• Composites Research
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• 제12권2호
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• pp.53-61
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• 1999

복합재료의 파단식은 강도계수의 산정이 쉽고, 형상이 유연하며, 논리적인 단순성을 유지하기 위하여 각 파단모드와 하중조건을 고려하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 인장 및 비틀림의 이축하중에 대한 등가강도를 도입함으로써 새로운 파단식을 유도하였다. 이축 실험 결과는 등가이축강도가 cos($tan^{-1}R_b$)의 지수함수로 표현됨을 보였다. 이축하중의 파단강도는 일방향 인장강도 및 비틀림강도와 이축비의 함수로 예측할 수 있다. 실험 데이터의 산포성은 Weibull 분포함수와 등가이축강도 개념을 이용하여 분석하였다. 또한, 일방향 인장 및 비틀림 S-N 선도로부터 복합하중하의 S-N 선도를 구할 수 있는 피로해석법을 평면 응력 모델을 기반으로 개발하였다. 예측결과는 적층복합재료의 이축강도와 피로수명의 실험 데이터와 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권5호
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• pp.133-144
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• 1995

본 연구는 콘크리트 충전강관을 고층 건물의 구조부재로 이용하기 위한 연구의 일환으로서 강관의 폭두께비, 세장비와 충전콘크리트의 강도를 주요 변수로 하여 강관이 콘크리트를 단순 구속하는 경우의 재하조건으로서 일련의 실험을 콘크리트 충전강관 기둥의 역학적인 거동 특성을 고찰하였다. 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1)구속 콘크리트의 파괴양상은 단주의 경우 시험체 단부에서의 압괴에 의한 $45^{\circ}$정도의 사인장 파괴가 이루어졌으며 장주의 경우 횡방향 휨 파괴 양상을 나타내었다. (2)원형강관으로서 콘크리트를 구속함으로서 변형능력의 향상과 동시에 콘크리트의 연성 효과를 증대시킬 수 있었다. (3)강관의 세장비, 폭두께비, 콘크리트의 강도를 고려하여 콘크리트의 구속계수를 이용하여 강관에 의해 구속된 내부 콘크리트와 충전 강관 기둥의 최대내력 산정식을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.513-520
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• 2005

현재 유럽 및 일본의 경우 기둥 및 보 부재에 대한 전단 설계에 있어, 전단기구로서 전단보강근과 주철근의 부착작용을 필요로 하지 않는 아치기구와 전단보강근과 주근의 부착 작용을 필요로 하는 트러스기구를 고려하여, 양자의 합으로 전단내력을 평가하는 방식을 취하고 있다. 이러한 설계 방법은 매우 명료하고, 또한 힘의 평형 조건에 기초하여, 단적으로 부착의 좋고 나쁨 및 전단보강근 양의 대소로 정해지는 상한 값으로 전단 내력을 평가하는 것이 특징이다. 본 연구에서는, 역대칭 휨 모멘트를 받는 철근콘크리트 보 부재에서 단부의 텐션쉬프트 영역 사이를 대상으로 한 주철근의 축 방향 응력(압축, 인장) 및 주근의 직경, 부착길이의 상이함에 기인하는 부착거동의 차이와 트러스 기구와의 관계를 명확히 하는 것을 목적으로, 트러스기구만이 재현 가능한 모델 실험법을 제안하고, 전단보강근의 양, 부재의 축압축 응력의 크기 및 부착 영역 양단의 주철근에 가하는 힘의 크기를 실험 변수로 한 부재 실험을 실시하였다. 실험에서 얻은 결과에 기초하여, 양단부 주철근에 가한 힘의 차이로 인해 발생하는 부착응력 분포의 차이를 고려한 일정 트러스 기구와 부채형 트러스기구를 중첩한 복합 트러스 모델을 제안하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제11권4호
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• pp.411-433
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• 2013

