• Geomechanics and Engineering
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• 제12권3호
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• pp.541-560
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• 2017

In this research, experimental and numerical simulations were adopted to investigate the effects of ligament angle on compressive strength and failure mode of rock-like material specimens containing two non-coplanar filled fissures under uniaxial compression. The experimental results show that with the increase of ligament angle, the compressive strength decreases to a nadir at the ligament angle of $60^{\circ}$, before increasing to the maximum at the ligament angle of $120^{\circ}$, while the elastic modulus is not obviously related to the ligament angle. The shear coalescence type easily occurred when ${\alpha}$ < ${\beta}$, although having the same degree difference between the angle of ligament and fissure. Numerical simulations using $PFC^{2D}$ were performed for flawed specimens under uniaxial compression, and the results are in good consistency with the experimental results. By analyzing the crack evolution process and parallel bond force field of rock-like material specimen containing two non-coplanar filled fissures, we can conclude that the coalescence and propagation of crack are mainly derived from parallel bond force, and the crack initiation and propagation also affect the distribution of parallel bond force. Finally, the displacement vectors in ligament region were used to identify the type of coalescence, and the results coincided with that obtained by analyzing parallel bond force field. These experimental and numerical results are expected to improve the understanding of the mechanism of flawed rock engineering structures.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권6호
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• pp.891-907
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• 2020

Many studies reveal that during destructive earthquakes, most of the structures enter the inelastic phase. The amount of hysteretic energy in a structure is considered as an important criterion in structure design and an important indicator for the degree of its damage or vulnerability. The hysteretic energy value wasted after the structure yields is the most important component of the energy equation that affects the structures system damage thereof. Controlling this value of energy leads to controlling the structure behavior. Here, for the first time, the hysteretic behavior and energy dissipation capacity are assessed at presence of elliptical braced resisting frames (ELBRFs), through an experimental study and numerical analysis of FEM. The ELBRFs are of lateral load systems, when located in the middle bay of the frame and connected properly to the beams and columns, in addition to improving the structural behavior, do not have the problem of architectural space in the bracing systems. The energy dissipation capacity is assessed in four frames of small single-story single-bay ELBRFs at ½ scale with different accessories, and compared with SMRF and X-bracing systems. The frames are analyzed through a nonlinear FEM and a quasi-static cyclic loading. The performance features here consist of hysteresis behavior, plasticity factor, energy dissipation, resistance and stiffness variation, shear strength and Von-Mises stress distribution. The test results indicate that the good behavior of the elliptical bracing resisting frame improves strength, stiffness, ductility and dissipated energy capacity in a significant manner.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권4호
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• pp.361-374
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• 2020

This paper is concerned with the thermoelastic bending of FG beams resting on two-layer elastic foundations. One of these layers is Winkler springs with a variable modulus while the other is considered as a shear layer with a constant modulus. The beams are considered simply supported and subjected to thermo-mechanical loading. Temperature-dependent material properties are considered for the FG beams, which are assumed to be graded continuously across the panel thickness. The used theories contain undetermined integral terms which lead to a reduction of unknowns functions. Several micromechanical models are used to estimate the effective two-phase FG material properties as a function of the particles' volume fraction considering thermal effects. Analytical solutions for the thermo-mechanical bending analysis are obtained based on Navier's method that satisfies the boundary conditions. Finally, the numerical results are provided to reveal the effect of explicit micromechanical models, geometric parameters, temperature distribution and elastic foundation parameters on the thermoelastic response of FG beams.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.347-355
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• 2014

전자장치들의 소형화 및 박형화가 됨에 따라 전자장치의 수명과 직결되는 열적문제가 중요해지고 있다. 열적문제를 해결하기위해 열확산과 단열을 통한 열적 안정성 연구가 필요하다. 허니컴 샌드위치 평판은 이방성의 열전도계수를 갖는다. 허니컴 샌드위치 평판이 적용된 시스템에 대해 온도분포와 열변형을 해석하기 위하여 열 및 탄성 물성치가 필요하다. 본 연구에서는 허니컴 코어의 크기, 두께 그리고 구성된 재료에 따라 허니컴 샌드위치 평판의 물성치가 변하기 때문에 허니컴 샌드위치 평판의 열전도계수, 열팽창계수, 탄성계수, 전단탄성계수, 푸아송비와 같은 열 및 탄성 물성치를 예측하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권3호
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• pp.291-302
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• 2018

