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유한 요소법을 이용한 줄눈 콘크리트 포장 응력식 개발 (Development of Stress Equations of Jointed Concrete Pavement using Finite Element Method)

  • 정길수;김인태;류성우;조윤호
    • 한국도로학회논문집
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    • 제10권2호
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    • pp.167-181
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    • 2008
  • 한국형 포장 콘크리트에 있어 구조해석은 다양한 입력변수와 공용성 모형을 연결해주는 중간 매개체 역할을 하고 있어 그 중 요도가 매우 크다. 본 연구에서는 ABAQUS 구조해석 프로그램을 Shell 요소를 이용하여 콘크리트 포장의 거동을 분석할 수 있는 구조해석 기본 모형을 구축하였다. 이 모형을 Closed-Form Solution과 정확성이 검증된 Everfe 프로그램, 그리고 Solid 요소 모형과 비교하여 정확도를 검증하였다. 기본 Shell 모형을 이용하여 다양한 변수에 대한 구조해석을 수행하였으며 그 결과를 DB화하였다. SPSS 통계 프로그램과 해석 결과를 바탕으로 회귀식을 개발하였으며 온도 응력, 상향 응력, 하향 응력을 산정할 수 있는 응력식을 제안하였다.

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수중폭발로 인한 파이프의 동적 응답해석 (Dynamic Response Analysis of Pipe Subjected to Underwater Explosion)

  • 김성범;이경재;정동호;박대효
    • 대한토목학회논문집
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    • 제34권1호
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    • pp.9-16
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    • 2014
  • 최근 수중폭발로 인한 구조물의 충격응답에 대한 연구는 매우 높은 비용과 소요시간, 민감한 환경문제 등으로 인하여 실제 시험보다는 컴퓨터를 통한 수치해석적 연구가 활발히 진행되어 왔다. 또한 시뮬레이션의 기술 향상과 더욱 정교해진 기능들로 수치 시뮬레이션의 효율성이 증가되었을 뿐 아니라 그 신뢰성까지 증가하였다. 본 연구에서는 유체 표면의 Acoustic Pressure와 구조물 표면 변위의 적절한 관계를 다루는 구조-유체 상호작용(FSI : Fluid-Structure Interaction), 수중폭파 형태를 결정하는 유체의 깊이와 폭발물과 구조물 사이의 거리에 대한 파라미터를 상용 유한요소 프로그램인 ABAQUS에 적용한 시뮬레이션 값과 실험적 이론 값 비교에 중점을 두었다. 수중폭발로 인한 파이프의 충격테스트 응답 분석은 ABAQUS/Explicit을 사용하여 수행되었고, 시간이력에 따른 충격하중, Acoustic Pressure, 타격지점의 응력, 속도, 변형에너지 등 ABAQUS CAE에서 결과를 나타내었다.

ABAQUS 서브루틴을 이용한 레일 보수용접 잔류응력 해석 (Residual Stress Analysis of Repair Welded Rail Using the ABAQUS User Subroutine)

  • 김동욱;전현규;이상환;장윤석
    • 한국정밀공학회지
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    • 제33권7호
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    • pp.551-558
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    • 2016
  • Reduction of welding residual stress is very important in the railway industry, but calculating its distribution in structures is difficult because welding residual stress formation is influenced by various parameters. In this study, we developed a finite element model for simulating the repair welding process to recover a surface damaged rail, and conducted a series of parametric studies while varying the cooling rate and the duration of post weld heat treatment (PWHT) to find the best conditions for reducing welding residual stress level. This paper presents a three-dimensional model of the repair welding process considering the phase transformation effect implemented by the ABAQUS user subroutine, and the results of parametric studies with various cooling rates and PWHT durations. We found that heat treatment significantly reduced the residual stress on the upper rail by about 170 MPa.

섬유다발의 굴곡도에 따른 유연직물복합재료의 등가탄성계수 예측 (Prediction of Equivalent Elastic Modulus for Flexible Textile Composites according to Waviness Ratio of Fiber Tows)

  • 서영욱;김성준;안석민
    • 항공우주기술
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    • 제9권2호
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    • pp.73-79
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    • 2010
  • 본 연구에서는 비선형 유한요소 해석을 수행하여 굴곡도에 따른 유연직물복합재료의 등가 탄성계수를 예측하였다. 해석은 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 수행되었다. 해석에서는 섬유다발의 재료적 비선형성과 대변형 시 발생하는 기하학적 비선형성이 고려되었으며, 섬유다발의 대 전단 변형으로 발생하는 기하학적 비선형성을 고려하기 위하여 사용자 부프로그램을 작성하여 이를 ABAQUS내에 삽입하였다. 결과에서는 일축하중 상태에 있는 유연직물복합재료의 응력-변형률 거동을 예측하여 이로부터 계산된 등가탄성계수를 시험결과와 비교하였으며, 다양한 섬유 굴곡도를 갖는 유연직물복합재료에 대한 등가탄성계수를 계산하였다.

지반-말뚝 동적 상호 작용 평가를 위한 1g 진동대 실험의 수치 모델링 (Numerical Modeling of 1g Shaking Table Model Pile Tests for Evaluating Dynamic Soil-Pile Interaction)

  • 오만교;김성환;한진태;김명모
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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    • pp.173-183
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    • 2010
  • Numerical analysis using a three dimensional finite element program(ABAQUS) is a powerful method which can evaluate the soil-pile-structure interaction under the dynamic loading and reduce the computation time significantly, but has not be widely used because modeling a soil-pile system and setting the parameter for the entire model are difficult and a three dimensional finite element program is not user friendly. However, a three dimensional finite element program is expected to be widely used because of advance in research of modeling technique and development of the modeling and visualization. In this study, ABAQUS is used to simulate the 1g shaking table model pile test, and the numerical results are compared with the 1g shaking table test results. The application about the soil stiffness and boundary condition change is estimated and then parametric study for various input acceleration amplitudes, various input frequencies, and various surcharge is carried out.