Due to its easy operation and wide applicability, the ambient vibration method is commonly adopted to determine the cable force by first identifying the cable frequencies from the vibration signals. With given vibration length and flexural rigidity, an analytical or empirical formula is then used with these cable frequencies to calculate the cable force. It is, however, usually difficult to decide the two required parameters, especially the vibration length due to uncertain boundary constraints. To tackle this problem, a new concept of combining the modal frequencies and mode shape ratios is fully explored in this study for developing an accurate method merely based on ambient vibration measurements. A simply supported beam model with an axial tension is adopted and the effective vibration length of cable is then independently determined based on the mode shape ratios identified from the synchronized measurements. With the effective vibration length obtained and the identified modal frequencies, the cable force and flexural rigidity can then be solved using simple linear regression techniques. The feasibility and accuracy of the proposed method is extensively verified with demonstrative numerical examples and actual applications to different cable-stayed bridges. Furthermore, several important issues in engineering practice such as the number of sensors and selection of modes are also thoroughly investigated.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.13-22
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• 2012

According to recent research on leak-rate estimates to assess rupture probabilities of nuclear piping which contains a circumferential surface/through-wall cracks due to PWSCC, i.e., xLPR (Extremely Low Probability of Rupture) program, it has been revealed that the use of crack shape with an idealized circumferential through-wall crack during actual crack growth can lead to overestimate of the leak-rate. Thus, for accurate estimation of the leak-rate during crack growth, the more realistic crack shape that can simulate the crack shape transition from surface crack to through-wall crack should be used. In this context, in the present study, the elastic crack opening displacement of slanted circumferential through-wall crack in thick-walled cylinder was proposed based on 3-dimensional elastic finite element fracture mechanics analyses. To propose the elastic crack opening displacement of slanted circumferential through-wall crack in thick-walled cylinder, the geometric variables affecting crack opening displacement, i.e., thickness of cylinder, reference inner crack length and slant crack ratio were systematically varied. In terms of loading conditions, axial tension, global bending moment and internal pressure were considered. The present results can be applied to calculate the leak-rate considering more realistic crack shape transition from surface crack to idealized through-wall crack, and can be expected to enhance current leak-rate estimation scheme, for instance, in xLPR program etc.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.383-393
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• 2007

본 논문에서는 비선형 유한요소해석을 기초로 기둥이 손실된 철골모멘트골조의 2경간 보 모멘트-축인장력 상호작용의 모형화 방안을 제안하였다. 본 목적을 위해 기둥이 손실된 2경간 부분골조 모델을 구성한 후 보스팬길이 대 보춤 비 및 보 사이즈를 변수로 하여 재료적/기하학적 비선형이 고려된 유한요소해석을 수행하였다. 비선형 해석을 통하여 보스팬길이 대 보춤 비가 보의 현수작용 발현에 가장 지배적인 요소임을 확인하였다. 해석결과를 토대로 초기 탄성거동에서부터 현수작용에 이르기까지의 보의 현회전각-수직저항력 관계를 일련의 선형 모델로서 근사화하는 방안을 제안하였다. 아울러, 본 연구에서 제안한 방안을 에너지평형법과 결합하여 철골모멘트골조의 비선형 정적 연쇄붕괴해석 및 설계에 편리하게 활용될 수 있음을 예시하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권4호
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• pp.335-343
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• 2017

The Newman-Raju formula and contour integral-based finite element analyses(FEAs) have been widely used to assess crack growth rates and residual lives at crack locations in ships or offshore structures, but the Newman-Raju formula is known to be less accurate for the complicated weld details and the conventional FEA-based contour integral approach needs concentrated efforts to construct FEA models. Recently, an extended finite element method(XFEM) has been proposed to reduce those modeling efforts with reliable accuracy. Stress intensity factors(SIFs) from the approaches such as the Newman-Raju formula, conventional FEA-based J-integral, and XFEM-based J-integral were compared for an infinitely long plate with a propagating elliptic crack. It was concluded that the XFEM approach was far reliable in terms of prediction ability of SIFs. Assuming a 25 year-aged coast guard patrol ship had the prescribed cracks at the bracket toes attached to longitudinal stiffeners in way of deck and bottom, SIFs were derived based on the three approaches. To obtain axial tension loads acting on the longitudinal stiffeners, long term hull girder bending moments were assumed to obey Weibull distribution of which two parameters were decided from a reference (DNV, 2014). For the complicated weld details, it was concluded that the XFEM approach could cost-effectively and accurately estimate the crack growth rates and residual lives of ship structures.

