• Computers and Concrete
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• 제12권3호
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• pp.261-283
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• 2013

This paper aims to contribute to the three-dimensional generalization of numerical prediction of crack propagation through the formulation of finite elements with embedded discontinuities. The analysis of crack propagation in two-dimensional problems yields lines of discontinuity that can be tracked in a relatively simple way through the sequential construction of straight line segments oriented according to the direction of failure within each finite element in the solid. In three-dimensional analysis, the construction of the discontinuity path is more complex because it requires the creation of plane surfaces within each element, which must be continuous between the elements. In the method proposed by Chaves (2003) the crack is determined by solving a problem analogous to the heat conduction problem, established from local failure orientations, based on the stress state of the mechanical problem. To minimize the computational effort, in this paper a new strategy is proposed whereby the analysis for tracking the discontinuity path is restricted to the domain formed by some elements near the crack surface that develops along the loading process. The proposed methodology is validated by performing three-dimensional analyses of basic problems of experimental fractures and comparing their results with those reported in the literature.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.381-390
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• 2001

본 연구에서는 균열의 특이성과 불연속성을 Element-Free Galerkin(EFG) 법에 반영하기 위해 특이기저함수를 포함하는 확장항을 기존의 EFG 근사함수에 추가하고 균열면을 가로지르는 형상함수 구성시 불연속함수를 적용한 향상된 EFG 균열해석기법을 제안하였다. 기존의 EFG법이 균열선단주변의 특이응력장을 표현하기 위해 상당한 절점추가를 필요로 하지만 본 연구에서 제안한 기법은 절점의 추가나 해석모형의 수정이 필요 없다. 또한, 기존의 확장근사함수를 사용하는 EFG법이 계방정식의 크기를 상당히 증가시키는데 반해, 개선된 EFG 균열해석기법은 확장근사함수를 적용범위를 국소영역으로 제한하여 계방정식의 크기증가를 최소화하고서도 정도 높은 수치해를 얻었다. 수치예제는 제안된 기법의 향상된 면모와 효율성을 검증하여 준다.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.185-194
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• 2005

암반에 시공되는 터널은 주변지반이 자체 지보능력을 가진다. 암반에는 절리가 존재하여 전체적 인 거동이 불연속면의 거동에 의해 지배되는 경우가 많다. 본 연구에서는 모형실험과 수치해석적 방법을 통하여 절리암반에 굴착되는 터널의 거동을 연구하였다. 그 결과 균질한 지반에서 터널을 굴착할 경우 초기응력상태에 따라 터널의 거동이 달라진다. 또한 터널주위에 절리가 존재할 때 절리와 인접한 터널주변지반에서는 지반응력과 변위가 증가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권2호
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• pp.128-137
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• 2011

수직 시추공에 대한 일반적인 수압파쇄시험으로부터 구해지는 균열폐쇄압력은 암반의 최소수평주응력을 직접 나타내기 때문에 현지암반의 응력분포양상을 해석하는데 있어서 매우 중요한 요소이다. 그러나 수압파쇄균열의 거동과 현지암반의 응력분포양상의 관계로 인하여 대부분의 경우 이 균열폐쇄압력은 수압파쇄 압력이력곡선 상에서 애매모호한 값으로 나타난다. 본 연구에서는 수압파쇄시험으로부터 균열폐쇄압력을 산정하기 위하여 여러 연구자들에 의해 제안된 기법들의 특성을 비교해 보고자 수치해석을 실시하였다. 즉, 유체의 가압에 의한 암반 내 균열의 발생이라는 수압파쇄의 특성을 모사하기 위하여 H-M couple 해석을 적용하였으며, 또한 수치해석 모델의 형상학적 특성에 따른 균열의 전파양상을 검토하기 위해 4가지 서로 다른 형태의 요소망을 구축하여 해석을 실시하였다. 각각의 요소망에 대한 수치해석 결과, 그래픽 방법이 통계적 방법에 비해 상대적으로 낮은 수준의 균열폐쇄압력을 보였으며, 따라서 시험공 주변에서의 응력 이상대의 존재 및 복잡한 메커니즘을 수반하는 수압파쇄균열의 발생양상을 감안할 때 수압파쇄시험에 의한 균열폐쇄압력의 산정시 특별한 주의가 요구된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.598-610
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• 2022

