• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권2호
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• pp.206-222
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• 2015

This work uses different finite element approaches to the free vibration analysis of reinforced shell structures, and a simplified model of a typical launcher with two boosters is used as an example. The results obtained using a refined one-dimensional (1D) beam model are compared to those obtained with commercial finite element software. The 1D models that are used in the present work are based on the Carrera Unified Formulation (CUF), which assumes a variable kinematic displacement field over the cross-sections of the beam. Two different sets of polynomials that correspond to Taylor (TE) or Lagrange (LE) expansions were used. The analyses focused on three reinforced structures: a stiffened panel, a reinforced cylinder and the complete structure of the launcher. The frequencies and natural modes obtained using one-dimensional models are compared to those obtained from classical finite element analysis. The classical FE models were built using a beam-shell or solid elements, and the results indicate that the refined beam models can in fact be used to investigate the behavior of very complex reinforced structures. These models can predict the shell-like modes that are typical of thin-walled structures that cannot be detected using classical beam models. The refined 1D models used in the present work provide results that are as accurate as those from solid FE models, but the 1D models have a much lower computational cost.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.399-407
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• 2002

속이 빈 축대칭 회전체인 두꺼운 쉘의 정확한 고유진동수와 모우드형상을 결정하기 위해서 3차원적인 해석방법이 사용되었다. 이 축대칭 회전쉘의 모선을 직선으로 한정하지 않았으며, 쉘의 두께 또한 일정한 것으로 제한하지 않았다. 이 쉘의 중앙면은 임의의 곡율을 가지며, 쉘의 두께도 임의적으로 변한다. 자오선방향, 두께방향, 원주방향으로의 변위 성분인$U_\Phi, U_z, U_\theta$는 시간반응의 정현성(sinusoidal)과$\theta$방향으로의 주기성을 지니며,$\Phi$와 z 방향으로는 대수다항 식의 형태로 가정되었다. 이 쉘의 변형률에너지와 운동에너지를 공식화하였으며, 진동수의 최소화를 통해 상위경계치의 진동수를 구하고 다항식의 차수를 증가시켜 엄밀해에 수렴된 진동수를 구할 수 있다. 선형적으로 두께가 변하는 두꺼운 원추형쉘과 구형쉘에 대한 예를 통하여 하위 다섯 개의 진동수에 대해서 유효 숫자 4자리까지의 정확한 수렴성연구가 이루어졌다. 이 해석 방법은 두께가 매우 두꺼운 쉘 뿐만이 아니라 얇은 쉘에도 적용이 가능하다

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.447-455
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• 2006

순수변위 비선형 4절점 쉘요소의 정식화를 제안하여 철근 콘크리트, 강재및 복합재료등 범용 목적의 구조물의 해석에 적합하도록 하였다. 기하강성의 정식은 2차 운동역학적 관계를 이용하여 쉘이 중립면에서 정의되었고 이러한 기하강성은 면내응력, 휨 모멘트와 수직 전단력의 형태로 구성되어 두꺼운 판 및 쉘의 해석에 효과적이다. 가정된 자연 변형률 방법을 사용하여 전단잠김 문제를 제거한 복합 쉘 요소는 얇은 판및 쉘의 경우에도 정확한 해를 구할 수 있다. 콘크리트 경우 소성이론 및 탄소성 파괴역학에 근거한 비탄성 해석이 가능하며 강재경우 폰미스의 항복이론과 이바노브의 항복이론을 이용한 소성해석이 가능하다. 복합 재료의 수직전단 강성 행렬은 평형방정식으로부터 유도하여 구성하였다. 본 연구에서 제안한 쉘 요소는 해석 예제들이 참고문헌과 잘 일치하여 정확성이 입증되었으며 범용목적의 박판구조 해석에 적합한 것으로 사료 되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.699-705
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• 2015

