• 한국세라믹학회지
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• 제31권3호
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• pp.321-329
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• 1994

Functionally gradient materials(FGM), which have the continuous or stepwise variation in a composition and microstructure, are being noticed as the material that solves problems caused by heterogeneous interface of coating or joining. And these materials also expect new functions occured by gradient composition itself. Therefore, to examine possibility of thermal barrier materials, TZP/Mo·FGM and TZP/Ni·FGM were fabricated by sintering method. As to the sintered specimens, sintering shrinkage, relative density and Vicker's hardness in each composition were examined. The phenomena due to the difference of sintering shrinkage velocity during sintering process and the thermal stress induced through differences of thermal expansion coefficient in FGM were discussed. And the structure changes at interface and microsturcture of FGM were investigated. As a results, the difference of shrinkage between ceramic and metal was about 14% in TZP/Mo and 7% in TZP/Ni. The relative density and hardness were considerably influenced by metal content changes. Owing to unbalance of sintering shrinkage velocity between ceramic and metal, various sintering defects were occured. To control these sintering defects and thermal stress, gradient composition of FGM should be narrow. The microstructure changes of FGM depended on the ceramic or metal volume percents and were analogous to the theoretical design.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.404-411
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• 2018

복합재료는 주어진 경화 사이클(cure cycle)로 오토클레이브 공정이 진행됨에 따라 수지의 화학수축, 열팽창계수 등에 의한 제품 내 잔류응력(residual stress)이 발생한다. 이로 인해 spring-in, warpage와 같은 열 변형이 발생하고 최종 제품의 수치 정확성이 감소한다. 구조물의 정밀한 제작이 요구되는 항공우주분야에서는 열변형으로 인한 문제를 해결하는 것이 중요하다. 따라서 복합재료의 경화과정을 예측하고 이해하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 공정과정에 따른 복합재료의 경화메커니즘을 유한요소해석을 통해 예측하였고, 공정에 의해 발생하는 열변형에 대한 화학수축의 영향을 열팽창계수와 비교하여 분석하였다.

• Fibers and Polymers
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• 제4권2호
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• pp.89-96
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• 2003

A vertebral cage is a hollow medical device which is used in spine forgery. By implanting the cage into the spine column, it is possible to restore disc and relieve pressure on the nerve roots. Most cages have been made of titanium alloys but they detract the biocompatibility. Currently PEEK (polyether ether ketone) if applied to various implants because it has good properties like heat resistance, chemical resistance, strength, and especially biocompatibility. A new shape of vertebral cage is designed and injection molding of PEEK is considered for production. Before injection molding of the cage, it is needed to evaluate process conditions and properties of the final product. Variables affecting the shrinkage of the cage are considered, e.g., injection time, packing pressure, mold temperature, and melt temperature. By using the numerical simula-tion program, MOLDFLOW, several cases are studied. Data files obtained by MOLDFLOW analysis are used for stress anal-ysis with ABAQUS, and shrinkage and residual stress fields are predicted. With these results, optimum process conditions are determined.

• Elastomers and Composites
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• 제52권3호
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• pp.216-223
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• 2017

The additive manufacturing technology, also called 3D printing, is growing fast. There are several methods for 3D printing. Fused deposition modeling (FDM) type 3D printing is the most popular method because it is simple and inexpensive. Moreover, it can be used for printing various thermoplastic materials. However, it contains the cooling of layered road and causes thermal shrinkage. Thermal shrinkage should be controlled to obtain high-quality products. In this study, temperature distribution and cooling behavior of a layered road with cooling are studied through computer simulation. The thermal shrinkage of the layered road was simulated using the calculated temperature distribution with time. Shape variation of the layered road was predicted as cooling proceeded. Stress between the bed and the layered road was also predicted.This stress was considered as the detaching stress of the layered road from the bed. The simulations were performed for various thermal conductivities and temperatures of the layered road, bed temperature, and chamber temperature of a 3D printer. The simulation results provide detailed information about the layered road for FDM type 3D printing under operational conditions.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.729-737
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• 2013