안전을 위해 단층대를 피해 지하구조물을 건설하는 것이 가장 바람직하겠지만 현실적인 제약과 현장의 조건 때문에 이것이 언제나 가능한 것은 아니다. 예를 들어, 지속해서 논의가 진행 중인 한일 해저터널의 경우 어쩔 수 없이 대한해협의 단층대를 통과해야 한다. 따라서 단층 슬립 시 지하구조물의 잠재적인 거동을 파악하는 효율적인 방법이 필요하다. 본 고에서는 비교적 간단한 수치해석을 이용해 경사가 45도인 정단층에 발생한 응력에 관한 연구 결과를 수록하였다. 균열면에서 변위가 불연속적이라는 가정을 바탕으로 경계 요소 수치해석 프로그램을 이용해 단층의 상반과 하반에서 각기 다르게 발생한 변위를 산정 할 수 있었다. 우리는 해석 결과를 통해 단층 슬립 시 단층면에서 주응력의 방향이 45도 회전했으며 이것이 선행 연구와도 일치함을 확인했다. 본 연구에서 사용한 수치해석적 접근 방법을 지하구조물 건설과 관련된 다른 단층대 문제에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권2호
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• pp.269-288
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• 2016

The jointed rock mass behavior often plays a major role in the design of underground excavation, and their failures during excavation and in operation, are usually closely related to joints. This research attempts to evaluate the effects of two basic geometric factors influencing tunnel behavior in a jointed rock mass; joints spacing and joints orientation. A hybridized indirect boundary element code known as TFSDDM (Two-dimensional Fictitious Stress Displacement Discontinuity Method) is used to study the stress distribution around the tunnels excavated in jointed rock masses. This numerical analysis revealed that both the dip angle and spacing of joints have important influences on stress distribution on tunnel walls. For example the tensile and compressive tangential stresses at the boundary of the circular tunnel increase by reduction in the joint spacing, and by increase the dip joint angle the tensile stress in the tunnel roof decreases.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.707-715
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• 1994

This study presents thickness optimization for the pressure vessel domes subject to internal pressure and axial force simultaneously. The considered typical pressure vessel domes are ellipsoidal and tori-spherical domes with skirt and nozzle part. These pressure vessel domes under loading have higher stress concentration on geometric discontinuity parts. Therefore, thickness optimization of axi-symmetric pressure vessel domes is essentially concerned on minimizing this stress concentration. The objective function is minimization of weight of pressure vessel dome. The design variable is thickness of dome and cylinder. Considered constraint is Von Mises equivalent stress. In the optimization procedure, ANSYS code is used. The equivalent and hoop stress of original shape domes are compared with those of optimal shape domes. And optimal thicknesses for pressure vessel domes are presented.

• 터널과지하공간
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• 제2권1호
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• pp.164-176
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• 1992

The conical-ended borehole technique and hemispherical-ended borehole technique are proposed, for the accurate stress measurement within a rock mass. Theory of stress tensor determination and in situ measurement system are presented with successful case examples, and the characteristics of stress distribution within rock masses are examined by the multiple times measurement in a single borehole. Subsequently, the problem in relation to the numerical approach for cavern designing is discussed on the basis of the dependency of the stress discontinuity on the geological discontinuities and so on.

• International Journal of Korean Welding Society
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• 제3권1호
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• pp.51-56
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• 2003

It is important to evaluate the fracture initiation behaviors of steel structure. It has been well known that the ductile cracking of steel would be accelerated by triaxial stress state. Recently, the characteristics of critical crack initiation of steels are quantitatively estimated using the two-parameters, that is, equivalent plastic strain and stress triaxiality, criterion. This study is paid to the fundamental clarification of the effect of notch radius, which can elevate plastic constraint due to heterogeneous plastic straining on critical condition to initiate ductile crack using two-parameters. Hense, the crack initiation testing were conducted under static loading using round bar specimens with circumferential notch. To evaluate the stress/strain state in the specimens was used thermal elastic-plastic FE-analysis. The result showed that equivalent plastic strain to initiate ductile crack expressed as a function of stress triaxiality obtained from the homogeneous specimens with circumferential notched under static loading. And it was evaluated that by using this two-parameters criterion, the critical crack initiation of homogeneous specimens under static loading.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1995년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.43-49
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• 1995

Sasol Advanced Synthol Reactor was divided into two chambers by grid plate perforated with diffuser holes. The reactor has high stress level beacuse of membrane stress due to internal pressure, thermal stress due to temperature difference and local stress due to structural discontinuity at the juncture of grid plate and shell. Moreover, geometric nonlinear behaviors may appear in the grid plate because of pressure difference between two chambers. In order to survey the stress level and geometric nonlinear behaviors around grid plate, heat transfer analysis, linear static analysis and geometric nonlinear analysis were performed using NISA II developed by EMRC. This paper demonstrates the result of accessment for linear static and geometric nonlinear analysis under various load combinations.