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Effect of Slab-base Friction on Response of JCP Slab with Different Material and Geometric Properties

  • Sun, Ren-Juan;Lim, Jin-Sun;Jeong, Jin-Hoon
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제7권5호
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    • pp.99-110
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    • 2007
  • A single slab concrete pavement has been modeled and analyzed by ABAQUS program. The stress and displacement of the JCP slab under traffic load with frictionless contact interaction between slab and base calculated by ABAQUS program have been compared with the results obtained by KENSLABS program. The results of the stresses of the two modeling show similar tendency and the difference of the two modeling is very small however the results of the displacement of the two modeling show some dissimilarity. In order to analyze the effects of material and geometric properties on the responses of slab, some varying parameters were chosen as input for the modeling. The changing parameters include the thickness and elastic modulus of the concrete slab, the thickness and elastic modulus of base and the elastic modulus of the subgrade. The contact interaction between the slab and base layer had been also studied and different friction coefficient 0, 2.5, 6.6, 7.5, 8.9 had been used to simulate the different friction interface condition. The results of the analysis showed that the responses of the concrete slab vary with the material and geometric properties of the pavement structure and the slab-base friction condition.

유한요소해석을 통한 수평 및 수직볼트로 체결된 PHC 파일 연결부의 안전성 평가 (Safety Evaluation of Horizontal and Vertical Bolted Connection between PHC Piles Using Finite Element Analysis)

  • 김수은;김성보
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제30권2호
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    • pp.97-104
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    • 2018
  • PHC 파일을 연결하기 위해 수평 및 수직 볼트를 사용한 연결부의 안전성 평가를 유한요소해석을 통하여 수행하였다. 수치해석 모델은 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하였으며 모든 연결 장치를 3D Solid 모델로 모델링하였다. 볼트 연결부는 ABAQUS에 제시된 Contact 및 Tie 조건에 고려하여 검토하였다. 유한요소해석을 통해 PHC 파일 연결부의 압축, 인장, 휨 및 전단 해석을 수행하였으며, 각 연결 장치에서 발생하는 Von-Mises 응력을 도출하여 볼트연결부의 안전성을 평가하였다.

흙의 속도형식 탄소성구성모델에 대한 대변형도 정식화 (Large Deformation Formulation of a Hypoelasto-plastic Constitutive Model for Soils)

  • Oh, Se-Boong;Lee, Seung-Hyun;Kwon, Oh-Kyun
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.277-286
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    • 2003
  • 미소변형에서 대변형에 이르는 전변형도 영역의 거동을 모델하기 위하여 비등방 경화규칙과 전응력개념에 의거한 구성관계를 이용하였다. 이러한 구성관계는 ABAQUS 코드에 구현되었으며 대변형해석시 정확도와 수렴속도를 확보하도록 하였다. 이 정식화는 Jaumann 응력속도에 의거한 유한 변형도 소성론, 내재적 응력적분, 일관된 접선계수를 포함한다. ABAQUS를 이용한 대변형해석을 통하여 알고리즘의 정확도 및 수렴도 해석을 할 수 있었다.

Damage of bonded, riveted and hybrid (bonded/riveted) joints, Experimental and numerical study using CZM and XFEM methods

  • Ezzine, M.C.;Amiri, A.;Tarfaoui, M.;Madani, K.
    • Advances in aircraft and spacecraft science
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    • 제5권5호
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    • pp.595-613
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    • 2018
  • The objective of our study is to analyze the behavior of bonded, riveted and hybrid (bonded / riveted) steel / steel assemblies by tensile tests and to show the advantage of a hybrid assembly over other processes. the finite element method with the ABAQUS numerical code was used to model the fracture behavior of the different assemblies. Cohesive zone models (CZM) have been adopted to model crack propagation in bonded joints using a bilinear tensile separation law implemented in the ABAQUS finite element code. The riveted assemblies were modeled with the XFEM damage method identified in this ABAQUS numerical code. Both CZM and XFEM methods are combined to model hybrid assemblies. The results are consistent with the experimental results and make it possible to guarantee the validity of the applied numerical model. The use of a hybrid assembly shows a high resistance compared to other conventional methods, where the number of rivets has been highlighted. The use of the hybrid assembly improves mechanical strength and increases service life compared to a single lap joint and a riveted joint.

점탄성 제진 요소의 복소동강성계수 산출을 위한 상용유한요소 코드 이용시 복소탄성계수의 정하중 의존성 반영 방법 (Consideration of Static-strain-dependent Dynamic Complex Modulus in Dynamic Stiffness Calculation of Viscoelastic Mount/Bushing by Commercial Finite Element Codes)

  • 김광준;신윤호
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제16권4호
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    • pp.372-379
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    • 2006
  • Little attention has been paid to static-strain-dependence of dynamic complex modulus of viscolelastic materials in computational analysisso far. Current commercial Finite Element Method (FEM) codes do not take such characteristics into consideration in constitutive equations of viscoelastic materials. Recent experimental observations that static-strain-dependence of dynamic complex modulus of viscolelastic materials, especially filled rubbers, are significant, however, require that solutions somehow are necessary. In this study, a simple technique of using a commercial FEM code, ABAQUS, is introduced, which seems to be far more cost/time saving than development of a new software with such capabilities. A static-strain-dependent correction factor is used to reflect the influence of static-strains in Merman model, which is currently the base of the ABAQUS. The proposed technique is applied to viscoelastic components of rather complicated shape to predict the dynamic stiffness under static-strain and the predictions are compared with experimental results.