an increase in the vertical height of the grout. A comparison between the predicted values using the proposed model and the actual measured results reveals a model error ranging from -12.3% to 8.0%. Parametric analysis shows that grout diffusion height increases with an increase in the degree of unloading, with a more pronounced effect observed at higher grouting pressures. Two case studies are presented to verify the applicability of the proposed model. Field measurements of grout diffusion height correspond to unloading ratios of 0.68 and 0.71, respectively, as predicted by the model. Neglecting the unloading effect would result in a conservative estimate.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.1052-1065
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• 2024

Advanced Pressurized Water Reactors (APWRs) and Boiling Water Reactors (BWRs) employ a suppression pool as a heat sink to prevent containment overpressure. Steam can be discharged into the pool through multi-hole spargers or blowdown pipes in both normal and accident conditions. Direct Contact Condensation (DCC) creates sources of momentum and heat. The competition between these two sources determines the development of thermal stratification or mixing of the pool. Thermal stratification is of safety concern as it reduces the cooling capability compared to a completely mixed pool condition. In this work we develop a scaling approach to prediction of the thermal stratification in a water pool induced by steam injection through spargers. Experimental data obtained from large-scale pool tests conducted in the PPOOLEX and PANDA facilities, as well as simulation results obtained using validated codes are used to develop the scaling. Two injection orientations, namely radial injection through multi-hole Sparger Head (SH) and vertical injection through Load Reduction Ring (LRR), are considered. We show that the erosion rate of the cold layer can be estimated using the Richardson number. In this work, scaling laws are proposed to estimate both the (i) transient erosion velocity and (ii) the stable position of the thermocline. These scaling laws are then implemented into a 1D model to simulate the thermal behavior of the pool during steam injection through the sparger.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제13권2호
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• pp.14-34
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• 1985

본(本) 연구(硏究)에서는 국내산(國內産) 미이용(未利用) 활엽수재(闊葉樹材)인 현사시나무의 재질개량(材質改良)을 위한 방안(方案)으로 비닐계 단량체(單量體)인 methylmethacrylate (MMA) 용액(溶液)을 목재내(木材內)로 주입(注入)한 후(後) 가압(加壓) 가열(加熱) 촉매중합법(觸媒重合法)에 의하여 제조(製造)한 목재(木材)-고분자(高分子) 복합체(複合體)(WPC ; wood-polymer composites)와 열압축목재(熱壓縮木材) (Staypak ; heat-stabilized compressed wood)의 물리적(物理的), 기계적(機械的) 성질(性質)과 치수 안정성(安定性)을 조사(調査)하였다. WPC 제조시(製造時) 단량체(單量體)의 주입량(注入量)을 비교(比較)하기 위하여 침지법(浸漬法)과 진공감압법(眞空減壓法)을 실시(實施)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻어진 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 목재내(木材內) 단량체(單量體)의 주입량(注入量)은 진공감압법(眞空減壓法)이 침지법(浸漬法)에 비(比)해 약(約) 2배(培)의 효과(效果)가 있었다. 2. 목재내(木材內)로 주입(注入)된 단량체(單量體)는 WPC 제조시(製造時) 약(約) 절반가량 중합(重合)되었다. 3. 제조(製造)된 WPC의 치수 안정효과(安定效果)의 측정결과(測定結果), 반경방향(半徑方向)에서의 항수축율(抗收縮率) 12.5~13.6%, 접선방향(接線方向)에서의 항수축율(抗收縮率)은 12.5~13.6%, 접선방향(接線方向)이 17.18~40.14%였다. 흡수감소율(吸收減少率)은 8.19~15.5%로 진공감압법(眞空減壓法)이 침지법(浸漬法)에 의(依)한 WPC보다 효과(效果)가 좋았다. 4. 휨강도(强度) 시험시(試險時) 하중(荷重)을 가(加)하는 방향(方向)을 달리하였을 때 반경방향(半徑方向)으로 하중(荷重)을 가(加)한 경우(境遇)가 접선방향(接線方向)에 비(比)해 높은 강도치(强度値)를 나타내었다. 5. Staypak 및 WPC는 소재(素材)에 비(比)해 횡압축강도(橫壓縮强度)가 70~90% 향상(向上)되었으며, 종압축강도(從壓縮强度)는 10~30% 증가(增加)되었다. 6. Staypak의 비중(比重)은 0.66, 침지법(浸漬法)에 의(依)한 WPC는 0.61, 진공감압법(眞空減壓法)에 의(依)한 WPC의 비중(比重)은 0.62, 소재(素材)는 0.44였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.331-340
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• 2011

콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 섬유-강판 복합플레이트 fiber-sheet and steel-plate composite plate(FSP))의 적용을 실험적으로 연구하였다. FSP 보강재료, 앵커볼트 설치방법, 콘크리트 압축강도 등이 고려된 FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축실험을 실시하였다. FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축실험결과, FSP는 콘크리트 공시체의 압축강도와 변형저항성능을 크게 향상시켰다. FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축성능은 FSP 보강재 종류, 앵커볼트 사용방법, 콘크리트 압축강도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 앵커볼트를 사용한 FSP 보강 콘크리트 공시체 실험에서 측정된 FSP의 파단변형률은 FRP 보강 콘크리트 압축부재 실험에서 측정된 FRP 파단변형률보다 크게 측정되었다. FSP 파단변형률의 크기는 FSP의 보강효과에 영향을 미친다. FSP 보강 콘크리트 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적 변형률에 의한 FSP 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 FSP 보강효과를 평가하였다. 연구결과, FSP 보강공법은 콘크리트 압축부재의 보강방법으로 실용적 기법이라 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.23-30
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• 2003

본 연구는 풍력발전 시스템에 관련된 IEC61400-1 국제규격 및 GL규격에 정의된 다양한 하중조건을 고려하였고, 이러한 하중들을 효과적으로 견딜 수 있는 특별한 복합재 구조형상을 제안하였다. 복합재 풍력터빈 블레이드 주고에 대한 평가를 위해 유한요소 구조해석을 수행하였다. 구조설꼐에서는 파라미터 분석 연구를 통해 블레이드 구조형상을 결정하였고, 대부분의 주요 설꼐 피라미터를 결정하였다. FEM을 이용한 응력해석결과를 검토하여 설계된 블레이드 구조는 어떠한 하중조건에 대해서도 안전함을 확인하였다. 뿐만 아니라, 본 연구에 의해 새롭게 고안된 삽입볼트를 사용한 허브 연결부의의 설계하중과 피로하중에 대한 안전성을 검토하였으며, 잘 알려진 S-N 선형 손상 이론, 하중 스펙트럼 및 Spera의 실험식에 의해 20년 이상의 피로수명을 갖도록 하였다. 몇 개의 집중하중으로 모사된 공력하중에 대한 실물 정적구조시험을 수행하였으며, 실험결과로부터 설계된 블레이드는 구조적으로 안전함을 확인하였다. 더욱이, 변위 및 응력, 중량, 무게중심 증의 측정된 결과는 해석결과와 일치함을 확인하였으며, 연구된 블레이드는 독일의 국제적 인증기관인 GL사의 인증을 획득하였다.

• 대한교통학회지
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• 제26권5호
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• pp.227-235
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• 2008

본 연구에서는 간선-지선 노선체계인 가지형과 지선형 노선체계의 이용자 비용과 운영자 비용을 비교하여 각 노선체계의 효율성을 분석하였다. 기본적으로 지선형 노선체계의 간선구간 시스템이 지선 시스템과 동일할 경우에는 이용자 측면에서 가지형 노선체계가 보다 효율적이다. 간선구간의 시스템이 지선구간의 시스템보다 상위 위계의 시스템일 경우에는 지선형 노선체계의 간선운행 시스템을 통한 통행비용 절감이 그에 따라 추가적으로 발생하는 환승과 대기비용보다 클 경우에 지선형 노선체계가 기지형 노선체계보다 효율적이다. 이는 격자형 대중교통 노선망에 대해 위계구조 노선망의 효율성을 분석한 박준식 외(2007c)의 연구결과와 일치하는 결과이다. 각 기종점간 통행수요가 적을 경우에는 지선형 노선체계에서 각 지점의 통행수요에 맞추어 운행간격을 증가시켜 차량의 승객 탑승률 또는 운행효율을 높이는 방안을 모색할 수 있다. 이 경우 차량 운행비용계수 노선길이, 그리고 종점 수가 증가할수록 지선형 노선체계가 효율적일 상황이 증가하고, 환승비용과 통행자의 대기시간 비용환산계수가 증가할수록 지선형 노선체계가 효율적일 상황이 감소한다. 간선구간의 중간에 도시 중심지가 위치하여 승하차 통행수요가 발생하는 경우, 간선의 중간에 위치하는 도시 중심지로의 통행량이 많을수록 지선형 노선체계가 가지형 노선체계보다 효율적일 상황이 증가한다. 따라서 승하차 수요가 집중되는 도시 중심부와 수요가 분산되어 있는 외곽부의 노선체계를 이원화시킬 경우 하나의 노선체계로 운영하는 경우보다 효율적이라 결론내릴 수 있다. 원활한 환승체계를 갖추어 환승비용을 감소시킬 경우 더욱 효과적이라 하겠다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.300-309
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• 2016

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램을 어렵게 해 이를 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 회전관성을 고려한 외 평면 좌굴을 등분포하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.

