• 제목/요약/키워드: Structural strain

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Multiscale modeling of reinforced/prestressed concrete thin-walled structures

  • Laskar, Arghadeep;Zhong, Jianxia;Mo, Y.L.;Hsu, Thomas T.C.
    • Interaction and multiscale mechanics
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    • 제2권1호
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    • pp.69-89
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    • 2009
  • Reinforced and prestressed concrete (RC and PC) thin walls are crucial to the safety and serviceability of structures subjected to shear. The shear strengths of elements in walls depend strongly on the softening of concrete struts in the principal compression direction due to the principal tension in the perpendicular direction. The past three decades have seen a rapid development of knowledge in shear of reinforced concrete structures. Various rational models have been proposed that are based on the smeared-crack concept and can satisfy Navier's three principles of mechanics of materials (i.e., stress equilibrium, strain compatibility and constitutive laws). The Cyclic Softened Membrane Model (CSMM) is one such rational model developed at the University of Houston, which is being efficiently used to predict the behavior of RC/PC structures critical in shear. CSMM for RC has already been implemented into finite element framework of OpenSees (Fenves 2005) to come up with a finite element program called Simulation of Reinforced Concrete Structures (SRCS) (Zhong 2005, Mo et al. 2008). CSMM for PC is being currently implemented into SRCS to make the program applicable to reinforced as well as prestressed concrete. The generalized program is called Simulation of Concrete Structures (SCS). In this paper, the CSMM for RC/PC in material scale is first introduced. Basically, the constitutive relationships of the materials, including uniaxial constitutive relationship of concrete, uniaxial constitutive relationships of reinforcements embedded in concrete and constitutive relationship of concrete in shear, are determined by testing RC/PC full-scale panels in a Universal Panel Tester available at the University of Houston. The formulation in element scale is then derived, including equilibrium and compatibility equations, relationship between biaxial strains and uniaxial strains, material stiffness matrix and RC plane stress element. Finally the formulated results with RC/PC plane stress elements are implemented in structure scale into a finite element program based on the framework of OpenSees to predict the structural behavior of RC/PC thin-walled structures subjected to earthquake-type loading. The accuracy of the multiscale modeling technique is validated by comparing the simulated responses of RC shear walls subjected to reversed cyclic loading and shake table excitations with test data. The response of a post tensioned precast column under reversed cyclic loads has also been simulated to check the accuracy of SCS which is currently under development. This multiscale modeling technique greatly improves the simulation capability of RC thin-walled structures available to researchers and engineers.

집중하중을 받는 비합성.합성 생태아치구조물의 성능평가를 위한 수치해석 및 모형실험 연구 (A Numerical and Experimental Study on Structural Performance of Noncomposite and Composite Eco-Arch Structures subjected to Concentrated Loads)

  • 김용희;박종섭;이영호;오민수
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제22권2호
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    • pp.173-183
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    • 2010
  • 본 논문은 I형 강재와 프리캐스트 콘크리트 바닥판으로 구성된 비합성 합성아치 생태교량에 대한 해석 및 실험 연구이다. 범용유한 요소해석 프로그램 ABAQUS(2007)를 사용하여 단위거더, 단위합성거더, 3거더 아치, 3거더 합성아치 등 4종류의 해석모델이 검토되었으며, 해석 결과를 토대로 모델별 거동특성을 분석하고, 3거더 합성아치 모형실험체에 설치될 응력 및 변형률 게이지 위치를 결정하였다. 본 연구의 정적파괴 하중실험에 사용된 실험체는 3개의 I형강 거더와 14개의 PC패널로 구성되어 있다. 모형실험체 정적파괴실험결과로부터 강거더 하부플랜지가 항복응력에 도달하는 시기의 재하하중은 유한요소해석을 통해 얻어진 정적하중과 17%정도의 차이를 나타내고 있으며, 실험체 파괴하중은 1,961kN으로 AASHTO LRFD 교량설계기준 (2007)의 단면 소성모멘트를 이용한 작용가능하중은 1,380kN으로 본 실험체는 충분한 내하력을 나타내고 있다. 해석결과와 실험결과를 토대로 새로운 형식의 비합성 합성아치 교량의 안전성과 강도가 충분히 발휘됨을 확인할 수 있었다.

