• 터널과지하공간
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• 제27권1호
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• pp.39-49
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• 2017

다양한 암반구조물의 안전도를 정량적으로 표현하는 지수로 안전율이 흔히 사용된다. 그러므로 동일한 응력조건에서 산정된 안전율이라 할지라도 안전율의 정의에 따라 안전율 계산 값의 차이가 있을 수 있으므로 적용하는 안전율의 정의와 특성을 이해하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 파괴조건식과 Hoek-Brown 파괴조건식을 활용하여 최대전단응력, 최대전단강도, 응력불변량, 최대주응력을 기반으로 하는 4종의 국부안전율을 정의하였다. 이어서 5가지 응력경로에 따른 각 안전율의 변화특성을 고찰하였다. 암반구조물 해석시 전통적으로 많이 이용되고 있는 전단강도 기반의 국부안전율은 최대주응력 및 응력불변량 기반의 안전율에 비해 높은 안전율 값을 계산함을 보였다. 이러한 결과는 보수적 암반공학적 설계가 필요한 경우 전단강도 기반의 국부안전율보다 최대전단응력이나 응력불변량 기반의 국부안전율 도입이 필요하다는 것을 말해준다. 또한 응력경로에 따라 파괴 시 최대주응력 값도 큰 차이가 있을 수 있음을 보였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.407-421
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• 2022

Prefabricated hybrid wind turbine towers (WTTs) are promising due to height increase. This study proposes the use of ultra-high performance concrete (UHPC) to develop a new type of WTT without the need to use reinforcement. It is demonstrated that the UHPC WTT structure without reinforcing bars could achieve performance similar to that of reinforced concrete WTTs. To simplify the design of WTT, a design approach for the calculation of stresses at the horizontal joints of a WTT is proposed. The stress distribution near the region of the horizontal joint of the WTT structure under normal operating conditions and different load actions is studied using the proposed approach, which is validated by the finite element method. A further parametric study shows that the degree of prestressing and the bending moment both significantly affect the principal stress. The shear-to-torsion ratio also shows a significant influence on the principal tensile stress.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권1호
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• pp.161-169
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• 2017

This study aimed to develop a simple and effective method to facilitate the experimental research on mechanical properties of masonry under biaxial compressive stress. A series of tests on full-scale brick masonry panels under biaxial compression have been performed in limited principal stress ratios oriented at various angles to the bed joints. Failure modes of tested panels were observed and failure features were analyzed to reveal the mechanical behavior of masonry under biaxial compression. Based on the experimental data, the failure curve in terms of two orthotropic principal stresses has been presented and the failure criterion of brick masonry in the form of the tensor polynomial has been established, which indicate that the anisotropy for masonry is closely related to the difference of applied stress as well as the orientation of bed joints. Further, compared with previous failure curves and criteria for masonry, it can be found that the relative strength of mortar and block has a considerable effect on the degree of anisotropy for masonry. The test results demonstrate the validity of the proposed experimental method for the approximation of masonry failure under biaxial compressive stress and provide valuable information used to establish experimentally based methodologies for the improvement of masonry failure criteria.

• 지질공학
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• 제26권2호
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• pp.177-185
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• 2016

