• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.225-237
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• 2006

김 등(2005a, b)의 연구를 확장시켜 시스템 좌굴 고유치해석법을 이용한 유효좌굴길이 산정법과 2차 탄성해석기법을 이용한 2차모멘트를 이용하여 축력과 휨모멘트를 받는 라멘구조의 보-기둥부재에 대한 개선된 좌굴설계법을 제안한다. 이를 위하여 먼저 국내도로교설계기준, AISC-LRFD, SRC의 각 설계기준에 제시된 내하력 기준식을 이용하여 응력-변형율 관계를 유도하고, 이를 이용한 탄성 및 비탄성 좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법을 고찰한다. 또한 라멘구조에 대하여 AISC-LRFD에서 제시하고 있는 좌굴 안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 안정성 검토식을 해석예제를 통하여 비교, 검토를 행한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.121-127
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• 2014

단층 그래핀 시트(Single layer graphene sheet, SLGS)의 찢어짐 모드(모드 III) 파괴 예측을 위한 원자 기반 미세결합요소모델이 개발되었다. 이 모델은 그래핀 시트의 최대 변형률 관계를 예측하기 위해 수정된 모스포텐셜을 사용한다. 면외 전단하중 조건에서 그래핀의 모드 III 파괴를 광범위한 분자역학(Molecular mechanics, MM) 시뮬레이션으로 조사하였다. 분자역학은 원자의 균열선단 근처 원자의 변위를 설명하기 위해 사용되었고, 선형탄성파괴역학은 이 영역 바깥의 영역을 설명하기 위해 사용되었다. 해석 결과 분자역학 방법이 SLGS의 전단 물성 계산뿐만 아니라 armchair 및 zigzag 방향 모드 III 파괴인성 연구에도 단순하면서도 신뢰할만하다는 것을 보여준다. SLGS 의 모드 III 파괴인성은 zigzag 방향에 대해 $0.86MPa{\sqrt{m}}$, armchair 방향에 대해 $0.93MPa{\sqrt{m}}$로 예측되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권1호
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• pp.43-60
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• 2019

This paper presents a finite element model which can simulate the axial compression behavior of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled square steel tube columns using the ABAQUS software. The analytical model was established by selecting the reasonable nonlinear analysis theory and the constitutive relationship of material in the columns. The nonlinear analysis of failure modes, deformation characteristics, stress nephogram, and load-strain curves of columns under axial loads was performed in detail. Meanwhile, the influences of recycled coarse aggregate (RCA) replacement percentage, profile steel ratio, width thickness ratio of square steel tube, RAC strength and slenderness ratio on the axial compression behavior of columns were also analyzed carefully. It shows that the results of finite element analysis are in good agreement with the experimental results, which verifies the validity of the analytical model. The axial bearing capacity of columns decreased with the increase of RCA replacement percentage. While the increase of wall thickness of square steel tube, profile steel ratio and RAC strength were all beneficial to improve the bearing capacity of columns. Additionally, the parameter analysis of finite element analysis on the columns was also carried out by using the above numerical model. In general, the SRRC filled square steel tube columns have high bearing capacity and good deformation ability. On the basis of the above analysis, a modified formula based on the American ANSI/AISC 360-10 was proposed to calculate the nominal axial bearing capacity of the columns under axial loads. The research conclusions can provide some references for the engineering application of this kind of columns.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.11-21
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• 2019

본 연구에서는 말뚝의 인발저항에 대한 합리적 평가를 위하여, 다양한 지반 조건(상대밀도, 세립분 함유율)에서 말뚝의 인발거동 모사에 대한 유한요소해석의 적용성을 평가하였다. 즉, 기존의 실내모형실험 결과(You et al., 2018)를 대상으로 동일한 조건에서의 유한요소해석을 실시하였고, 유한요소해석에 이용된 해석모델의 신뢰성을 검증하였다. 또한 수치해석을 활용한 말뚝의 인발거동 모사에 대한 적정성을 평가하였다. 그 결과, 가상지반이 적용된 축대칭 해석을 이용하여 말뚝의 주면마찰력을 평가할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 다양한 지반 조건에 대하여 말뚝-지반 경계면의 전단저항 특성을 반영할 수 있는 축대칭 해석은 말뚝의 합리적인 인발거동 모사가 가능한 해석방법으로 활용이 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구를 통하여 제안된 해석모델은 말뚝의 응력-변형 관계를 통한 인발거동을 적절하게 모사할 수 있는 것으로 판단되었다.