하이브리드 유한요소해석을 위한 인공지능 조인트 모델 개발 (Development of Artificial Intelligence Joint Model for Hybrid Finite Element Analysis)

  • 장경석;임형준;황지혜;신재윤;윤군진
    • 한국항공우주학회지
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    • 제48권10호
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    • pp.773-782
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    • 2020
  • 심층신경망 기반 하이브리드 유한요소해석을 위한 조인트 모델 방법 구축을 소개한다. 트렉터의 앞차축에서 다양한 체결 조건에 의해 유발되는 복잡한 거동 상태를 가지는 볼트와 베어링의 재료 모델을 심층신경망으로 대체했다. 볼트는 6자유도를 갖는 1차원 티모센코 빔 요소를 이용했고, 베어링은 3차원 솔리드 요소를 이용했다. 다양한 하중 조건을 바탕으로 유한요소해석을 한 뒤, 모든 요소에서 응력-변형률 데이터를 추출하고 텐서플로를 이용하여 학습시켰다. 신경망 기반 유한요소해석을 할 때 추출된 데이터를 바탕으로 학습된 심층신경망은 ABAQUS 서브루틴 안에 포함되어 현재 해석 증분의 응력을 예측하고 접선강도행렬을 계산할 수 있게 했다. 학습된 심층신경망 조인트 모델의 일반화 성능은 훈련에 사용되지 않은 새로운 하중 조건에서 해석하여 검증하였다. 최종적으로 이 방법을 이용하여 심층신경망 기반 앞차축 해석을 진행하고 응력장 분포를 검증했다. 또한, 실제 트렉터의 3점 굽힘 실험 결과와 비교하여 심층신경망 기반 해석의 타당성을 검토했다.

Bacillus subtilis KS1이 생산하는 항진균물질의 정제 및 특성 (Purification and characterization of antifungal compounds produced by Bacillus subtilis KS1)

  • 류승우;맹학영;맹필재
    • 한국균학회지
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    • 제24권4호통권79호
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    • pp.293-304
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    • 1996
  • 인삼포 토양으로부터 강력한 항진균력을 보이는 KS1 균주를 분리하고 Bacillus subtilis로 동정하였다. 온상시험에서 B. subtilis KS1의 배양액은 오이잿빛곰팡이병, 밀붉은녹병 등의 진균성 농작물병에 대하여 탁월한 방제효과를 나타내었다. 또한, B. subtilis KS1 배양액의 butanol 분획은 Botrytis maydis, Chytridium lagenarium, Candida albicans 등 식물 또는 사람의 병원성 진균을 비롯한 몇몇 진균류에 대하여 억제효과를 나타내었다. 이 균주가 생성하는 항진균물질을 pep-RPC reverse phase column과 ${\mu}$ Bondapak $C_{18}$ reverse phase column을 이용하여 분리 정제하였다. 정제된 항진균물질의 열안정성 및 pH 안정성을 조사한 결과, $-20-121^{\circ}C$와 pH 4.0-10.0의 범위에서 안정하였다. 이 물질의 조성 및 구조적 특징을 HPLC와 $^1H-,\;^1H-^1H-$, COSY, NOESY, COSY-NOESY 및 HOHAHA NMR spectroscopy를 통하여 각각 분석한 결과, B. subtilis가 생산하는 고리형 peptide 중 iturin A에 속하는 물질로 확인되었다. 그러나, 지금까지 알려진 iturin A계 물질들의 ${\beta}$-아미노산에 붙어 있는 탄화수소 사슬이 곁가지가 없거나 terminus 또는 subterminus에 1개의 $CH_3$ 곁가지를 갖는 것과는 달리, SW1의 ${\beta}$-아미노산은 2개의 $-CH_3$ 곁가지가 붙어 있는 탄화수소 사슬을 가짐이 확인되었다.