콘크리트 포장의 환경하중은 온도하중과 수분하중으로 구분할 수 있으며, 이는 콘크리트 슬래브 내의 온도분포와 건조수축 및 크리프를 의미한다. 본 연구에서는 공항 콘크리트 포장의 역학적 설계에 필요한 환경하중을 산정할 수 있는 방법을 개발하였다. 먼저, 대상 지역과 설계 슬래브 두께를 결정한 후, 포장 온도 예측 프로그램을 사용하여 예측된 슬래브 깊이에 따른 콘크리트 온도분포를 등가선형 온도차이로 환산하였다. 기존 건조수축 예측 모형을 개선하여 지역별 상대습도를 고려하여 콘크리트의 건조수축을 예측한 후 부등건조수축 등가선형 온도차이로 환산하였다. 또한, 응력이완을 건조수축에 반영하였다. 결국, 온도에 의한 등가선형 온도차이와 수분에 의한 부등건조수축 등가선형 온도차이를 합하여 최종 환경하중인 총 등가선형 온도차이를 산정하였다. 적용 예를 보이기 위해 지역별 기상조건을 대표할만한 국내 민간공항 8곳 및 군공항 2곳의 환경하중을 본 연구에서 개발된 방법으로 계산하고 비교하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권2호
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• pp.123-130
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• 2019

환경부하저감 및 동절기 시공의 효율을 위해 환경부하저감형 한중콘크리트 시공기술로서 고로슬래그시멘트와 내한촉진제를 병용한 콘크리트에 있어 열화의 기점이 되는 수축균열에 관해 검토했다. 그 결과, 고로슬래그시멘트 및 내한촉진제를 첨가함으로서 자유수축변형량 및 동일재령에 있어서 균열포텐셜은 증가하는 경향으로 구속조건하에서의 균열의 발생도 빠른 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 자유수축변형량의 증가와 함께 크리프에 의한 응력 이완량의 감소나 구속도의 증가 등이 원인으로서 생각할 수 있으며, 동절기 시공에 있어서 고로슬래그 및 내한촉진제를 적용할 때는 수축에 의한 균열발생에 대해 검토할 필요가 있다고 판단된다.

• KCI Concrete Journal
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• 제14권1호
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• pp.15-22
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• 2002

Stresses that develop due to differential shrinkage between polymer modified cement mortar (PM) and Portland cement concrete (PCC) in a repaired concrete beam at early ages were investigated. Interface delamination or debonding of the newly cast repair material from the base is often observed in the field when the drying shrinkage of the repair material is relatively large. This study presents results of both experimental and analytical works. In the experimental part of the study, development of the material properties such as compressive strength, elastic modulus, interface bond strength, creep constant, and drying shrinkage was investigated by testing cylinders and beams for a three-week period in a constant-temperature chamber. Development of shrinkage-induced strains in a PM-PCC composite beam was determined. In the analytical part of the study, two analytical solutions were used to compare the experimental results with the analytically predicted values. One analysis method was of an exact type but could not consider the effect of creep. The other analysis method was rather approximate in nature but the creep effect was included. Comparison between the analytical and the experimental results showed that both analytical procedures resulted in stresses that were in fair agreement with the experimentally determined values. It may be important to consider the creep effect to estimate shrinkage-induced stresses at early ages.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제19권2호
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• pp.173-184
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• 2005

For reducing construction cost, two-plate-girder bridges are getting popular in Japan. This type of bridge employs a PC slab, which is often cast-in-place. In such a case, concrete is not usually cast over the whole slab at one time: some portions are constructed earlier than the rest. Therefore, a construction joint is inevitably created. Due to the drying shrinkage of concrete, tension stress may occur in concrete slab. High tensile stress can be expected near the construction joint where concretes with different ages meet. Moreover, prestressing is not applied over the whole length of slab at one time. This may also serve as a source of tensile stress in the slab. Thus there is a chance that cast-in-place PC slab, especially near the construction joint, may be subjected to tensile cracking. In the present study, stress states near the construction joint in the cast-in-place PC slab of a two-plate-girder bridge are investigated numerically. The finite element method is employed and the three-dimensional analysis is conducted to see the influence of dry shrinkage and prestressing. The stress states in the PC slab thus obtained are discussed. The simplified model of a plate girder for this class of analysis is also proposed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.382-391
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• 2002

