• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.392-397
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• 2018

본 연구에서는 기존의 스틸재 타이로드를 브레이딩 공법을 적용한 탄소복합재로 개발하고자 하였다. 탄소복합재 타이로드는 기존 제품과 동등한 성능을 만족시키기 위하여 브레이딩 직조에 필요한 코어 단면설계, 코어와 탄소섬유의 접합부에 대한 구조형상설계를 진행하였다. 그리고 브레이딩 공법을 적용한 시편을 제작하여 시험평가를 통해 구조해석에 적용하였다. 제작 공정은 브레이딩 직조 후 인퓨전 공정을 거쳐 후경화 공정까지 진행하였으며 최종 제품에 대한 시험평가는 인장 시험, 비틀림 시험, 압축 시험과 피로시험을 순차적으로 진행하여 모두 만족시켰다. 또한 탄소복합재 타이로드의 중량을 기존 제품 대비 약 37% 정도 경량화시킬 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제7권3호
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• pp.151-166
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• 2019

This paper introduces a new efficient analytical method, based on shear deformations obtained with 2D elasticity theory approach, to perform an explicit closed-form solution for calculation the interfacial shear and normal stresses in plated RC beam. The materials of plate, necessary for the reinforcement of the beam, are in general made with fiber reinforced polymers (Carbon or Glass) or steel. The experimental tests showed that at the ends of the plate, high shear and normal stresses are developed, consequently a debonding phenomenon at this position produce a sudden failure of the soffit plate. The interfacial stresses play a significant role in understanding this premature debonding failure of such repaired structures. In order to efficiently model the calculation of the interfacial stresses we have integrated the effect of shear deformations using the equilibrium equations of the elasticity. The approach of this method includes stress-strain and strain-displacement relationships for the adhesive and adherends. The use of the stresses continuity conditions at interfaces between the adhesive and adherents, results pair of second-order and fourth-order coupled ordinary differential equations. The analytical solution for this coupled differential equations give new explicit closed-form solution including shear deformations effects. This new solution is indented for applications of all plated beam. Finally, numerical results obtained with this method are in agreement of the existing solutions and the experimental results.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권1호
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• pp.31-46
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• 2019

In the present study, the various dynamic properties of MWCNT embedded fiber reinforced polymer uniform and tapered composite (MWCNT-FRP) plates are investigated. Various configurations of a tapered composite plate with ply-drop off and uniform composite plate have been considered for the development of the finite element formulation and experimental investigations. First order shear deformation theory (FSDT) has been used to derive the kinetic and potential energy equations of the hybrid composite plates by including the effect of rotary inertia, shear deformation and non-uniformity in thickness of the plate. The governing equations of motion of FRP composite plates without and with MWCNT reinforcement are derived by considering a nine- node rectangular element with five degrees of freedom (DOF) at each node. The effectiveness of the developed finite element formulation has been demonstrated by comparing the natural frequencies and damping ratio of FRP composite plates without and with MWCNT reinforcement obtained experimentally. Various parametric studies are also performed to study the effect of CNT volume fraction and CNT aspect ratio of the composite plate on the natural frequencies of different configurations of CNT reinforced hybrid composite plates. Further the forced vibration analysis is performed to compare the dynamic response of the various configurations of MWCNT-GFRP composite plate with GFRP composite plate under harmonic excitations. It was observed that the fundamental natural frequency and damping ratio of the GFRP composite plate increase approximately 8% and 37% respectively with 0.5wt% reinforcement of MWCNT under CFCF boundary condition. The natural frequencies of MWCNT-GFRP hybrid composite plates tend to decrease with the increase of MWCNT volume fraction beyond 2% due to agglomeration of CNT's. It is also observed that the aspect ratio of the CNT has negligible effect on the improvement of dynamics properties due to randomly orientation of CNT's.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.401-407
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• 2020