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Molecular Characterization of Extracellular Medium-chain-length Poly(3-hydroxyalkanoate) Depolymerase Genes from Pseudomonas alcaligenes Strains

  • Kim Do Young;Kim Hyun Chul;Kim Sun Young;Rhee Young Ha
    • Journal of Microbiology
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    • 제43권3호
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    • pp.285-294
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    • 2005
  • A bacterial strain M4-7 capable of degrading various polyesters, such as poly$(\varepsilon-caprolactone)$, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly(3-hydroxyoctanoate), and poly(3-hydroxy-5-phenylvalerate), was isolated from a marine environment and identified as Pseudomonas alcaligenes. The relative molecular mass of a purified extracellular medium-chain-length poly(3-hydroxyalkanoate) (MCL-PHA) depolymerase $(PhaZ_{palM4-7})$ from P. alcaligenes M4-7 was 28.0 kDa, as determined by SDS-PAGE. The $PhaZ_{palM4-7}$ was most active in 50 mM glycine-NaOH buffer (pH 9.0) at $35^{\circ}C$. It was insensitive to dithiothreitol, sodium azide, and iodoacetamide, but susceptible to p-hydroxymercuribenzoic acid, N-bromosuccinimide, acetic anhydride, EDTA, diisopropyl fluorophosphate, phenylmethylsulfonyl fluoride, Tween 80, and Triton X-100. In this study, the genes encoding MCL-PHA depolymerase were cloned, sequenced, and characterized from a soil bacterium, P. alcaligenes LB19 (Kim et al., 2002, Biomacro-molecules 3, 291-296) as well as P. alcaligenes M4-7. The structural gene $(phaZ_{palLB19})$ of MCL-PHA depolymerase of P. alcaligenes LB19 consisted of an 837 bp open reading frame (ORF) encoding a protein of 278 amino acids with a deduced $M_r$ of 30,188 Da. However, the MCL-PHA depolymerase gene $(phaZ_{palM4-7})$ of P. alcaligenes M4-7 was composed of an 834 bp ORF encoding a protein of 277 amino acids with a deduced Mr of 30,323 Da. Amino acid sequence analyses showed that, in the two different polypeptides, a substrate-binding domain and a catalytic domain are located in the N-terminus and in the C-terminus, respectively. The $PhaZ_{palLB19}$ and the $PhaZ_{palM4-7}$ commonly share the lipase box, GISSG, in their catalytic domains, and utilize $^{111}Asn$ and $^{110}Ser$ residues, respectively, as oxyanions that play an important role in transition-state stabilization of hydrolytic reactions.

졸-겔법에 의해 제조된 정극 활물질 LiNi0.8Co0.2-xMxO2[M=Al]의 전기화학적 특성 (A Study on the Electrochemical Properties of LiNi0.8Co0.2-xMxO2[M=Al] Cathode Materials Prepared by Sol-Gel Method)

  • 한창주;조원일;조병원;윤경석;장호
    • 전기화학회지
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    • 제6권4호
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    • pp.266-270
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    • 2003
  • 우수한 전기화학적 특성을 갖는 $LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$ 정극 활물질을 평균 $1{\mu}m$ 이하의 균일한 입자 분포를 얻을 수 있는 액상 반응법의 하나인 졸겔법을 이용하여 제조하였다. 제조된 $LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$를 X선 회절과 TEM(transmission electron microscopy)분석을 통하여 미세구조를 분석하였다. 충방전 실험전과 실험후의 미세구조의 변화에 중점을 주어 실험하였으며, 그 결과 졸겔법으로 제조된$LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$ 정극 활물질은 높은 가역 용량을 가지며 뛰어난 싸이클 특성을 가지고 있다 이는 졸겔법으로 제소함으로 인하여 Ni과 Co양이온의 균일한 화학조성을 가지고 있기 때문이라 생각된다. 특히 $LiCoO_2$에서 관찰되었던 cubic spinel disordering과 심각한 구조적 결함이 관찰되지 않았다. 또한 Al 치환으로 인하여 싸이클 특성을 좋아졌지만 용량은 감소하였다.