항공기가 적은 동력으로 장시간 체공을 하기 위해서는 높은 양항비(Lift Drag Ratio)와 구조경량화가 요구된다. 일반적으로 고고도 장기체공 비행기에는 가로세로비가 큰 날개가 적용된다. 또한 기체의 주요 구조물에 고강도, 고강성 탄소섬유복합재료를 사용하고, 날개의 표피(Skin)에 박막(Membrane) 소재인 얇은 마일러(Mylar)를 사용된다. 그 결과 날개 구조물이 다른 구조물에 비하여 유연해진다. 그리고 박막 소재인 얇은 마일러의 강성이 동적 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 비선형 갭(Gap) 요소를 사용하여 마일러의 박막 특성을 모사하였다. 그리고 비선형해석 결과를 이용하여 등가강성을 갖는 선형 쉘(Shell) 요소로 등가모델링 하는 방법을 제시하였다. 선형 등가 쉘 모델은 멤브레인 요소법를 이용한 비선형해석 결과와 비교하여 결과의 타당성을 검증하였다. 제안된 선형등가 쉘 모델은 모드 해석에 적용하여 마일러의 기계적 물성이 고유진동수에 미치는 영향을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.419-429
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• 2003

두꺼운 축대칭 쌍곡형 쉘의 고유진동수를 결정하는 3차원 해석법이 제시되었다. 수학적으로 2차원적인 전통적인 쉘 이론과는 달리, 본 연구의 해석법은 3차원적인 동탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향, 원주방향, 축방향으로의 변위성분인 u/sub r/, u/sub θ/, u/sub z/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, r과 z방향으로는 대수 다항식으로 표현하였다. 쌍곡형 쉘의 위치(변형률)에너지와 운동에너지를 정식화하고 리츠법을 사용하여 고유치문제를 해결하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 고유진동수를 엄밀해의 상위경계치로 구하였다. 대수 다항식의 차수가 증가하면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 축대칭 쌍곡형 쉘의 하위 5개의 진동수에 대해서 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 쌍곡형 쉘의 서로 다른 2개의 두께 비, 3개 의 축비(axis ratio), 3개의 shv이 비를 가진 총 18개의 형상을 지닌 자유 경계의 축대칭 쌍곡형 쉘의 수치결과를 도표화하였다. 프와송 비( ν)는 0.3으로 고정하였다. 본 연구의 해석법은 매우 두꺼운 쉘 뿐만 아니라 얇은 쉘에도 적용이 가능하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.122.1-122.1
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• 2015

The dependence of electronic properties and local structure of tantalum oxide thin film on oxygen deficiency have been investigated by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy (REELS), and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The XPS results showed that the oxygen flow rate change results in the appearance of features in the Ta 4f at the binding energies of 23.2 eV, 24.4 eV, 25.8, and 27.3 eV whose peaks are attributed to Ta1+, Ta2+, Ta3+, Ta4+, and Ta5+, respectively. The presence of nonstoichiometric state from tantalum oxide (TaOx) thin films could be generated by the oxygen vacancies. The REELS spectra suggested the decrease of band gap for tantalum oxide thin films with increasing oxygen deficiency. In addition, XAS spectra manifested both the increase of coordination number of the first Ta-O shell and a considerable reduction of the Ta-O bond distance with the decrease of oxygen deficiency.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.398-398
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• 2013