공학 및 산업 분야에서는 구조적인 부분들에서 경량 복합 소재가 강과 같은 금속 소재를 대체해 오고 있다. 이러한 복합 소재는 리벳, 용접이나 볼트 및 너트를 이용한 체결 방법을 대신하여 접착제 체결 방법을 적용하고 있다. 복합 소재에 접착제 체결 방법을 적용하기 위해서는 접착계면에 대한 강도 특성 연구가 필수적으로 요구된다. 섬유 강화 플라스틱 복합 소재인 CFRP를 용이하게 가공하여 본 연구를 수행하였다. CFRP와 알루미늄(Al6061), 알루미늄 폼(Al-foam)을 가진 이종 복합 소재로 된 경사진 이중외팔보(TDCB) 시험편들로서 면내 전단과 면외 전단의 하중 조건들하에서 정적 실험을 수행하였다. 본 연구 결과를 통하여 이중외팔보들의 파괴 특성과 그 파단 시점을 파악하여 접착계면을 가진 이종 복합 소재 구조물에 관한 내구성을 검토하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권5호
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• pp.477-496
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• 2021

The main objective of this paper is to study vibration of sandwich open cylindrical panel with damaged core and FG face sheets based on three-dimensional theory of elasticity. The structures are made of a damaged isotropic core and two external face sheets. These skins are strengthened at the nanoscale level by randomly oriented Carbon nanotubes (CNTs) and are reinforced at the microscale stage by oriented straight fibers. These reinforcing phases are included in a polymer matrix and a three-phase approach based on the Eshelby-Mori-Tanaka scheme and on the Halpin-Tsai approach, which is developed to compute the overall mechanical properties of the composite material. Three complicated equations of motion for the panel under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. Several parametric analyses are carried out to investigate the mechanical behavior of these multi-layered structures depending on the damage features, through-the-thickness distribution and boundary conditions. It is seen that for the large amount of power-law index "P", increasing this parameter does not have significant effect on the non-dimensional natural frequency parameters of the FG sandwich curved panel. Results indicate that by increasing the value of isotropic damage parameter "D" up to the unity (fully damaged core) the frequency would tend to become zero. One can dictate the fiber variation profile through the radial direction of the sandwich panel via the amount of "P", "b" and "c" parameters. It should be noticed that with increase of volume fraction of fibers, the frequency parameter of the panels does not increase necessarily, so by considering suitable amounts of power-law index "P" and the parameters "b" and "c", one can get dynamic characteristics similar or better than the isotropic limit case for laminated FG curved panels.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.66-73
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• 2022

동절기 콘크리트 포장체의 블랙아이스 발생위험을 낮추고 동결에 의한손상을 방지할 목적으로 콘크리트의 전도저항성을 활용하여 자기 히팅 콘크리트를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 분말형과 액상형 폐CNT와 전도촉진을 위해 폐음극재를 사용하여 강도변화와 온도 발열특성을 평가하고자 하였다. 액상형 폐CNT가 모르타르내에서 분산정도가 효과적이고, 강도저하가 작게 발생하는 것으로 분석되었다. 또한 모르타르에 스틸매쉬, 구리포일과 구리선을 전극으로 적용하여 DC 24 V를 공급하였으며, 폐CNT, 폐음극재과 탄소섬유 혼입율에 따른 온도변화 특성을 평가하였다. 또한 선정된 최적배합으로부터 전극간격에 따른 온도 특성을 평가하여 AC 50 V 까지는 전극간격 100 mm 까지는 충분한 발열 특성을 갖는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.517-528
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• 2008

이 논문에서는 철근과 콘크리트 사이의 부착-슬립을 실제적으로 고려한 철근콘크리트 접합부의 이력 손상 모델을 제안하였다. 슬립을 가시화하기 위해 콘크리트와 철근의 변위장이 서로 다른 프레임 요소를 개발하였다. 파이버 단면 개념으로부터 콘크리트, 철근 그리고 부착에 대한 적합방정식을 정의하였다. 부분적인 제하 및 재재하 상태를 고려하기 위해 철근 이력곡선의 수정이 이루어졌다. 단조증가 상태의 국부적 부착응력-슬립 관계는 손상 계수에 따라 슬립이 역전될 때마다 갱신하였다. 구속된 콘크리트에 매입된 철근 시험체와 기초에 정착된 철근콘크리트 기둥 시험체, 그리고 보-기둥 부재의 수치해석을 통해 모델의 정확성을 검증하였고, 부착-슬립 효과를 고려함으로써 하중 이력에 따른 에너지 소산 정도를 평가할 수 있었다.