대장균에서 이소프레노이드 생합성 경로의 대사공학적 개량에 의한 아스타잔틴의 생산성 향상 (Enhanced Production of Astaxanthin by Metabolic Engineered Isoprenoid Pathway in Escherichia coli)

  • 이재형;서용배;김영태
    • 생명과학회지
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    • 제18권12호
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    • pp.1764-1770
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    • 2008
  • 이 연구의 목적은 생물공학적으로 이소프레노이드 생합성 유전자를 클로닝하여 이들을 형질전환시킨 대장균을 제조하여 이들을 숙주로 사용하여 아스타잔틴의 생산을 증가시키는 것이다. 본 연구진은 선행연구에서 Paracoccus haeundaensis로부터 아스타잔틴 생산에 관여하는 6개의 아스타잔틴 생합성 유전자군을 보고하였고, 이들 유전자들을 발현 벡타(pCR-XL-TOPO-Crt)에 재조합한 후 이 벡터를 대장균에 형질 전환시켜서 건조중량으로 400 ${\mu}g$/g의 아스타잔틴을 생산하였다. 아스타잔틴의 생산성을 증가시키기 위해서 대장균으로부터 이소프레노이드 생합성 경로에 관여하는 4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate reductase (lytB), farnesyl diphosphate (FPP) synthase (ispA), isopentenyl (IPP) diphossphate isomerase (idi) 유전자들을 클로닝하였고, 이들 유전자를 (pCR-XL-TOPOCrt-full)와 같이 대장균에 각각 공발현시켰다. idi 유전자와 아스타잔틴 생산에 관여하는 아스타잔틴 생합성 유전자군이 함께 형질 전환된 BL21(DE3) Codon Plus RIL 대장균를 배양하였을때, 건조중량으로 1,200 ${\mu}g$/g의 아스타잔틴을 생산하였다. 따라서 본 연구 결과, 이소프레노이드 생합성 유전자와 아스타잔틴 생합성 유전자군을 공발현 시킬 때 아스타잔틴의 생산이 3배 증가하였다.

570MPa급 고강도강을 적용한 콘크리트 채움 U형 하이브리드 합성보의 휨거동 및 설계 (Flexural Behavior and Design of Concrete-filled U-shape Hybrid Composite Beams Fabricated from 570MPa High-strength Steel)

  • 이철호;소현준;박창희;이창남;이승환;오하늘
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제28권2호
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    • pp.109-120
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    • 2016
  • 본 연구에서는 콘크리트 채움 U형 하이브리드 합성보의 실물대 휨 실험을 수행하고 평가하였다. U형 강판의 웨브에는 공칭인장강도 400MPa 일반강종의 강재(SS400) 하부플랜지에는 공칭인장강도 570MPa 고강도 강재(SM570)의 강판을 각각 적용하였다. 연구의 주요 목적은 최대의 휨성능을 발현할 수 있는 하이브리드 단면구성과 설계지침의 개발이었다. 4점 단조가력실험의 수행을 통해 제안된 모든 하이브리드 합성보 실험체들은 의도한대로 소성모멘트 이상의 강도발현과 충분한 연성거동을 나타내었다. 그리고 하이브리드 합성단면의 소성중립축의 위치가 상부 콘크리트 기준으로 합성단면 전체깊이의 15%이내에 존재할 경우 휨강도 산정 시 소성응력분포법의 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 또한 실험결과를 기반으로 하이브리드 합성보에 적합한 강성산정과정을 제안하였다.

식물생장조절물질 말포민 A동족체의 화학구조 및 생리활성 (Chemical Structures and Physiological Activities of Plant Growth Substance, Malformin A's)

  • 김건우
    • 한국잡초학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.73-84
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    • 1995
  • 종래의 말포민류에 대한 화학구조 연구에 있어서의 난제들이 최신의 각종 기기분석 및 새로운 정제 방법의 적용에 의해 해결되어졌으며, 이 결과 말포민 A로부터 신규의 $A_4$를 포함한 4종의 A동족체들이 단리 구조결정되었다. 본 연구에 의해 말포민 A동족체의 화학 구조는, $A_1$(1)이 cyclo-D-Cys-D-Cys-L-Val-D-Leu-L-Ile, $A_2$(2)가 cyclo-D-Cys-D-Cys-L-Val-D-Leu-L-Val, $A_3$(3)가 cyclo-D-Cys-D-Cys-L-Val-D-Leu-L-Leu, $A_4$(4)가 cyclo-D-Cys-D-Cys-L-Val-D-Ile-L-Val으로서 확정 되었다. 이들 중, 말포민 $A_3$(3)는 말포민 C와 동일한 화합물로 확인되었다. 단리된 말포민 A동족체에 대해서 옥수수 근 부굴곡활성과 녹두 상배축신장활성을 지표로 하여 생물검정을 실시하였다. 옥수수 근부굴곡 활성의 검정으로부터, 모든 A동족체가 활성을 나타내었으며, 특히 분자량 529의 동족체는 분자량 515의 동족체보다 높은 활성을 보여주었다. 그러나, 녹두 상배축신장활성의 검정에서는 분자량에 따른 차이가 인정되지 않았으며, 이들 중 말포민 $A_4$는 활성형이 아닌 것으로 확인되었다. 양검정법에서 모두 최고 수준의 활성을 나타낸 말포민 $A_1$은, $0.25{\mu}m$ 에서 83%의 옥수수 근부굴곡활성을 나타냈으며, 녹두 상배축신장활성의 경우, $0.1{\mu}m$에서 대조구에 비해 165%의 신장촉진을 보였다.