• Applied Microscopy
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• 제49권
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• pp.3.1-3.7
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• 2019

Graphene, which is one of the most promising materials for its state-of-the-art applications, has received extensive attention because of its superior mechanical properties. However, there is little experimental evidence related to the mechanical properties of graphene at the atomic level because of the challenges associated with transferring atomically-thin two-dimensional (2D) materials onto microelectromechanical systems (MEMS) devices. In this study, we show successful dry transfer with a gel material of a stable, clean, and free-standing exfoliated graphene film onto a push-to-pull (PTP) device, which is a MEMS device used for uniaxial tensile testing in in situ transmission electron microscopy (TEM). Through the results of optical microscopy, Raman spectroscopy, and TEM, we demonstrate high quality exfoliated graphene on the PTP device. Finally, the stress-strain results corresponding to propagating cracks in folded graphene were simultaneously obtained during the tensile tests in TEM. The zigzag and armchair edges of graphene confirmed that the fracture occurred in association with the hexagonal lattice structure of graphene while the tensile testing. In the wake of the results, we envision the dedicated preparation and in situ TEM tensile experiments advance the understanding of the relationship between the mechanical properties and structural characteristics of 2D materials.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.269-287
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• 2023

The WGJ420 fire-resistant weathering (FRW) steel is developed and manufactured with standard yield strength of 420 MPa at room temperature, which is expected to significantly enhance the performance of steel structures with excellent fire and corrosion resistances, strong seismic capacity, high strength and ductility, good resilience and robustness. In this paper, the mechanical properties of FRW steel plates and buckling behavior of columns are investigated through tests at elevated temperatures. The stress-strain curves, mechanical properties of FRW steel such as modulus of elasticity, proof strength, tensile strength, as well as corresponding reduction factors are obtained and discussed. The recommended constitutive model based on the Ramberg-Osgood relationship, as well as the relevant formulas for mechanical properties are proposed, which provide fundamental mechanical parameters and references. A total of 12 FRW steel welded I-section columns with different slenderness ratios and buckling load ratios are tested under standard fire to understand the global buckling behavior in-depth. The influences of boundary conditions on the buckling failure modes as well as the critical temperatures are also investigated. In addition, the temperature distributions at different sections/locations of the columns are obtained. It is found that the buckling deformation curve can be divided into four stages: initial expansion stage, stable stage, compression stage and failure stage. The fire test results concluded that the residual buckling capacities of FRW steel columns are substantially higher than the conventional steel columns at elevated temperatures. Furthermore, the numerical results show good agreement with the fire test results in terms of the critical temperature and maximum axial elongation. Finally, the critical temperatures between the numerical results and various code/standard curves (GB 51249, Eurocode 3, AS 4100, BS 5950 and AISC) are compared and verified both in the buckling resistance domain and in the temperature domain. It is demonstrated that the FRW steel columns have sufficient safety redundancy for fire resistance when they are designed according to current codes or standards.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권11호
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• pp.25-35
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• 2006