• 새물리
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• 제69권10호
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• pp.1107-1114
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• 2019

다양한 기능의 새로운 물질을 합성하고 정적 및 동적 특성을 조사하기 위해서는 매우 안정된 고온 및 고압 조건을 만드는 것이 중요하다. 새로운 물질을 제조하는 데 필요한 다이아몬드 엔빌 셀 (DAC)을 사용하여 Mbar 범위의 고압 조건은 이미 확보되었다. 이 연구에서는 DAC와 결합된 레이저 가열 시스템을 설계하였으며, DAC의 양쪽 방향에서 시료를 가열하기 위해 2 대의 1064 nm, 100 W 파이버 레이저를 사용했을 뿐만 아니라 3 대의 분광기를 사용하여 온도, 압력 및 라만 스펙트럼을 측정하였다. 고압 실험에서 시료를 가두는 구멍으로 일반적으로 사용되는 스테인리스 강 개스킷을 가열하여 열 방사선원을 만들고, 이 방사선원으로부터 방출되는 복사 스펙트럼을 획득하여 가열된 개스킷의 온도를 측정하였다. 이 기술을 적용하여 다양한 물질들을 만들고 극한 조건에서 물리적 특성을 조사 할 수 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권2호
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• pp.161-180
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• 2023

In the previous research, the axial compressive capacity models for the glass fiber-reinforced polymer (GFRP)-reinforced circular concrete compression elements restrained with GFRP helix were put forward based on small and noisy datasets by considering a limited number of parameters portraying less accuracy. Consequently, it is important to recommend an accurate model based on a refined and large testing dataset that considers various parameters of such components. The core objective and novelty of the current research is to suggest a deep learning model for the axial compressive capacity of GFRP-reinforced circular concrete columns restrained with a GFRP helix utilizing various parameters of a large experimental dataset to give the maximum precision of the estimates. To achieve this aim, a test dataset of 61 GFRP-reinforced circular concrete columns restrained with a GFRP helix has been created from prior studies. An assessment of 15 diverse theoretical models is carried out utilizing different statistical coefficients over the created dataset. A novel model utilizing the group method of data handling (GMDH) has been put forward. The recommended model depicted good effectiveness over the created dataset by assuming the axial involvement of GFRP main bars and the confining effectiveness of transverse GFRP helix and depicted the maximum precision with MAE = 195.67, RMSE = 255.41, and R2 = 0.94 as associated with the previously recommended equations. The GMDH model also depicted good effectiveness for the normal distribution of estimates with only a 2.5% discrepancy from unity. The recommended model can accurately calculate the axial compressive capacity of FRP-reinforced concrete compression elements that can be considered for further analysis and design of such components in the field of structural engineering.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.71-83
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• 2008

본 논문에서는 비접촉 손상검출기법으로 관심의 대상이 되고 있는 열화상 기법의 기본 원리, 활용 예, 제한 사항 등을 국내외 주요 연구성과를 분석하고 정리하였다. 콘크리트 구조물의 내부 결함 진단, 내부 철근 부식 측정과 콘크리트 구조물 표면과 섬유 보강 시트 사이의 비부착 검출, 포장도로의 표면 결함 검출, 오래된 건물의 표면 누수 측정, 철도 트랙 자갈의 상태 측정 등을 최근 연구결과 중심으로 광범위하게 검토하였고 최근에 보고된 실험결과도 제시하였다. 검토 결과, 열화상 기법은 광범위한 형태의 토목 구조물의 넓은 표면을 빠르게 정성적으로 검사할 수 있는 장점을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 반면, 정량적 기법은 주변 온도 등 환경 요인에 민감하게 영향을 받는 것으로 판단되었으며, 다른 정밀계측장비와 혼용시 좋은 성과를 기대할 수 있을 것으로 예측된다.