고분해능 시추공 변형률계로부터 측정된 변형 신호를 이용하여 지진에 의한 응력 변화 해석의 가능성에 대해 고찰하였다. 응력 변화 분석을 위해 2010년 4월 4일 발생한 El Mayor-Cucapah 지진(M_w=7.2)에 의한 변형 신호가 기록된 자료를 이용하여 주압축응력 방향과 크기를 산정하였다. 분석 결과는 지진 전후의 응력 변화 양상에 대한 차이점과 지진 발생과 동시에 특징적인 응력 변화 양상을 보였다. 지진 발생 전후 응력 방향 변화는 지진 해로 규명되는 최대주응력 방향에서의 응력 증가와 연관성이 있는 것으로 해석된다. 지진 발생 시 응력 크기 변화는 주방향에서 10⁻³-10⁻² MPa 수준의 응력 급상승, 하강으로 나타났다. 산정된 응력 크기 변화량에 대한 검증을 위해 지진과 관련된 매개변수를 이용하여 응력 전파를 모사할 수 있는 쿨롱 응력 전파 모델링을 실시하였다. 시추공 측정 결과로부터 계산된 전단응력 변화량은 (0.3-0.8) × 10⁻²MPa의 증가가 있었으며 이는 쿨롱 응력 전파 모델을 통해 얻어진 전단응력 증가량 (0.1-0.6) × 10⁻²MPa과 상당히 유사함을 확인하였다. 따라서 시추공 변형률계 자료가 설치 지역에서 작용하는 주응력의 영향과 지진에 의해 변화하는 응력 변화를 충분히 반영하고 있음을 시사하며 시추공 변형률계 자료로부터 얻어지는 유의미한 응력 정보는 지진 관련 연구에서 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권5호
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• pp.639-655
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• 2016

The effect of particle breakage and intermediate principal stress ratio on the behaviour of crushable granular assemblies under true triaxial stress conditions is studied using the discrete element method. Numerical results show that the increase of intermediate principal stress ratio $b(b=({\sigma}_2-{\sigma}_3)/({\sigma}_1-{\sigma}_3))$ results in the increase of dilatancy at low confining pressures but the decrease of dilatancy at high confining pressures, which stems from the distinct increasing compaction caused by breakage with b. The influence of b on the evolution of the peak apparent friction angle is also weakened by particle breakage. For low relative breakage, the relationship between the peak apparent friction angle and b is close to the Lade-Duncan failure model, whereas it conforms to the Matsuoka-Nakai failure model for high relative breakage. In addition, the increasing tendency of relative breakage, calculated based on a fractal particle size distribution with the fractal dimension being 2.5, declines with the increasing confining pressure and axial strain, which implies the existence of an ultimate graduation. Finally, the relationship between particle breakage and plastic work is found to conform to a unique hyperbolic correlation regardless of the test conditions.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권6호
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• pp.946-953
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• 2003

A FEM-based analytical approach was used to evaluate the multiaxial high cycle fatigue damage of an automotive sub-frame. Elastic Multi Body Simulation (MBS) has been applied in order to determine the multiaxial load histories. The stresses due to these loads have been given by FE computation. These results have been used as the input for the multiaxial fatigue analysis. For the assessment of multiaxial high cycle fatigue damage, the signed von Mises, the signed Tresca, the absolute maximum principal stress and critical plane methods have been employed. In addition, the biaxiality ratio, a$\sub$e/, the absolute maximum principal stress, $\sigma$$\sub$p/ and the angle, $\phi$$\sub$P/, between $\sigma$$\sub$1/ and the local x-axis, have been calculated to evaluate the stress state at each node.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.821-825
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• 2007

본 연구에서는 응력이력 의존적 소성포텐셜을 도입한 단일 경화 모델의 검증을 정규압밀, 약간 과압밀, 심한 과압밀 점토시료에 대하여 수행하였다. 단일 경화 모델은 한계상태 토질역학을 기본으로 비교적 적은 매개변수를 채택하여 최근에 개발된 탄소성 모델이다. 삼축압축시험이 정밀하게 수행되었으며 시험결과는 모델의 예측결과와 전반적으로 잘 부합하였다. 시험결과와의 차이는 단일 경화 모델이 주로 주응력 회전을 강조하기 때문이다. 그러나 소성일 H 및 주응력 회전각 변수를 통하여 지반재료에서 응력이력을 효과적으로 소성일에 반영할 수 있다는 사실이 검증되었다.