본 연구에서는 폐어망을 이용한 보강 경량토의 역학적 특성을 고찰하였다. 본 실험에서 사용된 보강 경량토는 부산 신항 건설현장에서 채취한 준설토와 시멘트, 기포 및 폐어망으로 구성되어졌다. 다양한 함유율의 폐어망이 혼합된 보강 경량토의 보강효과를 고찰하고, 무보강 경량토와 보강 경량토의 거동 특성을 비교하기 위하여 다양한 실내실험이 수행되어졌다. 보강 경량토에 대한 실험결과 응력-변형 관계와 일축압축강도는 폐어망에 의해 큰 영향을 받는다는 것이 나타났다. 보강 경량토의 압축강도는 양생기간이 증가할수록 증가하며, 폐어망을 첨가함으로써 일반적으로 증가하지만, 압축강도 증가량은 폐어망 함유율에 비례하지는 않는다. 본 실험의 경우 폐어망 함유율이 0.25%일 때 최대 압축강도가 발현되는 것을 알 수 있었다. 한편, 보강 경량토의 함수비 변화는 양생기간 7일까지 급격하게 감소한 후 일정한 값에 수렴하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.833-840
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• 2006

TMCP 강재를 적용한 기둥부재의 정확한 내진설계를 위해서는 반복하중 작용시 기둥부재에 발생하는 이력거동의 특성을 명확히 파악해야 한다. 이러한 이력거동을 정확히 예측하기 위해서는 반복하중 작용시 TMCP 강재의 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 구현할 수 있는 반복소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 먼저 단조 및 반복하중실험에 기초하여 SM490 및 SM490-TMC 강재의 반복소성모델을 정식화하였으며 이를 3차원 탄소성 유한요소해석에 적용하였다. 수치해석을 통하여 SM490-TMC 강재를 적용한 원형과 H형 기둥부재의 이력거동의 특성을 파악하였다. 또한 해석결과를 SM490강재가 적용된 기둥부재의 해석결과와 비교하여 SM490-TMC 강재가 원형 및 H형 기둥부재의 이력거동에 미치는 영향을 명확히 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.935-941
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• 2006

지진과 같은 동적반복하중을 받은 강구조물은 정적하중시와 다른 이력거동을 보인다. 이는 동적변형중인 구조용 강재는 정적상태와 다른 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 보이기 때문이다. 즉, 지진하중을 받는 원형 강기둥과 같은 강구조물의 이력거동을 정확히 예측하기 위해서는 정동적 변형 상태를 가정한 재하속도에 따른 대상구조물 내하력 및 변형의 차이점을 명확히 파악해야 한다. 이에 본 연구에서는 저자에 의해 제안된 SM490강재의 동적 반복소성모델과 이를 적용한 3차원 탄소성 유한요소해석을 이용하여 재하속도와 지름-두께(D/t)비를 변수로한 SM490 원형강기동의 동적해석을 수행하였다. 해석 결과를 통하여 정적에서 동적변형상태로 재하속도 변화에 따른 SM490 원형강기둥의 이력거동 특성 즉, 내하력 및 에너지소산효율의 변화를 명확히 파악하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.577-585
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• 2009

이 논문은 원전 격납건물의 극한내압능력 평가와 비선형해석을 수행하기 위하여 개발된 해석프로그램인 9절점 퇴화 쉘 유한요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 구조물에서 발생하는 횡전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였다. 콘크리트의 재료모델은 등가응력-등가변형률의 관계를 이용하여 콘크리트의 응력과 변형률의 수준을 결정하고, 콘크리트에 균열이 발생하면 부착응력을 고려하는 인장강성모델과 균열면에서의 전단전달 메카니즘 그리고 균열면에서 압축강도 감소모델 등으로 재료적 거동을 나타내었다. 또한 균열발생기준으로 압축-인장영역에는 Niwa가 제안한 응력포락선을 도입하였고, 인장-인장영역에는 Aoyagi-Yamada가 제안한 응력포락선을 사용하였다. 개발된 프로그램의 성능은 다양한 수치예제를 통하여 검증하였다. 검증예제 결과로부터 개발된 쉘 유한요소를 이용한 해석결과는 실험결과 또는 다른 해석결과와 유사한 결과를 도출하였다.