• Elastomers and Composites
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• 제38권3호
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• pp.195-205
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• 2003

본 논문에서는 미드솔에 에어싸이클 펌프를 장착한 골프화에 대한 해석적 방법과 설계기술을 보여준다. 골프화는 유한요소법으로 모델링 하였으며, 더 나은 설계를 위해서 신발을 구성하는 미드솔과 아웃솔의 형상을 고려하였다. 또한 미드솔에 있는 에어싸이클 펌프의 최적의 크기와 형상을 조사하였다. 표준 인체 압력 값을 유한요소해석의 경계 값으로 채택하였다. 오그덴 타입의 변형률에너지 함수의 미지 상수는 인장시험에 따라서 조사하였다. 비선형해석을 위해서 상용 유한요소해석 프로그램 MARC V7.3을 이용하여 미드솔과 아웃솔의 변형률과 부피 변화 값을 각각 구하였다. 미드솔과 아웃솔 유한요소법에 의해 구해진 값은 탄성체의 특성에 따라서 달리 나타난다. 여기에 보인 결과는 보다 나은 골프화 해석에 사용될 것이다. 더욱이, 결과 간들은 보다 효과적인 방법을 개발하기 위한 방법으로 신발산업체에 사용되어 질 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권6호
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• pp.680-689
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• 2010

The crack-tip stress fields and fracture mechanics assessment parameters for a surface crack, such as the elastic stress intensity factor or the elastic-plastic J-integral, can be affected significantly by the adjacent cracks. Such a crack interaction effect due to multiple cracks can alter the fracture mechanics assessment parameters significantly. There are many factors to be considered, for instance the relative distance between adjacent cracks, the crack shape, and the loading condition, to quantify the crack interaction effect on the fracture mechanics assessment parameters. Thus, the current assessment codes on crack interaction effects (crack combination rules), including ASME Sec. XI, BS7910, British Energy R6 and API 579-1/ASME FFS-1, provide different rules for combining multiple surface cracks into a single surface crack. The present paper investigates crack interaction effects by evaluating the elastic stress intensity factor and the elastic-plastic J-integral of adjacent in-plane surface cracks in a plate through detailed 3-dimensional elastic and elastic-plastic finite element analyses. The effects on the fracture mechanics assessment parameters of the geometric parameters, the relative distance between two cracks, and the crack shape are investigated systematically. As for the loading condition, an axial tension is considered. Based on the finite element results, the acceptability of the crack combination rules provided in the existing guidance was investigated, and the relevant recommendations on a crack interaction for in-plane surface cracks are discussed. The present results can be used to develop more concrete guidance on crack interaction effects for crack shape characterization to evaluate the integrity of defective components.

• 한국해양공학회지
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• 제33권3호
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• pp.259-271
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• 2019

It is important to obtain reasonable predictions of the extent of the damage during maritime accidents such as ship collisions and groundings. Many fracture models based on different mechanical backgrounds have been proposed and can be used to estimate the extent of damage involving ductile fracture. The goal of this study was to compare the damage extents provided by some selected fracture models. Instead of performing a new series of material constant calibration tests, the fracture test results for the ship building steel EH36 obtained by Park et al. (2019) were used which included specimens with different geometries such as central hole, pure shear, and notched tensile specimens. The test results were compared with seven ductile fracture surfaces: Johnson-Cook, Cockcroft-Latham-Oh, Bai-Wierzbicki, Modified Mohr-Coulomb, Lou-Huh, Maximum shear stress, and Hosford-Coulomb. The linear damage accumulation law was applied to consider the effect of the loading path on each fracture surface. The Swift-Voce combined constitutive model was used to accurately define the flow stress in a large strain region. The reliability of these simulations was verified by the good agreement between the axial tension force elongation relations captured from the tests and simulations without fracture assignment. The material constants corresponding to each fracture surface were calibrated using an optimization technique with the minimized object function of the residual sum of errors between the simulated and predicted stress triaxiality and load angle parameter values to fracture initiation. The reliabilities of the calibrated material constants of B-W, MMC, L-H, and HC were the best, whereas there was a high residual sum of errors in the case of the MMS, C-L-O, and J-C models. The most accurate fracture predictions for the fracture specimens were made by the B-W, MMC, L-H, and HC models.