• Wind and Structures
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• 제28권2호
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• pp.71-87
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• 2019

The yaw and interference effects of blades affect aerodynamic performance of large wind turbine system significantly, thus influencing wind-induced response and stability performance of the tower-blade system. In this study, the 5MW wind turbine which was developed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) was chosen as the research object. Large eddy simulation on flow field and aerodynamics of its wind turbine system with different yaw angles($0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$) under the most unfavorable blade position was carried out. Results were compared with codes and measurement results at home and abroad, which verified validity of large eddy simulation. On this basis, effects of yaw angle on average wind pressure, fluctuating wind pressure, lift coefficient, resistance coefficient,streaming and wake characteristics on different interference zone of tower of wind turbine were analyzed. Next, the blade-cabin-tower-foundation integrated coupling model of the large wind turbine was constructed based on finite element method. Dynamic characteristics, wind-induced response and stability performance of the wind turbine structural system under different yaw angle were analyzed systematically. Research results demonstrate that with the increase of yaw angle, the maximum negative pressure and extreme negative pressure of the significant interference zone of the tower present a V-shaped variation trend, whereas the layer resistance coefficient increases gradually. By contrast, the maximum negative pressure, extreme negative pressure and layer resistance coefficient of the non-interference zone remain basically same. Effects of streaming and wake weaken gradually. When the yaw angle increases to $45^{\circ}$, aerodynamic force of the tower is close with that when there's no blade yaw and interference. As the height of significant interference zone increases, layer resistance coefficient decreases firstly and then increases under different yaw angles. Maximum means and mean square error (MSE) of radial displacement under different yaw angles all occur at circumferential $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ of the tower. The maximum bending moment at tower bottom is at circumferential $20^{\circ}$. When the yaw angle is $0^{\circ}$, the maximum downwind displacement responses of different blades are higher than 2.7 m. With the increase of yaw angle, MSEs of radial displacement at tower top, downwind displacement of blades, internal force at blade roots all decrease gradually, while the critical wind speed decreases firstly and then increases and finally decreases. The comprehensive analysis shows that the worst aerodynamic performance and wind-induced response of the wind turbine system are achieved when the yaw angle is $0^{\circ}$, whereas the worst stability performance and ultimate bearing capacity are achieved when the yaw angle is $45^{\circ}$.

• 한국해양공학회지
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• 제4권1호
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• pp.88-100
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• 1990

Among the test methods to evaluate stress-corrosion cracking(SCC) on the basis of fracture mechanics, constant displacement(bolt) loading method using modified-WOL specimen is practically convenient. In this test method, compliance formula is generally required to calculate load(consequently $K_{ISCC}$). There are many problems in using the analytic compliance formula to calculate $K_{ISCC}$, so we had proposed the experimental $K_{ISCC}$ evaluation technique in the previous report. This study has employed the slightly altered configuration of modified-WOL specimen made of weldable structural stee(BS360-50D). With these specimens, stress-corrosion tests have been performed in $H_2S$ gas saturated 20% HCl solution. Through the test, the problems as mentioned earlier have been discussed again, and the proposed evaluation technique has been verified. And the stress-corrosion cracks and hydrogen blisters have been investigated in the initiation step with the aids of metallurgical micrographs, SEM fractographs, and EPMA analysis. The inclusions segregated in the mid-thickness region traps hydrogen to produce the hydrogen blistering. The applied or residual stress does not contribute the occurrence of the blister. Hydrogen absorbed into the mid-thickness region is consumed to produce the blistering so that stress-corrosion crack could hardly be detected at that region. The stress-corrosion cracks initiate from the inclusions and propagate in radial pattern. And the initiation site is remote from the crack tip and is inclined from the crack plane, which is assumed to be caused by the triaxial stress and the amount of the absorbed hydrogen.