• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.76-81
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• 2014

화재와 같은 고온 시 구조부재의 붕괴를 방지함으로써 재실자와 소방관계자 그리고 재산을 보호할 수 있는 방법은 구조부재의 내화성능을 확보하는 것이며, 이는 시방적 내화설계방법인 내화시험을 통하여 확보되어 왔다. 그러나 내화시험에 수반되는 시험체 제작과 운반 그리고 막대한 시험 비용의 반복적 사용 등은 새로운 공법과 재료 개발의 문제점으로 대두되었다. 따라서 본 연구에서는 일반 등급(SS 400) 강재의 고온 시 항복강도, 탄성계수와 열전달 및 열응력 해석을 적용하여 H형강 보부재의 표면온도 상승 및 고온 시 내력 변화를 평가하였다. 또한 H형강 보부재의 길이 변화에 따른 고온 시의 보부재의 내력평가를 수행하여 각각의 길이변화에 따른 내력 변화의 차이를 평가하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.21-25
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• 2013

대형화, 초고층 및 고스팬에 부응하기 위한 강재 기술개발의 노력으로 용접성능과 내진성능 그리고 내화성능이 부여된 새로운 강재인 Thermo-mechanical control process (TMCP) 내화강재가 개발되었다. TMCP 내화강재는 기존의 내화강재 생산과정 시 압연과 동시에 정밀한 열처리를 병행함으로 인장력과 용접성을 향상시킬 수 있는 새로운 기술인 TMCP 방법으로 개발되었으며, 화재와 같은 고온에서의 구조적 안전성에 관한 내력평가가 요구되었다. 따라서 본 연구에서는 고온 시 TMCP 내화강재의 내력평가를 목적으로 고온 시 항복강도, 탄성계수를 평가하고 각각에 대한 온도영역별 실험식을 제시하였으며, 이를 일반 내화강재의 고온 특성과 비교, 분석하였다. 또한 각각의 소재로 설정된 H형강 기둥부재를 대상으로 고온 시의 내력을 계산하여 그 안전성을 확인한 결과, TMCP 내화강재의 고온 시 내력특성은 일반강 내화강재의 고온 내력저하 특성보다 열위인 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권9호
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• pp.859-869
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• 2009

물성치와 하중-변위곡선을 일대일 대응 시킬 수 있는 함수를 생성함으로써, 미지 재료에 대한 압입시험 데이터로부터 바로 재료물성을 찾는 압입물성평가 기법을 제시했다. 원뿔형 압입 유한요소해석으로 압입자 중심각이 압입 하중-변위 곡선에 주는 영향을 살펴 보았다. 이로부터 한 압입자 중심각에 대해 같은 Kick's law 계수 C를 갖는 두 재료들이 압입자 중심각이 변하면 서로 다른 C 값들을 가짐을 확인했다. 이어 영률, 항복강도, 변형경화지수와 하중-변위곡선 사이의 상관관계들을 분석하고, 항복변형률이 변형경화 지수와 더불어 중요한 변수임을 확인했다. 이 두 특성들을 바탕으로 이중원뿔형 압입 물성평가 수식들을 작성했다. 1회 압입 후 재료의 영률을 평가하고, 두 압입자를 이용해 얻은 하중-변위 곡선들로부터 곡률계수들을 구해 항복변형률과 변형경화 지수를 구했다. 제시된 물성평가법은 압입 하중-변위곡선들로부터, 압입자 물성과 선단반경에 상관없이, 평균오차 2% 내에서 재료 물성값들을 준다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1529-1534
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• 2012

본 연구에서는 DIC 법을 이용하여 두께 $12{\mu}m$ 의 구리박막에 대한 인장시험을 수행하였다. 시험결과 정밀한 응력-변형률 곡선의 시험결과를 얻을 수 있었으며, 특히 잉크젯프린터를 이용한 시험편 표면 스펙클패턴의 작성은 DIC 법을 적용하기가 어려운 시험편 표면의 콘트라스트가 낮은 경우에 유용하게 사용할 수 있을 것이다. 측정된 구리박막의 기계적 물성은 탄성계수 E = 89.2 GPa, 0.2% 오프셋 항복응력 $S_{0.2%}$= 232.8 MPa, 인장강도 $S_u$= 319.2 MPa, 파단연신률 ${\varepsilon}_f$= 16.8 %, Poisson 비 ${\nu}$= 0.34 의 결과를 얻었으며, 탄성계수는 알려진 벌크소재에 대한 결과보다는 작다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.17-28
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• 2012

