• Steel and Composite Structures
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• 제21권1호
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• pp.195-216
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• 2016

The dynamic characteristics of continuous steel-concrete composite beams considering the effect of interlayer slip were investigated based on Euler Bernoulli's beam theory. A simplified calculation model was presented, in which the Mode Stiffness Matrix (MSM) was developed. The natural frequencies and modes of partial-interaction composite continuous beams can be calculated accurately and easily by the use of MSM. Proceeding from the present method, the natural frequencies of two-span steel-concrete composite continuous beams with different span-ratios (0.53, 0.73, 0.85, 1) and different shear connection stiffnesses on the interface are calculated. The influence pattern of interfacial stiffness on bending vibration frequency was found. With the decrease of shear connection stiffness on the interface, the flexural vibration frequencies decrease obviously. And the influence on low order modes is more obvious while the reduction degree of high order is more sizeable. The real natural frequencies of partial-interaction continuous beams commonly used could have a 20% to 40% reduction compared with the fully-interaction ones. Furthermore, the reduction-ratios of natural frequencies for different span-ratios two-span composite beams with uniform shear connection stiffnesses are totally the same. The span-ratio mainly impacts on the mode shape. Four kinds of shear connection stiffnesses of steel-concrete composite continuous beams are calculated and compared with the experimental data and the FEM results. The calculated results using the proposed method agree well with the experimental and FEM ones on the low order modes which mainly determine the vibration properties.

• Computers and Concrete
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• 제22권4호
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• pp.395-405
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• 2018

In this paper, the performance of post-installed adhesive bonded anchor embedded in concrete is assessed using numerical simulations. This study aims at studying the influence of parameters on the performance of a chemically bonded anchorage system. Non-linear finite element modelling and simulations are carried out by properly using the material properties and phenomenon. Materials parameters such as characteristic length, fracture energy, damage criteria, tension retention and crack width of concrete and interface characteristics are carefully assigned so as to obtain a most realistic behaviour of the chemical anchor system. The peak strength of two different anchor systems obtained from present numerical studies is validated against experimental results. Furthermore, validated numerical models are used to study the load transferring mechanism and damage progression characteristics of various anchors systems where strength of concrete, strength of epoxy, and geometry and disposition of anchors are the parameters. The process of development of strain in concrete adjacent to the anchor and energy dissipated during the course of damage progression are analysed. Results show that the performance of the considered anchorage system is, though a combined effect of material and geometric parameters, but a clear distinction could be made on the parameters to achieve a desired performance based on strength, slip, strain development or dissipated energy. Inspite the increase in anchor capacity with increase in concrete strength, it brings some undesirable performance as well. Furthermore, the pullout capacity of the chemical anchor system increases with a decrease in disparity among the strength of concrete and epoxy.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4C호
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• pp.159-167
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• 2012

본 연구는 실내 모형말뚝 재하실험과 유한요소해석을 통해 모형말뚝 선단부 주변 흙의 변형률 거동을 비교 분석하였다. 모형말뚝의 하중을 모사하기 위해 LCM(load control method) 기법과 DCM(displacement control method) 기법을 소개하고, 이 중 수치해석에 타당한 기법을 제안하였다. 유한요소해석에 있어서 말뚝의 미끄럼 거동을 모사하기 위해 기존과는 달리 두 가지 경계면 요소를 사용하여 모형실험 결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 비연관 흐름의 정도(degree of non-associated flow)가 수치해석 값 수렴에 중요한 요소임을 알 수 있었다. 또한 수치해석에 있어 대칭인 최대전단변형률 분포를 얻기 위해서는 새로이 개선된 유한요소망(finite element mesh)의 도입이 필요함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1089-1095
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• 2011

열전달 향상을 위한 방법으로 많이 사용되고 있는 마이크로 핀을 포함한 표면 위에서의 핵비등을 액상과 기상에서 질량 및 운동량, 에너지에 대한 지배 방정식을 풀어 수치해석을 수행하였다. 핵비등에서의 기포거동을 계산하기 위해 sharp-interface 레벨셋(level-set) 방법을 상변화 효과와 핀과 캐비티와 같은 잠긴 고체에서의 점착 조건 및 접촉각, 마이크로 액체층에서의 증발 열유속을 포함하도록 수정하였다. 핀과 캐비티를 포함한 표면에서의 기포 생성, 성장, 이탈에 대한 해석을 통하여 핀-캐비티 배열, 핀-핀 간격이 핵비등에서의 기포거동에 중요한 역할을 하는 것을 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제30권11호
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• pp.1044-1053
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• 2003

