본 연구에서 국산 낙엽송재의 공학목재로의 이용가능성, 특히 교호집성재 라미나로서의 이용가능성을 확인하기 위하여 열기건조 중과 건조 후 판재 내 잔류응력을 분석하였다. 연구결과를 통해 이쿼라이징 처리에 의한 함수율 동일화 효과가 증명되었고, 컨디셔닝 처리에 의한 잔류응력의 감소효과가 정량화되었다. 건조 중 목재 내 잔류응력 분석을 위하여 프롱법과 슬라이스법을 실시하였다. 프롱 제작 후 표면경화율을 측정하였고, 슬라이스의 절단 후 탄성변형량을 기준으로 표면으로부터 약 10 mm 깊이까지의 건조응력을 정량적으로 분석하였다. T10-C4와 T12-D5 열기건조 스케줄 적용 시 열기건조 중 판재 표면의 인장응력과 압축응력은 모두 2.2 MPa을 넘지 않음을 확인하였다. 낙엽송의 횡단방향 인장강도와 압축강도가 평균 2.65 MPa, 4.60 MPa인 점을 고려하면, 더욱 강한 건조스케줄 적용이 추천된다. 건조 후처리에 의해 폭굽음과 비틀림을 약 40% 줄일 수 있었다.
The experimental set-up and one-dimensional analytical model have been developed to investigate the tensile behavior of reinforced concrete member due to restrained drying shrinkage. The experimental results have been compared with the analytical prediction of the maximum residual stress of steel and concrete due to restrained shrinkage. The tensile residual stress concrete by one-dimensional bilinear model shows 0.19 and 0.63 of tensile strength for 0.83% and 3.29 of steel ratio. The residual tensile stress of concrete increases as the steel ratio increases. The effect of steel fiber has not influenced the residual stress due to restrained shrinkage of concrete.
본 연구에서는 국산 리기다소나무의 대량 수요 창출과 이용기술 개발, 특히 구조용집성재 라미나로서의 이용 가능성 구명을 위해 고온에서 건조된 판재의 변형량과 변색정도를 조사 평가하였다. 함수율 분포시험을 통해 평가된 고온건조판재 내 적은 함수율 경사, 프롱테스트를 통해 확인된 적은 내부 잔류응력, 집성가공 가능한 적은 변형량 등은 본 연구에서 적용된 고온건조스케쥴이 구조용집성재용 라미나 건조조건으로 사용 가능성이 높다는 결과를 보여주었다. 예비실험을 통해 송진에 의한 접착장애는 발생하지 않는 것으로 확인 되었으나, 잔류수지에 의한 구조용집성재의 접착내구성 및 도장성능 감소현상 구명을 위한 수지정량 분석시험이 추후 요구되었다. 또한 최종 함수율이 집성재 라미나로서 이용 가능한 함수율보다 상당히 낮은 수준으로 건조되었으며 저온열기건조 판재에 비해 변색이 심하므로 함수율 제어 및 변색 억제를 위한 최적의 건조조건 구명에 대한 연구가 좀더 필요할 것으로 사료된다.
세라믹 제품의 건조공정을 해석 할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 개발하였다. 해석 시스템은 전처리 프로세서, 해석 모듈, 후처리 프로세서로 구성되어 있다. 전처리 프로세서에서는 세라믹 제품을 3차원으로 모델링하고 유한요소 메쉬를 생성하며, 해석 모듈의 입력 데이터를 만드는 과정을 수행한다. 해석 모듈에서는 유한요소 메쉬의 절점과 요소에 관한 정보, 물성치, 경계조건을 이용하여 건조공정중의 온도, 습도, 응력, 변형률 등을 해석한다. 그리고 후처리기에서는 설계자가 해석결과를 쉽게 이해할 수 있도록 해석결과 데이터를 가시화 해준다.
다공성 물질이 건조될 때 입자는 겔 상태의 그물망 구조를 갖는다. 따라서 건조공정 중 발생하는 잔류응력을 정확하게 해석하기 위해서는 공극률과 공극형상에 따른 물성을 알아야 한다. 본 연구에서는 균질화법으로 원형과 십자형의 공극을 갖는 미시적인 겔구조로부터 공극률에 따른 재료의 탄성특성을 예측하고. 다공성 세라믹 애자의 건조공정을 유한요소 해석하였다. 해석 결과, 변형 형상과 온도, 습도 분포는 공극을 고려하지 않은 해석과 유사하지만 잔류응력 값은 큰 차이가 있음을 알 수 있었다.