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백운산향사(白雲山向斜) 서단부(西端部)의 구조계층(構造階層)과 습곡작용(褶曲作用)의 과정(過程) (Structural Layers and History of Folding in the Western Part of the Baegunsan Syncline, Samcheog Coalfield, South Korea)

  • 이재영;박봉순
    • 자원환경지질
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    • 제15권1호
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    • pp.41-47
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    • 1982
  • 삼척탄전서부지역(三陟炭田西部地域)의 양단부(兩端部)에 해당하는 본연구지역(本硏究地域)은 태백산통(太白山統)을 기저(基底)로 하여 "조선-평안계(朝鮮-平安系)"의 층서(層序)가 해방전(解放前)에 수립(樹立)되었고 정창희(鄭昌熙)에 의하여 "평안계(平安系)"는 대폭 수정(修正)되었다. 특히 이 지역의 지질구조(地質構造)는 층서확립(層序確立)과 함께 "백운산대향사(白雲山大向斜)"구조(構造)가 이미 오래전에 인지(認知)되었으나 동서성(東西性)의 대습곡구조(大褶曲構造)와 남북성(南北性)의 교차습곡구조(交叉褶曲構造)와의 생성시기(生成時期)의 선후관계(先後關係)에 대해서는 다른 견해(見解)가 대립(對立)되어 왔다. 이 지역(地域)을 대향사(大向斜)의 남익부(南翼部)인 녹전구(碌田區), 북익부(北翼部)인 문곡구(文曲區), 비부(鼻部)인 예미구(禮美區)로 나누어 구조요소(構造要素)를 관측해석(觀測解析)하였던 바, 세 지역의 층이면(層理面)에 대한 ${\pi}$도(圖)에서 얻은 대원(大圓)의 극(極)과 선구조(線構造)의 최대치(最大値)는 비교적 잘 일치하는데 남북성(南北性) 교차습곡(交叉褶曲)의 경향(傾向)과 같다. 이는 남북성교차습곡(南北性交叉褶曲)의 형성과정(形成過程)에서 제구조요소(諸構造要素)가 생성(生成)되었고 동서성대향사(東西性大向斜) 구조(構造)와는 무관(無關)하다는 것을 입증(立證)하므로 선남북성교차습곡후동서성대향사(先南北性交叉褶曲後東西性大向斜)의 습곡작용(褶曲作用)이 있었음을 뒷받침하고 있다. 다시 말하면 본역(本域)에 발달(發達)하는 소구조요소(小構造要素)는 대체로 교차습곡(交叉褶曲)에 수반(隨伴)된 것으로 후기(後期)의 백운산향사(白雲山向斜)에 의해서 담란(擔亂)되고 있다. 기반암층(基盤岩層)에는 동사습곡(同斜褶曲)이, 하부고생층(下部古生層) 중의 규암층중(硅岩層中)에는 심한 단열(斷裂)이, 니질암층(泥質岩層) 중에는 각상습곡(角狀褶曲)이, 탄산염암층(炭酸鹽岩層)중에는 조합벽개(組合劈開)가, 상부고생층(上部古生層)중에는 평행습곡(平行褶曲)이 우세하여 층서(層序)에 따른 변형양식(變形樣式)의 차이(差異)를 보이고 있어 구조계층(構造階層)이 성립(成立)한다.

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