Rigid body spring method (RBSM) is an effective tool to simulate the cracking process of structures, and has been successfully applied to investigate the behavior of reinforced concrete (RC) members. However, the theoretical researches and engineering applications of this method mainly focus on two-dimensional problems as yet, which greatly limits its applications in actual engineering projects. In this study, a three-dimensional (3-D) RBSM for RC structures is proposed. In the proposed model, concrete, reinforcing steels, and their interfaces are represented as discrete entities. Concrete is partitioned into a collection of rigid blocks and a uniform distribution of normal and tangential springs is defined along their boundaries to reflect its material properties. Reinforcement is modeled as a series of bar elements which can be freely positioned in the structural domain and irrespective of the mesh geometry of concrete. The bond-slip characteristics between reinforcing steel and concrete are also considered by introducing special linkage elements. The applicability and effectiveness of the proposed method is firstly confirmed by an elastic T-shape beam, and then it is applied to analyze the failure processes of a Z-type component under direct shear loading and a RC beam under two-point loading.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제12권1호
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• pp.47-58
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• 2018

The aim of this work is to investigate the effect of atmospheric stability on near-field pollutant dispersion from rooftop emissions of a single cubic building using computational fluid dynamics (CFD). This paper used the shear stress transport (here after SST) k-${\omega}$ model for predicting the flow and pollutant dispersion around an isolated cubic building. CFD simulations were performed with two emission rates and six atmospheric stability conditions. The results of the simulations were compared with the data from wind tunnel experiments and the result of simulations obtained by previous studies in neutral atmospheric condition. The results indicate that the reattachment length on the roof ($X_R$) obtained by computations show good agreement with the experimental results. However, the reattachment length of the rooftop of the building ($X_F$) is greatly overestimated compared to the findings of wind tunnel test. The result also shows that the general distribution of dimensionless concentration given by SST k-${\omega}$ at the side and leeward wall surfaces is similar to that of the experiment. In unstable conditions, the length of the rooftop cavity was decreased. In stable conditions, the horizontal velocity in the lower part around the building was increased and the vertical velocity around the building was decreased. Stratification increased the horizontal cavity length and width near surface and unstable stratification decreased the horizontal cavity length and width near surface. Maintained stability increases the lateral spread of the plume on the leeward surface. The concentration levels close to the ground's surface under stable conditions were higher than under unstable and neutral conditions.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.177-177
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 침/퇴적실험을 위한 실험장치로서, 수조내부의 수면과 접하여 회전하는 상부링(top ring)의 마찰력에 의해 흐름이 생성되며, 시간의 제약없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류가 형성되어 바닥전단응력이 불균일해지는 단점을 가지고 있으며, 이러한 이유로 인하여 환형수조를 이용한 침/퇴적실험 수행시 수조의 외벽부근에서 더 큰 침식이 발생한다. 따라서, 2차 순환류의 발생을 줄이고 바닥전단응력의 분포를 균등하게 하기 위해 양방향 회전(환형수조의 몸체를 상부링의 회전방향과 반대방향으로 회전)이 가능한 환형수조가 고안되었는데, 이러한 방법으로 2차 순환류의 크기를 저감시키고, 바닥전단응력을 균일하게 만들 수 있다. 한편, 환형수조의 양방향 회전(counter-rotation)은 현장용 환형수조에는 적용될 수 없는 단점을 갖는다. 현장실험에서는 바닥면이 없는 현장용 환형수조를 해저면에 거치시켜 자연상태의 비교란 퇴적물 시료를 저면으로 형성시키는데, 바닥면이 존재하지 않는 환형수조 본체는 회전시킬 수 없으므로 양방향 회전을 통한 2차 순환류의 저감 및 바닥전단응력 균일화의 효과를 기대할 수 없다. 이러한 이유로 환형수조의 양방향 회전은 단지 실내실험용 환형수조에만 적용된다. 이에 본 연구에서는 환형수조 본체를 회전시키지 않고 수조의 측벽과 상부링의 각도 조절을 통해 수조단면의 형상을 변화시켜 2차 순환류를 저감시키고 바닥전단응력을 균등하게 하는 방법에 대한 연구가 수행되었다. 이 방법은 본체의 회전이 필요 없으므로 현장용 환형수조에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 실험장치의 구조가 단순해져 실험장치의 제작비가 절감될 수 있다. 또한 원주속도에 수직한 단면에서 속도구배가 감소되어 2차 순환류가 저감됨과 동시에 바닥전단응력이 균등하게 됨으로서 양방향 회전시와 동일한 효과가 얻어질 수 있을 것으로 예상된다.