This study was carried out to investigate a radio-frequency/vacuum (RF/V) drying ability and physical properties of the green boards and the pre-kiln dried boards with 40 mm thickness, and the 70 mm-thick green board of Iroko (Milicia excelsa). The major results were summarized as follows; The drying time from initial moisture content (MC) of 110% to approximate 6% MC for a 40mm-thick green board was 192 hours, and about 200 hours for the 70 mm-thick green board, respectively and so the RF/V drying times were dramatically shortened compared to conventional kiln drying time. The case hardenings at the RF/V drying completion stage test were very negligible, thus represented almost no existence of the residual stress. The checks were very slightly formed on all of the boards during the RF/V drying test, but crook appeared quite severely. During the accelerating test, the water-resistant treated specimens had not experienced any signs of checking occurred, whereas the control boards had encountered very frequent occurrences of end checking and slight surface checking. There were no observations of warping and discoloring regardless of the treatment.
High temperature wear behaviors of plasma-sprayed ZrO$_{2}$-$Y_{2}O_{3}$ composite coatings were investigated for high temperature wear resistance applications. The composite powders containing 20, 50, 80 vol% of alumina for plasma spray were made by spray drying method. Wear tests with composite coated specimens were performed at temperature ranges from room temperature to 800$^{\circ}$C. Wear tests were also carried out with heat treated specimens at room temperature. The microstructural change of coatings and the worn surface were examined by SEM and XRD. Sharp increase of wear loss at high temperature wear test was observed in specimens containing 50 and 80 vol% alumina. Similar trend was observed in the heat treated coatings. The measured residual stress was increased with increased alumina contents and heat treating temperatures. Residual stress induced during heat treatment appeared to be responsible to the observed harmful effect of alumina additions on the high temperature wear.
콘크리트가 외기에 노출되면 수분확산 현상으로 수분의 이동이 일어나고, 콘크리트 내부는 부등수분분포상태가 된다. 이러한 부등수분분포에 의하여 콘크리트 구조물에는 부등건조수축이 발생하며, 부등건조수축은 콘크리트 표면에 인장응력을 발생시키고, 표면균열의 원인이 되기도 한다. 또한 부등건조수축으로 인한 잔류응력은 현저한 크리이프의 영향을 받고, 이 때 각 위치에서 수분의 차이로 인하여 부등크리이프가 발생한다. 따라서 이 연구에서는 수분확산이론을 근거로 하여 콘크리트 내부의 수분분포를 합리적으로 예측할 수 있는 해석프로그램을 개발하였다. 그리고 콘크리트 내부의 각 위치에서 부등크리이프의 영향을 고려한 부등건조수축 해석방법을 제시하였다. 또한 콘크리트 내부의 각 위치에서의 부등건조수축 측정실험을 실시하여, 부등건조수축 해석방법의 타당성을 검증하였다.
In this study, a practical method of shrinkage stress analysis on concrete slab in multi-story building is proposed, which considers both internal restraint and external restraint variation resulting from construction sequence. The shrinkage stress due to external restraint is obtained by multiplying relaxation coefficient to elastic shrinkage stress. The additional shrinkage stress due to internal restraint is obtained by residual strain of the elastic analysis. A verification example was analyzed and compared by the proposed method and commercial analysis program that is capable of time-dependent analysis of concrete. The results of 10-story example building show that the internal restraint of reinforcement increases the shrinkage stress considerably at the slabs under loose external restraint.
건조공정 중인 다공성 물질의 물성은 재료의 비균질성 즉 전위, 입자, 입계, 균열, 기공과 같은 미시적인 결함 인자들의 영향을 받는다. 따라서 다공성 물질의 건조공정을 전산 시뮬레이션하기 위해서는 연속체 스케일과 원자 스케일해석 그리고 스케일별 해석 한계 극복이 요구된다. 본 연구에서는 분자동역학 시뮬레이션으로 계산한 나노스케일 물성를 연속체 스케일 해석에 연계하는 계층적 멀티스케일 시스템을 구축하고, 다공성 세라믹 애자의 건조공정을 전산 시뮬레이션 하였다. 해석 결과, 온도, 습도, 변형률 그리고 응력 분포를 기존의 결과들과 비교하여 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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