• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.47-55
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• 2008

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권11호
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• pp.897-903
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• 2015

본 연구에서는 냉온 자극요법의 열전달 특성을 정량적으로 파악하고자 한다. 축대칭 비압축성 Navier-Stokes 방정식 및 에너지 방정식의 해법을 위해 SIMPLE 알고리즘에 기반을 둔 유한체적법을 사용하였다. 혈액의 관류를 고려하기 위해 Pennes bio-heat 방정식을 추가로 적용하였다. 다양한 온도조건에 따른 피부 아래 각 지점에서의 열 침투양상을 분석하였다. 수치해석을 통하여 다양한 입력온도들에 대하여 역치 온도에 도달하는 영역들을 발견하였다. 또한, 페니스 효과로 인하여 피부 심부로 갈수록 외부 자극에 대한 온도변화가 완만함을 확인하였으며, 진피부분의 온도가 역치에 도달하기 위해서는 온 자극 및 냉 자극은 47도 및 7도 내외로 주어져야 함을 발견하였다. 본 논문의 수치해석을 통해 구축된 데이터베이스는 경혈 냉온 자극 치료기의 최적설계 시에 활용된다.

• 한국지구과학회지
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• 제21권3호
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• pp.315-322
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• 2000

본 연구는 장기간에 걸쳐 산 안드레아 단층계 내에서 56개 지점의 단층이동률에 대한 지질학적인 측정자료를 기준으로 모델을 설정하였다. 모델은 산안드레아 단층을 중심으로 한 수렴대에서 낮은 마찰(${\mu}$=0.3)을 갖는 단층군에 대해 최적의 결과를 보여주고 있다. 저강도를 갖는 단층에 대해 국지적인 이상값이나 대표값을 결정하는 것은 분명히 중요한 의미를 갖는다. 더욱이 이러한 연구는 지구조적인 체계에서의 단층의 강도를 결정하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 예상치 못한 원인에 의한 공극압력이나 마찰법칙의 적절성에 대한 의문을 고려하지 않을 수 없을 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 다른 가설하에서 단층의 유체학적인 모의 실험이 가능한 유한요소법을 적용하기 위해 세 가지의 단층분석 모델을 시도하였다. 계산된 모델은 추정된 유체역학적 특성과 판구조경계 조건을 만족하며, 현재의 지진파 표면속도, 변형률과 강도의 예측값을 나타내고 있다. 모델 연구의 결과는 평균 단층이동률, 강도의 방향과 측지학적인 자료의 예측값 범위 내에서 실제 측정치에 접근하고 있음을 보여준다. 본 연구는 저강도를 갖는 산 안드레아 단층계에서의 상호관련성을 해석하기 위한 열탄성 특성의 적용 결과를 잘 제시하고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.735-742
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• 2014

Self-piercing rivet(SPR)은 이종재료 접합을 위해 사용되는 결합용 기계요소로써, 대표적으로는 알루미늄 합금과 강판 등 용융점이 서로 다른 재료의 접합에 사용된다. SPR 접합은 일반 리벳접합과 달리 스스로 홀을 가공하며 삽입되기 때문에 사전의 홀 가공이 필요 없다.(1) 상부판재를 천공하고 하부판재와 함께 소성 변형되어 결합된다. 자동차의 차체 경량화를 위해서는 알루미늄 합금과 같은 경량소재가 사용되며, 부분적으로 스틸과 알루미늄 합금의 이종재료 접합이 요구된다. 그러나 알루미늄 합금과 강판은 용융점이 다르므로 기존의 차체 결합방법으로 이용되고 있는 저항 용접이 불가능하다. 이에 따라, 기계적 결합방법의 하나인 SPR 접합이 요구된다.(2) 따라서 본 연구에서는 강소성 유한요소해석 프로그램을 이용하여 리벳과 판재의 접합 성형성을 검토하고, 고장력 강판을 접합할 수 있는 새로운 형상의 SPR을 설계하였다. 또한 해석결과와 실험의 비교를 통하여 해석의 신뢰성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.24-30
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• 2018