본 논문에서는 과학 교육 분야에서 기존의 교육방식이 갖고 있는 한계성을 극복하고 교육 및 학습 효과를 향상시키기 위한 방안으로 역감 제시 장치를 이용한 가상 현실 시스템을 제안한다. 제안된 시스템의 효용성과 응용가능성, 활용방법을 효과적으로 나타낼 수 있는 4가지 과학세계로 구성된 가상 과학 체험 공간을 구축하여 미시 세계에서는 원자간의 현상을, 마찰 세계에서는 스틱-슬립 마찰현상을, 기전 세계에서는 모터 및 발전기의 원리를, 거시 세계에서는 코리올리스 가속도로 인한 물리적 현상을 각 세계에서 역학적으로 모델링하고 역감 제시 장치와 인터페이스를 위한 에뮬레이션 기법을 고안한다. 그리고, 역감 제시 장치, HMD(Head Mounted Displays), 가상환경(스테레오 그래픽스와 GUI)을 포함한 디지털 제어기로 구성된 가상 과학 체험 시스템을 구축한다. 끝으로 본 연구를 통해 교육의 보조 매체와 학습의 도구로서 효율성을 극대화시키기 위한 가상 과학 체험 공간의 설계 및 구현에 관한 고려사항을 제시한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.803-811
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• 2002

일반적으로 강콘크리트 합성형교는 불완전합성에 대한 해석의 복잡함 때문에 강재와 콘크리트 계면에서의 상대변위가 발생하지 않는 완전합성형으로 설계된다. 그러나, 이러한 설계는 기존 강합성형 의 거동을 평가하는 경우 실제 구조물의 내하력과 내구성을 정확하게 도출하지 못하게 된다. 이러한 경우에는 불완전합성이론을 이용하여 구조물의 거동을 정확히 반영해야 한다. 본 연구에서는 집중하중을 받는 단순합성형교에 대하여 처짐 거동을 고려한 불완전합성곡률의 변화양상을 확인하기 위하여 유한요소해석 모델을 이용하여 전단연결재의 배치간격과 배치열수 그리고 콘크리트 탄성계수를 매개변수로 선택하여 해석을 수행하였다. 본 연구의 결과로서 합성형의 처짐이 증가할수록 불완전합성 정도가 증가함을 알 수 있었으며, 콘크리트 슬래브에서 균열이 발생으로 인한 강성 및 강도의 감소가 합성정도에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.77-83
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• 2015

PURPOSES : In this study, a fracture-based finite element (FE) model is proposed to evaluate the fracture behavior of fiber-reinforced asphalt (FRA) concrete under various interface conditions. METHODS : A fracture-based FE model was developed to simulate a double-edge notched tension (DENT) test. A cohesive zone model (CZM) and linear viscoelastic model were implemented to model the fracture behavior and viscous behavior of the FRA concrete, respectively. Three models were developed to characterize the behavior of interfacial bonding between the fiber reinforcement and surrounding materials. In the first model, the fracture property of the asphalt concrete was modified to study the effect of fiber reinforcement. In the second model, spring elements were used to simulated the fiber reinforcement. In the third method, bar and spring elements, based on a nonlinear bond-slip model, were used to simulate the fiber reinforcement and interfacial bonding conditions. The performance of the FRA in resisting crack development under various interfacial conditions was evaluated. RESULTS : The elastic modulus of the fibers was not sensitive to the behavior of the FRA in the DENT test before crack initiation. After crack development, the fracture resistance of the FRA was found to have enhanced considerably as the elastic modulus of the fibers increased from 450 MPa to 900 MPa. When the adhesion between the fibers and asphalt concrete was sufficiently high, the fiber reinforcement was effective. It means that the interfacial bonding conditions affect the fracture resistance of the FRA significantly. CONCLUSIONS : The bar/spring element models were more effective in representing the local behavior of the fibers and interfacial bonding than the fracture energy approach. The reinforcement effect is more significant after crack initiation, as the fibers can be pulled out sufficiently. Both the elastic modulus of the fiber reinforcement and the interfacial bonding were significant in controlling crack development in the FRA.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.535-544
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• 2016