본 연구에서 초기재령 콘크리트의 크리프 특성을 고려한 단면 내 온도 및 수축응력을 구하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하기 위한 수치해석 절차에 관하여 정립하였다. 최근 들어 구조물의 노후화에 따른 콘크리트의 내구성에 대한 관심이 고조되고 있고, 초기재령에서 발생하는 균열은 구조물의 내구성 및 사용성과 같은 장기적인 성능에 큰 영향을 미친다. 많은 토목 기술자들이 초기재령 콘크리트의 체적변화에 의한 응력 및 균열 문제를 심도 깊게 다루지 않는 데는 장기적인 내구성과 사용성에 대한 인식이 부족하고, 경화가 진행되는 콘크리트의 체적변화는 매우 복잡한 영향인자를 고려해야 되기 때문이다. 또한 초기재령 콘크리트의 체적변화로 인한 응력을 예측하는 기존 프로그램들은 주로 수화열에 의한 온도 및 열응력 해석에 국한되거나, 수화과정과 연계되지 않은 습도분포에 의한 수축 응력해석을 대상으로 한다. 따라서 본 연구에서는 초기재령 콘크리트의 체적 변화에 의한 모든 응력 요소를 하나의 통합적인 해석 시스템으로 구성하여, 초기재령 콘크리트의 균열 제어 수단으로 활용하고자 한다. 본 연구는 초기재령 콘크리트의 온도 및 수분에 관련된 재료 물성 뿐 만 아니라 역학적 특성 등 모든 재료 물성을 수화도에 기초하여 모델링하였다. 또한 콘크리트가 강성을 가지는 시점부터의 초기재령 크리프 실험을 수행하고, 그 결과로부터 수화도에 따른 크리프 거동을 모델링하여 해석 프로그램에 반영하였다. 개발된 해석프로그램을 이용하여 수치해석 결과와 실험결과를 비교하여 그 타당성을 검증하고, 해석 예제를 통하여 각 변형률 성분에 의한 잔류 응력의 변화 양상을 비교, 분석하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권4호
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• pp.297-303
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• 2016

콘크리트 건조수축 균열을 제어하기 위하여 수축저감제(SRA)가 개발되었다. SRA는 콘크리트 미세공극의 표면장력을 작게 하여 수축량을 감소시키며, 콘크리트의 품질향상을 위하여 SRA의 사용이 증가되고 있다. 하지만 건조수축을 예측하기 위한 다양한 모델이 존재함에도 불구하고, SRA의 영향을 고려할 수 있는 예측방법이 아직까지 없는 실정이다. 따라서 SRA 콘크리트의 건조수축에 의해 발생하는 인장응력을 정확히 예측할 수 없고, 콘크리트 구조물의 정량적인 사용성 한계의 검토가 불가능하다. 본 연구에서는 SRA 콘크리트의 정량적인 건조수축 변형률 예측가능성을 제시하기 위하여, 건조수축실험값과 기존 모델에 의한 예측값을 비교하였다. 기존 모델에는 SRA의 영향을 고려할 수 없으므로, 실험결과에 근거하여 SRA 첨가율에 따른 수축저감계수를 도출하였고 기존 모델에 수축저감계수를 적용하여 예측값을 구하였다. 그 결과 AIJ 모델, ACI 모델, GL2000 모델은 ${\pm}10%$의 오차범위 내에서 예측값과 실측값이 전반적으로 양호한 상관관계를 보였지만, CEB-FIP 모델과 B3 모델은 예측값이 실측값을 과소평가 하는 것으로 나타났다.