지하공간의 수요가 증가되면서 지중구조물의 기능을 저하시키는 상재하중 및 토피증가에 대한 구조물의 안정성 문제를 해결하기 위해 많은 연구자들이 고압축성 물질을 이용한 하중저감방법 연구를 진행해왔다. 본 논문은 하수관거에 작용하는 하중을 EPS Geofoam을 활용하여 경감시키는 하중저감공법을 아치구조물에 적용하고 그 효과를 증가시키기 위한 최적의 Soft Zone 적용방법에 대해 기술하고 있다. 지반구조 상호작용을 고려한 ABAQUS 유한요소해석을 통해 아치구조물의 거동 특성을 파악하고 4가지 EPS Geofoam 형식을 해석적으로 분석하여 최적의 적용형상을 확인하였다. 해석 결과를 토대로 선정된 최적 단면 형상에 대해 아치구조물의 라이즈비, 지간길이 변화를 해석변수로 고려하여 발생하는 토압감소율을 비교하여 적용성을 분석하였다. 수치해석에서 선정한 최적 Soft Zone를 적용한 아치구조물에 발생하는 토압이 평균 78% 감소되는 것을 확인하였다. 본 연구 결과에서 EPS Geofoam의 토압 경량화 효과와 이에 대한 지중아치구조물의 적용성 평가는 지중구조물 설계 시 경제적이고 합리적인 방법을 제공해 줄 것이며, 향후 심층 지하공간에 대한 활용성 증가에 도움이 될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.123-131
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• 2018

본 연구는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$ 고속국도 공사 중 발생된 이암 절토 사면의 붕괴 요인 분석 및 대책방안을 제시하였다. 기반암인 이암에 대해 실내시험을 수행하고, 국제 기준에 의거해 공학적인 특성을 규명하였다. 그리고 설계 시 수행되었던 사면안정해석을 재검토 하였다. 또한, Swelling-Slaking 현상으로 인해 기반암인 이암의 강도열화특성을 고려한 안정해석을 추가적으로 수행하였다. 기반암인 이암에 대해 Swelling-Slaking Test 결과, 풍화내구성은 낮음-보통으로 나타났으며, 팽창변형률은 매우 낮음으로 나타났다. 설계 안정해석 검토 결과, 이암의 공학적 특성을 고려하지 않고, 한계평형해석을 이용해 실제와 상이한 결과가 나타났다. 강도열화특성을 고려한 추가안정해석 결과, 사면의 붕괴지점과 안정해석의 최대전단변형률 발생지점이 동일하게 나타났으며, 건기시 우기시 모두 기준 안전율을 만족하지 못하였다. 붕괴 사면의 대책방안으로는 사면경사완화공법이 가장 적절하였다. 유한요소해석을 통해 완화 경사를 산정하였다. 완화 경사의 현장 적용성을 위해 시추공영상촬영과 비교한 결과, 미고결된 이암의 대부분이 제거되는 것으로 나타나 미고결된 이암으로 인한 추가적인 붕괴 위험성은 현격히 저하되는 것으로 나타났다.

• 한국토양환경학회지
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• 제2권1호
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• pp.51-61
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• 1997

본 연구는 대표적인 지하수 오염물 제거공정 중 하나인 양수처리 시스템 pumping-and-Treatment System, PTS)에 대하여 실제에 가까운 불균일한 토양구조에서 모사하기 위하여 수행되었다. 즉, 지하의 불포화지대에 유출된 오염물로서 고밀도 비수상액체 (denser-than-water non-aqueous phase liquids, DNAPLs)와 저밀도 비수상액체 (lighter-than-water non-aqueous phase liquids, LNAPLs)가 지하수의 계면 및 그 아래에서 안정하게 분포하고 있을 때, PTS 공정의 모사를 통하여 그 타당성을 조사하였다. 이때 DNAPL과 LNAPL은 각각 1,1-dichloroacetone와 n-hexane로 가정하였다. 대상토양은 불균일한 토양층과 부분적인 지하수 흐름을 가지는 2차원 토양구조로 가정하였고, 포화지대에 1 개의 well을 설치하여 펌핑을 시작한 후 시간에 따른 지하수면의 변화와 오염물이 제거되는 정도를 계산하였다. 본 연구에서 SIMPLEC 알고리즘을 이용한 유한체적법에 의하여 비정상상태 모사를 수행한 결과, LNAPL뿐 아니라 DNAPL도 지하수면과 만나는 초기단계의 경우 즉시 지하수면 아래로 가라앉지 않고 지하수면을 따라 퍼지게 되므로 펌핑에 의한 제거가 가능한 것으로 판단되었다. 펌핑을 시작한 후 약 5일 동안은 DNAPL과 LNAPL의 경우 모두 두드러진 제거효과가 나타나지 않았으나, 일단 지하수면의 모양이 원뿔 모양으로 변형되고 나서 급속히 체거효율이 높아졌다. 특히 DNAPL의 경우 중력의 영향을 더 크게 받아서 well주위의 움푹 들어간 지하수면을 따라 이동하며 LNAPL보다 더 빠른 속도로 제거가 이루어졌다. 본 연구의 결과에 나타난 지하수면의 형태적 변화는 상대압력으로 -0.5기압이라는 비교적 큰 음압과, 1m의 비교적 큰 well의 지름을 가정하였기 때문에 다소 과장된 것으로 보인다. 그러나, 본 연구를 통하여 오염물의 물성에 따른 PTS공정의 효율을 비교할 수 있었고, 지하수면의 형태적 변화를 유발하여 정화효율을 증가시킬 수 있음을 제시하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.201-206
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• 2006