본 연구에서는 역해석 방법을 통해, 중심각이 서로 다른 두 삼각뿔 압입자를 이용하는 재료물성 평가법을 제안한다. 자기유사성을 갖는 첨단형 압입자를 사용한 압입시험 전산모사시, 동일 압입깊이에 대해 원뿔형 및 삼각뿔 압입자가 주는 하중-변위 곡선들이 다름을 확인했다. 따라서 삼각뿔형 압입자를 이용한 물성평가는 원뿔형 압입자와 별도로 독립적인 연구가 필수적이다. 먼저 다양한 재료들에 대한 삼각뿔 압입 유한요소해석들로 얻은 하중-변위 곡선들의 특징을 살폈다. 이를 토대로 압입자 반각이 다른 두 삼각뿔 압입자를 이용해 유한요소해석으로 얻은 하중-변위곡선들의 회귀분석으로 재료물성치를 얻는 이중 삼각뿔 압입물성평가 알고리듬을 제시했다. 제안된 물성평가법을 이용하면 다양한 재료에 대해 평균오차 3% 이내로 영률 및 항복강도, 변형경화지수의 예측이 가능하다.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권4호
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• pp.311-326
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• 2024

Transmission tower structures are particularly susceptible to damage and even collapse under strong seismic ground motions. Conventional seismic analyses of transmission towers are usually performed by considering only ground motion uncertainty while ignoring structural uncertainty; consequently, the performance evaluation and failure prediction may be inaccurate. In this context, the present study numerically investigates the seismic responses and failure mechanism of transmission towers by considering multiple sources of uncertainty. To this end, an existing transmission tower is chosen, and the corresponding three-dimensional finite element model is created in ABAQUS software. Sensitivity analysis is carried out to identify the relative importance of the uncertain parameters in the seismic responses of transmission towers. The numerical results indicate that the impacts of the structural damping ratio, elastic modulus and yield strength on the seismic responses of the transmission tower are relatively large. Subsequently, a set of 20 uncertainty models are established based on random samples of various parameter combinations generated by the Latin hypercube sampling (LHS) method. An uncertainty analysis is performed for these uncertainty models to clarify the impacts of uncertain structural factors on the seismic responses and failure mechanism (ultimate bearing capacity and failure path). The numerical results show that structural uncertainty has a significant influence on the seismic responses and failure mechanism of transmission towers; different possible failure paths exist for the uncertainty models, whereas only one exists for the deterministic model, and the ultimate bearing capacity of transmission towers is more sensitive to the variation in material parameters than that in geometrical parameters. This research is expected to provide an in-depth understanding of the influence of structural uncertainty on the seismic demand assessment of transmission towers.

• 대한치과보철학회지
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• 제52권2호
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• pp.67-73
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• 2014

연구 목적: 본 연구의 목적은 주조, 3-D printing laser sintered 및CAD/CAM technology를 이용한 milling 방법으로 제작된 치과용 코발트-크롬 합금의 기계적 물성을 비교하고 파절 단면의 미세 구조를 살펴보는 데 있다. 이를 통해 새롭게 소개된 제작 기법 - 3D-printing laser sintered - 이 치과용 합금 제작으로 적합한 지 알아보고자 한다. 연구 재료 및 방법: 36개의 flat disc 모양의 시편을 제작하여 제작 방법에 따라 세 집단으로 나누었다; 주조 방식으로 제작한 12개, laser sintering 방법으로 12개, CAD/CAM milling 방법으로 12개의 시편을 제작하여 표면 경도 시험을 시행하였다. 또한 각 집단 별로 12개의 dumbbell 모양의 시편을 제작하여 인장 강도 시험을 시행하였다. 통계량이 비모 수적 통계 분포를 보였으므로 Kruskal-Wallis 검정을 이용하여 각 실험군의 인장 강도 시험 결과를 비교했으며, 통계적 유의 수준은P=.05로 설정하여 Mann-Whitney 및 Bonferroni 사후 검정을 시행하였다. 전자 주사 현미경을 사용하여 파절 단면의 미세 구조를 관찰하였다. 결과: Vickers hardness test에서 세 집단간에 모두 유의한 차이가 있었고, 주조 방식으로 제작된 실험군에서 가장 큰 표면 경도(455.88 Hv)가, CAD/CAM milling으로 제작된 실험군에서 가장 낮은 표면 경도(243.40 Hv)를 나타냈다. 최대 인장 강도, 0.2% 항복강도, elongation 및 elastic modulus에서 세 집단간에 모두 유의한 차이가 나타났으며, CAD/CAM milling으로 제작한 실험군에서 가장 높은 최대 인장 강도(1442.94 MPa)가, laser sintered 실험군에서 가장 큰 0.2% 항복 강도(1136.15 MPa)가 나타났다. 파절 단면의 전자 주사 현미경 관찰 결과, 주조 시편에서는 독특한 성긴 모양과 전형적인 주조 다공성 구조가 관찰되었고, laser sintered 시편에서는 편평한 면을 동반한 거친 결정 구조가, 그리고 milled 시편에서는 균일하고 규칙적인 치밀 미세 구조가 나타났다. 결론: 서로 다른 제작 방법은 코발트-크롬 합금의 물리적 성질과 파절 단면의 미세 구조에 영향을 미쳤다. 주조 방식으로 제작된 시편에서 가장 큰 표면 경도가, milling으로 제작된 시편에서 가장 큰 인장 강도를 나타냈으며, 본 연구의 모든 실험군에서 치과용 합금의 ISO 기준에 부합하는 물성을 보였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.311-318
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• 2018