• 대한조선학회지
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• 제6권1호
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• pp.43-67
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• 1969

The effect of a circular hole reinforced by a ring of different material in a plate under biaxial loadings is considered. In this problem, an infinitely large flat is assumed. The reinforcing ring is of uniform rectangular cross-section of same thickness as the plate. The outer boundary of the ring is cemented to the inner boundary of the hole in the plate. The plate is subjected to hydrostatic tension and pure shear loadings. The stress distribution around the hole is obtained by means of the two dimensional theory of elasticity. To conform the validities of above solutions, a series of photo-elastic stress analysis for a composite model was carried out. Fair agreements were observed between two sets of values. The conclusions arrived at are as follows: 1) The theoretical solutions are exact ones for the case of infinitely large flat plate. 2) The solutions can be used for most case of engineering problem if the bonding between the plate and ring is perfect. 3) If the ratio of Young's moduli of the ring and the plate is increased, the stresses in the plate decrease whereas those in the ring increase. 4) The stress concentration near the hole has localized effect. 5) Under hydrostatic tension, maximum principal stress and maximum shear stress increase as the ratio of inner and outer diameters of the ring increases. 6) Under pure shear, the stresses depend upon angular orientations of the points and maximum principal stress and maximum shear stress appear at 45 degree. They increase as the ratio of inner and outer diameters of the ring increases.

• 대한조선학회지
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• 제12권2호
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• pp.35-42
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• 1975

This paper investigates the distribution of stress and its behavior at the Root Toe in fillet welding joint. Furthermore, the stress components and principal stresses in the fillet welds are calculated by the finite element method. The distribution of stresses obtained numerically by means of the finite element method is also compared with the experimental results of two dimensional photoelasticity. A Cover plate type and Center block type of fillet welds are used as models for the numerical calculations covering the variations of 2 W/M(thickness of main plate/thickness of cover plate)=1 through 2W/M=4. The results obtained in these studies are summarized as follows; 1) When W2/M values become small, the stress concentration factors of the Root are larger than of the Toe in a C-type. Its critical value is 2W/M=3.00. However, no critical value exists in a T-type. 2) For 2W/M Values being avove 3.5 in a C-type and above 4.0 in a T-type, $K_R$ and $K_{\tau}$ become 1. 3) According to the differences of 2W/M values, the differences in stress become increasing in the Root but become decreasing in the Toe. These differences, however, disappear as the free boundary surface is approached. 4) The stress concentration factors of both the Root and Toe obtained by means of the finite element method have somewhat lower values than obtained by the photoelasiticity. But their principal stress directions coincide in either method. 5) It proves beneficial to employ the finite element method for two-dimensional plane stress analysis in front fillet welding joint.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.999-1012
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• 2017

터널 굴착에 따라 발생하는 지반이완하중은 이론식, 경험식 및 수치해석적 방법에 의해 산정할 수 있다. 이론식 및 경험식에 의한 방법은 지반조건, 터널형상, 그리고 시공조건을 고려할 수 없다. 그러나 수치해석적인 방법은 터널 굴착으로 인해 발생하는 굴착면 주변의 변위와 응력 분석이 가능하며, 지반조건 및 시공조건을 고려한 지반이완하중 산정이 가능하다. 터널 굴착면 주변에 발생하는 응력전이효과를 파악할 수 있는 최대주응력과 최소주응력과의 차이와 최대주응력에 대한 비로서 응력전이비(e)를 제시하였다. 이 결과를 이용하여 터널 굴착에 따른 굴착면 주변에서의 이격된 거리에 따라 발생하는 주응력 차이에 의한 지반이완 영역을 확인할 수 있었다. 또한, 지반등급별 변화와 응력전이비(e) 변화에 따른 수치해석을 실시하여 지반이완하중 값의 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구의 방법과 기존의 지반이완하중 산정 결과와 비교한 결과, 응력전이효과(e = 10%)를 고려한 결과값이 한계변형률을 이용한 방법보다는 지반이완하중이 다소 크게 나타났으나 대체로 이론식 및 경험식 보다는 작게 나타났다. 따라서 응력전이효과를 고려한 지반이완하중 산정은 실제 지반조건과 터널 시공조건을 고려한 것으로 콘크리트라이닝 설계에 적용 가능한 방법이 될 것으로 판단된다.