본 연구에서는 디지털 이미지를 사용하여 DIC(Digital Image Correlation) 기법 및 부착파괴면 분석을 통해 부착파괴에너지와 부착강도의 정량적 분석뿐만 아니라 계면의 부착 면 파괴 양상의 정성적 접근을 통해 지속 하중과 온도의 복합 하중에 대한 FRP 부착 실험체의 거동을 분석하였다. 이를 위해 CFRP 쉬트를 부착한 일면전단실험체를 제작하여 사용하였다. 일면전단실험체의 지속 하중 기간의 거동은 에폭시 크리프의 영향을 상당히 받으며 지속 하중 기간 동안에 에폭시의 점탄성 특징으로 인해 응력완화가 발생하였다. 응력완화는 지속 하중 이후 실시한 계면전단실험에서 사용한 DIC 기법을 통해 관찰 하였으며 지속하중 기간 동안의 응력완화로 인해 지속하중 실험체의 최대부착파괴하중 및 계면파괴에너지가 대조실험체보다 증가하였다. 모든 실험체의 부착 파괴 면을 디지털 이미지화하여 파괴 면의 양상을 정성적/정량적으로 분석 하였다. 디지털 이미지 분석 결과 지속 하중 기간 동안 파괴 형태가 콘크리트면내파괴에서 계면부착파괴 형태로 전이가 발생하였으며 이러한 전이로 인해 지속하중 기간이 증가할수록 지속하중의 최대부착파괴하중에 대한 긍정적인 효과 감소하였다.

• 접착 및 계면
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• 제22권3호
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• pp.85-90
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• 2021

섬유강화 복합재료를 이용하여 다양한 제품을 개발하고 있다. 제품화를 위해서는 기본적으로 복합재료의 인장강도 평가를 진행해야 한다. ASTM D3039 규격을 기반으로 섬유강화 복합재료가 평가되는데, 인장시편에 대한 변수 및 평가 조건에 따른 변수가 섬유강화 복합재료의 인장강도에 변화를 유발시킨다. 본 연구에서는 섬유강화 복합재료의 인장강도를 평가하는 ASTM D3039 기준을 따라 실험을 하되 탭, 시편의 두께, 탭을 붙이기 위한 접착제의 종류, 지그의 압력에 따른 섬유강화 복합재료의 인장강도 결과의 변화를 확인하였다. 시편의 두께에 따라 인장강도 및 인장탄성률의 변화가 있었다. 시편의 두께는 1-1.5 mm이 최적이며, 지그의 압력은 0.28 MPa, 탭을 붙이는 접착제는 접착력이 가장 우수한 구조용 접착제를 사용하는 것이 효과적이었다. 다양한 실험적 변수로 인해 오류를 일으킬 수 있었다. 접착제 및 탭, 지그 등에 대한 정확한 설정을 통해 효과적인 복합재료 평가가 이루어지길 희망한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.421-432
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• 2009

본 연구는 perfobond rib 전단연결재를 사용한 합성보의 정적거동 특성을 파악하기 위하여 perfobond rib 전단연결재의 push-out 실험과 perfobond rib 전단연결재를 설치한 합성보의 하중재하 실험을 실시하였다. Perfobond rib의 전단저항성능은 콘크리트 강도 증가에 의한 콘크리트 선단지지력 및 콘크리트 다웰의 전단저항 성능 증가로 콘크리트 강도에 비례하며 횡방향 철근의 휨변형 성능에 대한 제한으로 연성효과를 나타내는 상대슬립은 일정 콘크리트 강도이상에서는 증가하지 않았다. 합성보의 하중재하 실험결과, 합성보에 휨 하중과 휨 전단하중이 동시에 작용하게 되므로 rib 홀에 배치된 횡방향 철근과 콘크리트 다웰부의 전단저항에 따라 합성보 콘크리트 슬래브의 rib 홀의 위치에서 횡방향 균열이 발생하였으며, perfobond rib 배치방법에 따라 합성단면 경계에서의 상대변위로 강성전단연결재의 전단거동 특성을 확인하였다. Perfobond rib와 같이 합성보에 대한 전단저항 성능이 큰 강성 전단연결재의 경우 전단연결재에 의한 합성보의 거동이 변화하므로 합성보 단면설계시 이에 대한 고려가 필요하다.