이 연구에서는, 기둥 횡방향 철근의 화재 후 잔존 역학적 특성 규명 연구의 일환으로, 횡철근비와 기둥의 고온 노출면 수 차이에 따른 횡방향 철근의 손실강도 보상효과를 잔존 압축강도, 변형률 및 탄성계수와 하중-변위 곡선의 상대적 비교분석을 통해 규명하였다. 실험변수로 띠철근의 간격과 고온 노출면 수를 변수로 한 실험체를 제작하여 가열실험을 수행하였다. 이때 전기로 온도를 $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ 및 $800^{\circ}C$로 설정하여 $13.33^{\circ}C$/분의 속도로 가열하고 2시간동안 그 온도를 유지시켰다. 냉각된 실험체에 대해 응력-변형률 곡선을 구하기 위한 압축실험을 수행하고, 이로부터 탄성계수, 잔존 내력 및 변형률 등의 잔존 역학적 특성을 분석하였다. 실험결과, 고온 노출 면이 많은 기둥이 수열온도 증가에 따라 탄성계수 감소율이 크게 나타나고, 횡철근비가 크면 수열온도 증가에 따라 탄성계수 감소율이 작게 나타났는데, 이로부터 기둥위치와 횡철근비 등이 내화설계나 화재 안전진단 시 고려되어 합리적인 내화성능 평가가 이루어져야 할 것으로 여겨진다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.351-359
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• 2015

구조물의 붕괴성능을 정확하게 평가하기 위해서는 구조물과 관련된 구조부재 및 지반운동의 불확실성을 고려한 확률적 접근방식이 요구된다. 불확실성의 종류에 상관없이 불확실성은 구조물의 응답에 영향을 미치게 되는데, 구조물의 성능목표를 설정함에 있어 이러한 불확실성 전파를 예측할 필요가 있다. 최근 들어, 구조물의 붕괴성능을 평가하는 방법으로 사용되고 있는 증분동적해석은 지반운동과 관련된 임의적 불확실성을 해석과정에서 고려할 수 있다는 장점이 있으나, 확률론적 평가를 위한 또 다른 중요 요인인 인식론적 불확실성을 직접적으로 평가할 수 없다는 제한사항이 있다. 본 연구에서는 철골모멘트골조를 표본 건물로 선정하여 인식론적 불확실 요인으로 정의한 구조물의 고유감쇠, 지진중량, 구조부재의 항복강도 및 탄성계수가 구조물의 붕괴성능에 미치는 영향을 확률적으로 평가하였다. 이를 위하여 라틴 방격 추출법을 사용한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 증분동적해석을 수행하여 구조시스템 붕괴성능의 변동성을 정량적으로 예측하였다. 해석결과, 붕괴성능의 변동성에 인식론적 불확실성을 대표하는 변수 중에서 구조물 고유감쇠의 영향이 가장 두드러지는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.409-415
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• 2015

콘크리트충전강관(Concrete Filled Steel Tube, CFST) 기둥 설계 시, 강관의 국부좌굴을 방지하기 위하여 강관두께 t에 대한 기둥외경 D의 크기를 제한하고 있다. 각각의 설계시방서에서 각기 다른 최대 D/t값을 제안하고 있으며, 강재의 항복응력 $f_y$, 또는 $f_y$와 강재의 탄성계수 E의 식으로 표현된다. $f_y$와 E의 불확실성을 고려할 경우, 최대 D/t 계산식을 포함한 한계상태함수(limit state function)를 구성하여 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성지수(reliability index) ${beta}$를 산정할 수 있다. 결정된 ${beta}$는 사용된 최대 D/t 계산식에 따라 달라질 것이다. 이러한 신뢰성해석(reliability analysis) 결과의 가변성(variability)은 한계상태함수에 포함되는 전산모델 선택의 모호함(ambiguity)에서 기인한 것으로 모델링불확실성(modelling uncertainty)이라 한다. 모델링불확실성은 정보적불확실성(epistemic uncertainty)의 하나로 알려진 불명확성(non-specificity)으로 고려할 수 있으며, 불명확성은 가능성분포함수(possibility distribution function)를 사용하여 모델링할 수 있다. 본 연구 에서는 다른 3개의 최대 D/t 계산식을 사용하여 주어진 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성해석을 수행하고 각각의 신뢰성지수를 계산할 것이다. 불명확한 신뢰성지수들은 가능성분포함수를 사용하여 모델링되고, 이로부터 확신정도(degree of confirmation)를 측정할 것이다. 확신정도는 신뢰성지수가 감소하면 증가한다. 결과적으로, 확신정도에 따라 재구성된 신뢰성지수들을 얻을 수 있으며, 허용 확신정도와 함께 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성지수의 결정이 가능하게 된다.