• Composites Research
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• 제17권5호
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• pp.39-46
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• 2004

본 연구에서는 공간적으로 보강된 복합재(SRC)의 강도를 예측하였다. 각 방향의 라드(rod)와 라드의 체적에 비례하는 기지의 강성으로 표현되는 구조요소(structural element)를 정의하고, 이 구조요소에 파손판단식을 적용하여 SRC의 강도를 예측하였다. 라드의 파손판단식의 경우는 최대파손변형률을, 기지의 경우는 수정된 Tsai-Wu 파손판단식을 각기 적용하였다. 또한 SRC의 강도를 예측하기 위해서 라드와 SRC의 물성치를 측정하였다. 측정된 물성치는 라드의 인장 파손변형률, 3D SRC의 압축 파손변형률, $45^{\cir}$ 회전된 방향에서의 인장 및 압축 강도와 전단강도들이다. 3D/4D SRC의 강도분포는 각 SRC의 라드방향에서 크게 나타나고 라드에서 벗어날수록 작은 강도 값을 보였다. 강도의 전체분포를 보다 빠르게 계산하기 위해서 하중증분을 유동적으로 사용하였고, 하중이력을 구할 때는 균일한 하중이력을 사용하였다. 3D SRC의 라드방향 압축실험결과 해석의 비교에서 초기 기울기는 서로 잘 일치하였고, 강도값은 18% 정도의 차이를 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.9-14
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• 2002

열-기계-전기 하중이 완전 연계된 스마트 구조물의 응력과 변형을 정확히 예측할 수 있는 판 이론을 개발하였다. 두께 방향으로 변위와 온도장은 3차 곡선에 선형 지그재그 장을 중첩하여 구하였다. 횡 수직방향 변형을 고러하기 위해 횡 수직 변위를 두께방향으로, 포물선으로 가정하였다. 전기장은 선형지그재그 형태로 가정하였다. 스마트 구조물의 층에 의존하는 변위장과 온도장의 자유도를 층 사이의 연속조건과, 평판의 위 아래 횡 방향 전단응력이 존재하지 않는다는 조건으로부터, 기준면에 의한 자유도로 나타내었다. 수치 예를 통해 제안된 이론의 정확도와 효율성을 평가하였다. 본 연구에서 제시한 고차 지그재그 이론은 열 환경 하에서 두꺼운 지능 복합재료 평판의 정적, 동적 거동 해석에 사용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.876-888
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• 1986

본 논문에서는 자유 표면과 강체부분이 많은 피어싱 공정의 해석에서 발생하 는 해의 수렴성 저하를 방지하기 위하여 비정상 상태의 가공경화 효과와 강체 연속처리 리방법을 프로그램 개발에 적용하고 프로그램 개발에 적용하고 프로그램 범용성을 높 이기 위해 초기 속도장 발생 프로그램을 개발하여 본 공정 해석에 적용하여 보려고 한 다. 또한 재료를 가공 경화를 고려한 강소성체(rigid-plastic material)로 가정해서 시편에 크랙이 발생하여 파괴될때까지 컴퓨터 시뮬레이션을 수행한 후 냉간 피어싱 공 정에 있어서 표면 크랙의 발생과 성장 그리고 파괴에 가장 많은 영향을 미치는 인자들 을 계산결과를 토대로 실험과 비교조사하고, 실험 시편의 지름과 높이 그리고 마찰상 태를 다르게 조합해서, 실험과 계산을 시하여 시편 모양에 따른 변형 모우드(mode)와 파괴 모우드의 차이를 규명해 보기로 한다.