지구과학은 지구와 지구시스템을 기술(description)하던 기존의 역할에서 벗어나, 진화하는 지구 시스템 안에서 일어나는 프로세스의 모델링(process modeling), 시뮬레이션(simulation) 그리고 이러한 현상들을 구상화(visualization)하는 방향으로 그 접근 방법이 서서히 그러나 매우 역동적으로 변화하고 있다. 하지만 이러한 모델링 및 시뮬레이션은 현대의 컴퓨터 기술의 발달에도 불구하고 그 수행이 쉽지는 않다. 그 이유로는 지구의 현상들은 그 현상의 기초원인이 되는 물리적 화학적 프로세스들이 비선형적이며, 서로 다른 프로세스들이 상호 연동되어 발생하고, 시간에 따라 변화를 보이기 때문이다. 더구나 이러한 복잡한 프로세스들이 암석의 공극구조라는 매우 복잡한 구조 안에 일어날 때, 그 현상의 모델링 및 시뮬레이션은 그 어려움이 더욱 커지게 된다.따라서 이러한 지구시스템의 여러 가지 프로세스들에 대한 효과적인 모델링 및 시뮬레이션을 위해선 지구의 기본 구성단위인 암석의 구조, 즉 복잡한 공극구조의 이해 및 그 형태를 효과적으로 컴퓨터상에서 수치적으로 기술하는 방법의 개발이 선행되어야 한다. 본 발표에서는 이러한 공극스케일의 모델링을 위한 격자볼츠만 방법, 유한요소법을 이용한 수치방법과 그 결과와, 지구의 여러가지 비선형적이고 시간종속적인 프로세서의 모델링에의 응용가능성에 대한 내용을 제시한다.

• 한국농공학회지
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• 제40권5호
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• pp.91-99
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• 1998

The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form and boundary conditions as well as arbitrary general type of loading. Therefore, the stress and analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. A wide variety of numerical methods have been applied to the governing differential equations for spherical and cylindrical structures with a few results applicable to practice. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range and the influence of geometry changes on the response is also significant in many cases. Therefore both material and geometric nonlinear effects should be considered. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical shell. For these purposes, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic static and dynamic response. Geometrically nonlinear behaviour is taken into account using a Total Lagrangian formulation and the material behaviour is assumed to elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behaviour of the material. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows : The dynamic characteristics with a/H. 1) AS the a/H increases, the amplitude of displacement in creased. 2) The values of displacement dynamic magnification factor (DMF) were ranges from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses were range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.3 to 2.6, and the values of DMF of stress were larger than that of displacement. The dynamic characteristics with t/R. 5) With the thickness of shell decreases, the amplitude of the displacement and the period increased. 6) The values of DMF of the displacement were ranged from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.1 to 2.2.

• 한국농공학회지
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• 제40권3호
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• pp.113-121
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• 1998

The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form. Therefore, the stress analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical Shell. For these purpose, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic dynamic response. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows: 1. The dynamic characteristics with a/H, 1) As the a/H increases, the amplitude of displacement increased. 2) The values of displacement Dynamic Magnification Factor (DMF) range from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell range from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point of shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell range from 2.3 to 2.6, the values of DMF of stress were larger than that of displacement. 2. The dynamic characteristics with t/R, 1) With the decrease of thickness of shell decreses, the amplitude of the displacement and the period increased. 2) The values of DMF of the displacement were range from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were range from 2.1 to 2.2.