• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.718-733
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• 2021

A prediction method, based on the Morison equation as well as Froude-Krylov formula, is presented to simulate the loads acting on the columns and caissons of the semi-submersible platform induced by Internal Solitary Wave (ISW) respectively. Combined with the experimental results, empirical formulas of the drag and inertia coefficients in Morison equation can be determined as a function of the Keulegan-Carpenter (KC) number, Reynolds number (Re) and upper layer depth h₁/h respectively. The experimental and calculated results are compared. And a good agreement is observed, which proves that the present prediction method can be used for analyzing the ISW-forces on the semi-submersible platform. Moreover, the results also demonstrate the layer thickness ratio has a significant effect upon the maximum horizontal forces on the columns and caissons, but both minimum horizontal and vertical forces are scarcely affected. In addition, the incoming wave directions may also contribute greatly to the values of horizontal forces exerted on the caissons, which can be ignored in the vertical force analysis.

• Wind and Structures
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• 제34권1호
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• pp.137-149
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• 2022

In this paper, the fluctuating lift and drag forces on 5:1 rectangular cylinders with two different geometric scales in three turbulent flow-fields are investigated. The study is particularly focused on understanding the influence of the ratio of turbulence integral length scale to structure characteristic dimension (the length scale ratio). The results show that both fluctuating lift and drag forces are influenced by the length scale ratio. For the model with the larger length scale ratio, the corresponding fluctuating force coefficient is larger, while the spanwise correlation is weaker. However, the degree of influence of the length scale ratio on the two fluctuating forces are different. Compared to the fluctuating drag, the fluctuating lift is more sensitive to the variation of the length scale ratio. It is also found through spectral analysis that for the fluctuating lift, the change of length scale ratio mainly leads to the variation in the low frequency part of the loading, while the fluctuating drag generally follows the quasi-steady theory in the low frequency, and the slope of the drag spectrum at high frequencies changes with the length scale ratio. Then based on the experimental data, two empirical formulas considering the influence of length scale ratio are proposed for determining the lift and drag aerodynamic admittances of a 5:1 rectangular cylinder. Furthermore, a simple relationship is established to correlate the turbulence parameter with the fluctuating force coefficient, which could be used to predict the fluctuating force on a 5:1 rectangular cylinder under different parameter conditions.

• Wind and Structures
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• 제35권2호
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• pp.109-120
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• 2022

The force coefficients of rotating plates in the acceleration stage will vary with rotation rate from 0 to stable rotation rate w₀, which are important for quasi-steady theory of plate-like windborne debris to simulate the trajectory. In this paper, a wind tunnel experiment is carried out to study the effects of geometry and the Reynolds number on the variations of mean force coefficients of rotating plates. The rotational lift coefficients are sensitive to both geometry effect and Reynolds number effect, while the rotational drag and moment coefficients are only sensitive to geometry effect. In addition, new empirical formulas for the rotational lift coefficient and moment coefficients are proposed. Its accuracy is verified by comparing the predicted results with existing test data. Based on the experimental data of rotating plates, a new rotational force model for quasi-steady theory, which can be applied to a wider scope, is proposed to calculate the trajectory of plate-like windborne debris. The results show that the new model provides a better match with the tested trajectories than previous quasi-steady theories.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.83-92
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• 2023

In this study, we conducted verification of key influencing factors during cone penetration testing using the developed Mini Cone Penetration Tester (Mini-CPT), and compared the experimental results with empirical formulas to validate the equipment. The Mini-CPT was designed to measure cone penetration resistance through a Strain Gauge, and the resistance values were calibrated using a Load Cell. Moreover, the influencing factors were verified using a model ground constituted in a soil box. The primary influencing factors examined were the boundary effect of the soil box, the distance between cone penetration points, and the cone penetration speed. For the verification of these factors, the experiment was conducted with the model ground having a relative density of 63.76% in the soil box. It was observed that the sidewall effect was considerably significant, and the cone penetration resistance measured at subsequent penetration points was higher due to the influence between penetration points. However, within the speed range considered, the effect of penetration speed was almost negligible. The measured cone penetration resistance was compared with predicted values obtained from literature research, and the results were found to be similar. It is anticipated that using the developed Mini-CPT for constructing model grounds in the laboratory will lead to more accurate geotechnical property data.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권5호
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• pp.529-543
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• 2024

The bonding efficacy of steel I-section embedded in metakaolin-fly ash-based geopolymer concrete (MK-FA-GC) was investigated in this study. Push-out tests were conducted on nine column specimens to evaluate the influence of compressive strength of concrete, embedded length of steel I-section, thickness of concrete cover, and stirrup ratio on the bond performance. Failure patterns, load-slip relationships, bond strength, and distribution of bond stress among the specimens were analyzed. The characteristic bond strength of geopolymer concrete (GC) increased with higher compressive strength, longer embedded steel section length, thicker concrete cover, and larger stirrup ratio. Empirical formulas for bond strength at the loading end were derived based on experimental data and a bond-slip constructive model for steel-reinforced MK-FA-GC was proposed. The calculated bond-slip curves showed good agreement with experimental results. Furthermore, numerical simulations using ABAQUS software were performed on column specimens by incorporating the suggested bond-slip relationship into connector elements to simulate the interface behavior between MK-FA-GC and the steel section. The simulation results showed a good correlation with the experimental findings.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.13-18
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• 2010