The electronic properties and the local structure of tantalum oxide thin film with variation of oxygen flow rate ranging from 9.5 to 16 sccm (standard cubic centimeters per minute) have been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy (REELS), and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The XPS results show that the Ta4f spectrum for all films consist of the strong spin-orbit doublet $Ta4f_{7/2}$ and $Ta4f_{5/2}$ with splitting of 1.9 eV. The oxygen flow rate of the film results in the appearance of new features in the Ta4f at binding energies of 23.2 eV, 24.4 eV, 25.8, and 27.3 eV, these peaks attribute to $Ta^{1+}$, $Ta^{2+}$, $Ta^{4+}$/$Ta^{2+}$, and $Ta^{5+}$, respectively. Thus, the presence of non-stoichiometric state from tantalum oxide ($TaO_x$) thin films could be generated by the oxygen vacancies. The REELS spectra suggest the decrease of band gap for tantalum oxide thin films with increasing the oxygen flow rate. The absorption coefficient ${\mu}$ and its fine structure were extracted from the fluorescence mode of extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectra. In addition, bond distances (r), coordination numbers (N) and Debye-Waller factors (${\sigma}^2$) each film were determined by a detailed of EXAFS data analysis. EXAFS spectrapresent both the increase of coordination number of the first Ta-O shell and a considerable reduction of the Ta-O bond distance with the increase of oxygen flow rate.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.57-57
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• 2010

For thin panel welded structure, the various welding distortions were found due to the low resistance against welding deformation. Especially, buckling distortion induced in the thin panel welded structure produce severe problems related to cost in production stage and safety in service life. So, many researches including mechanical and thermal tensioning method for preventing the occurrence of buckling distortion in the production stage have been performed. The purpose of this study is to identify the behavior of longitudinal residual stress at the SA butt weldment with thin plate of 6mm thickness under tension load by 3 dimensional FEA. For it, mesh design for 3D FEA was constructed with 20 nodes brick element for butt weldment and 8 nodes shell element for base metal. According to FEA results, the longitudinal compressive strain inducing tensile residual stress at the butt weldment decreased. It was because the compressive thermal strain in way of weldment was reduced by tension load. The control effect of residual stress increased with an increase in tension load. So, if the amount of tension load applied to the weldment exceeds 1.5 times of longitudinal shrinkage force, the amount of longitudinal residual stress decreased below the critical value inducing the buckling distortion at the SA butt weldment. Its validity was verified by experiment.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.1-13
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• 2003

본 연구에서는 전단변형을 고려한 비대칭 박벽 곡선보의 자유진동해석을 수행할 수 있는 일반이론을 제시하기 위하여, 3차원 연속체에 대한 가상일의 원리로부터 전단변형 효과를 고려하고 비대칭 박벽단면과 ？(Warping)을 포함하는 변위장을 도심 축에 대해 정의한 후 곡선보의 변형도-변위관계로부터 공간 박벽 곡선보의 일반화된 탄성변형에너지와 운동에너지를 새롭게 유도한다. 또한, 전단변형이 고려된 곡선보의 총포텐셜에너지에 대해 변분을 취함으로써 평형방정식과 힘-변위관계를 제시한다. 한편, 제시된 이론에 대해 등매개 보요소를 도입하여 유한요소 정식화를 수행하였으며 곡선보의 동적 거동특성을 조사하기 위하여 전단변형, 곡률효과 그리고 진동모드에 대한 매개변수 연구를 수행한다. 마지막으로, 본 연구의 타당성을 입증하기 위하여, 다양한 해석예제에 대한 3차원 고유진동수를 산정하고 타 연구자들의 결과 및 ABAQUS의 쉘요소를 이용한 해석결과와 비교ㆍ검증한다.

• 동양고전연구
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• 제68호
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• pp.173-208
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• 2017