암반구조물의 안정해석을 위해서는 암반의 특성을 연구하여 설계에 요구되는 매개변수를 합리적으로 결정해야한다. 본 논문에서는 여수, 광주, 양산, 부산, 대전 등의 안산암, 응회암지역을 대상으로 공내재하시험과 일축 및 삼축압축시험을 수행하고 기존에 제안된 추정식을 비교분석하였다. Nicholson & Bieniawski가 제안한 감쇠계수를 이용하여 변형계수를 추정한 결과 RMR이 60미만인 경우에는 감쇠계수를 고려한 공내재하시험결과를 이용하는 것을 제안하며, RMR값이 60 이상인 경우에 대해서는 김교원에 의해 제안된 식이 가장 근접하는 것으로 나타났다. 그리고 RMR과 점착력, 그리고 내부마찰각을 비교한 결과, 점착력과 내부마찰각 모두 Tsuchiya의 제안식이 가장 일치하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 암반 변형계수와 RMR의 관계를 비교분석하고 RMR값을 이용한 전단강도정수 산정식을 제안하였는 바 변형계수와 전단강도정수는 RMR지수 산정요소에 포함되지 않아 여러 인자들에 의해 결과가 달라질 수 있으므로 국내 현장에 맞는 실용적인 추정식들이 제안되어져야 할 것으로 사료된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권3호
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• pp.194-204
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• 2007

흐름이 연직유공벽을 통과할 때 발생하는 수두손실을 수치해석과 수리실험을 통하여 고찰하였다. 수치 해석에 대해서는 유공벽 전 후의 검사체적에 연속방정식, 모멘텀 방정식, 그리고 에너지 방정식을 적용하였으며 주어진 하류 쪽 수심과 유속에 대하여 상류 쪽 수심 및 유공벽 수두손실을 계산할 수 있는 무차원 관계식을 유도 하였다. 수리실험은 단일유공판과 삼중유공판에 대하여 각각 수행하였다. 단일유공판에 대한 계산결과와 실험결과를 비교하여 유공부 오리피스에서 연직 선형 제트류의 수축계수가 개구율뿐만 아니라 하류 쪽 Froude 수에도 의존함을 밝혔으며, 실험결과에 근거하여 수두손실을 계산하기 위한 실험식을 제시하였다. 단일유공판의 실험식을 삼중유공판에 대하여 하류에서 상류 쪽으로 축차적으로 적용한 결과, 예측치와 실험결과가 대체적으로 잘 일치함을 확인하였다.

• 유변학
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• 제11권2호
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• pp.128-134
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• 1999

본 논문에서는 자성입자인 막대 모양의 $\gamma$-$Fe_{2}O_{3}$ 와 $CrO_2$ 분산액에 대한 유변학적 거동을 조사하였다. 특히 입자의 농도와 전단속도의 변화에 따른 자성 입자 분산액의 점도 거동을 살펴봄으로써 분산액의 미세구조 상태 및 입자의 배향에 영향을 주는 입자의 모양이 점성 소모에 미치는 영향을 조사였는데, 평균장(mean field) 이론과 Mooney식을 통해 분산액의 점도 거동을 해석하였다. 본 연구에서 사용한 모든 자성입자 분산액의 본성 점도가 희박 분산액의 수력학 이론으로부터 얻는 값보다 큰 것을 알 수가 있었는데, 이러한 사실은 분산액내에 자성입자의 고유한 인력에 기인하여 분산 용매를 내포하고 있는 덩어리(flocs)의 존재를 뒷받침하고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.423-433
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• 2012

콘크리트 충전 강관 기둥은 축하중 재하시 콘크리트에 구속응력이 발생함에 따라 콘크리트의 강도가 증가한다. 콘크리트의 강도 증가분은 발생된 구속응력의 크기에 종속되므로 비선형 해석을 통하여 원형 콘크리트 충전 강관의 축방향 하중에 대한 최대 저항능력을 산정하였다. 콘크리트의 포아송비 및 응력-변형률 관계와 같은 비선형 재료 특성을 고려하였으며, 강관의 다축 항복조건을 기준으로 최대 구속응력을 산정하였다. 실험 결과와의 비교를 통하여 제안된 모델을 검증하였으며, 회귀분석을 통하여 D/t 비율 및 재료성질에 따른 최대 구속응력 산정법을 단순화하였다. Eurocode 4 설계 기준 및 기존에 제안된 다양한 경험식과의 비교를 통하여 제안된 회귀분석식의 타당성을 검증하였다.

• 플랜트 저널
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• 제15권4호
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• pp.43-51
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• 2019

배관계를 지지하는 목적으로 자주 사용되는 일체형 용접부착물은 응력집중효과로 인한 국부응력을 유발시켜 종종배관의 파손을 일으키기 때문에 사용에 각별한 주의를 요구하고 있다. 국내 원자력 발전소 배관 곡관부에 부착된 원형관의 국부응력 평가는 EPRI TR-107453에 따라 평가하고 있지만, 이의 적용에는 배관과 부착물의 크기에 관한 특정 매개변수 범위의 제한사항이 있다. 이 논문에서는 유한요소해석을 활용하여 모델들의 치수를 기반으로 한 매개변수 연구를 수행하여 기술적 근거를 확립하고 연구 결과에 대한 회귀분석을 통해 확장된 매개변수 범위를 갖는 곡관부에 부착된 원형관 이음부의 이차응력지수 산출 상관관계식을 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 새로운 상관관계식에 대한 검증을 통해 현재 평가기준의 대체 기준으로써 적용할 것을 제안한다.