기존의 갑골연구는 상후기 은허갑골문에 편중되어 갑골실물에 대한 연구나 서주시기 갑골문에 대한 연구가 상대적으로 소홀하게 다루어졌다. 따라서 본고에서는 서주초기 전형적인 갑골의 정치(整治)방식, 찬(鑽) 착(鑿) 작(灼)의 형태와 배열, 갑골문의 특징과 서사방식 등을 체계적으로 정리하고, 형성배경과 변화양상에 대해 전래문헌과 출토된 갑골실물을 중심으로 심도있게 고찰해 보았다. 그 과정에서 다음과 같이 몇 가지 내용을 도출해 낼 수 있었다. 첫째, "시경(詩經)", "상서(尙書)", "일주서(逸周書)" 등의 전래문헌에서 선주(先周)시기 고공단부(古公亶父)가 거북점을 사용하였다는 기록이 보이지만 당시의 복갑(卜甲)은 아직 출토되지 않았다. 점복내용은 문왕(文王), 무왕(武王), 성왕(成王)시기에 집중되고 복(卜) 명(命) 점(占) 서(筮) 길(吉) 흉(凶) 구(龜) 등 점복관련 단어들을 확인할 수 있는데, 주원갑골문도 절대다수가 이 시기의 기사각사(記事刻辭)이며 주공(周公)과 관련된 내용을 상당수 포함하고 있다. 둘째, 서주초기 중심지역에서는 복갑(卜甲)이 절대다수를 차지하여 복골(卜骨)의 비중이 낮지만 주변지역에서는 복갑이 거의 출토되지 않아 복골의 비중이 상대적으로 높다. 정치(整治)방식은 복갑과 복골에 다소 차이가 있지만 기본적으로 상중기 조연장(曹演莊)유형에서 연원을 찾을 수 있으며, 상(商)후기 섬서지역의 북촌(北村)유형과 선주(先周)문화의 점복방식을 직접적으로 수용하고 있음을 확인할 수 있다. 셋째, 서주초기 갑골은 대부분 찬(鑽) 착(鑿) 작(灼)을 겸용하였는데, 그 형태와 배열에서 상후기 은허갑골과 상당한 차이가 존재한다. 은허갑골은 모두 원형 찬(鑽)과 대추씨 모양의 착(鑿)을 한 세트로 하고 있지만 서주초기 복갑은 모두 방형 찬(鑽)과 장방형 착(鑿)을 한 세트로 설치하였고, 복골은 모두 원형 찬(鑽)과 세로의 가느다란 착(鑿)이 한 세트로 고양이 눈과 같은 형태를 띠고 있다. 찬(鑽) 착(鑿) 작(灼)의 배열은 복갑에서는 천리로(千里路)를 경계로 좌우대칭을 이루고 있어 상후기 은허 복갑과 대동소이하지만 복골에서는 하나의 복골에서 좌우대칭을 이루고 있어 상중기 조연장(曹演莊)유형의 특징을 띠고 있다. 넷째, 상주(商周)시기 갑골문의 서사방식은 갑골 정면의 복조(卜兆)와 밀접한 관계가 있고, 복조(卜兆)는 갑골 뒷면의 찬(鑽) 착(鑿) 작(灼)에 의해 결정된다. 또한 갑골을 배치하는 방법에 따라 차이가 있고, 각 부위에 따라 일정한 규칙이 존재한다. 일반적으로 상후기 은허갑골문은 복갑을 세로로 배치하여 천리로(千里路)를 경계로 좌우대정(左右對貞)을 이루고, 복골은 좌우견갑골을 한 세트로 하여 좌우대칭을 이룬다. 선주(先周)시기의 갑골문에서도 이러한 방식을 그대로 사용하고 있지만 서주초기에 이르면 완전히 다른 양상을 보인다. 서주초기 복갑은 가로로 배치하여 갑수(甲首)가 옆을 향하게 하며, 복골의 중간부분은 대부분 가로로 배치하고 병부(柄部)와 선부(扇部)는 골구(骨臼)를 아래로 향하게 배치한 다음 모두 오른쪽에서 왼쪽으로 내려쓰기를 하고 있다. 이러한 방식은 "주례(周禮)"에 보이는 점복과정 중에서 '시고(視高)'와 관련이 있을 것으로 추정되며, 서주초기 예악제도를 정비하는 과정에서 점복에 대한 인식도 변화하고 있음을 추론할 수 있다. 이상과 같이 서주초기 갑골은 상후기 은허갑골의 선진적인 점복방식을 수용함은 물론 상중후기 섬서지역에서 유행하던 점복방식을 기초로 다양한 경로를 통해 그 점복방식을 수용하여 자신만의 독특한 특징을 형성한 것으로 추정된다.