• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.401-407
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• 2014

본 논문에서는 3점 굽힘과 이중 외팔보 문제에 대하여 응집 요소를 사용한 유한요소 균열 진전해석을 수행하고 응집 법칙의 영향을 알아보았다. 응집 요소는 ABAQUS/Standard의 사용자 서브루틴(UEL)으로 구현하였으며 응집 법칙은 다항식 형태의 응집 트랙션-열림 변위의 관계식을 사용하였고 응집 법칙의 형상에 대한 영향을 알아 보기 위하여 다항식의 계수를 변화시켰다. 동일한 파손 에너지와 응집 강도를 갖지만 다른 형상의 응집 법칙에 대한 해석을 수행하고 변위-반력 곡선을 비교하여 균열 진전 거동의 변화를 알아보았다. 또한 요소 크기에 따른 균열 진전 해석 결과의 영향을 논의하였다.

• Coupled systems mechanics
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• 제7권2호
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• pp.197-209
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• 2018

Fiber-reinforced concrete (FRC) is a material with increasing application in civil engineering. Here it is assumed that the material consists of a great number of rather small fibers embedded into the concrete matrix. It would be advantageous to predict the mechanical properties of FRC using nondestructive testing; unfortunately, many testing methods for concrete are not applicable to FRC. In addition, design methods for FRC are either inaccurate or complicated. In three-point bending tests of FRC prisms, it has been observed that fiber reinforcement does not break but simply pulls out during specimen failure. Following that observation, this work is based on an assumption that the main components of a simple and rather accurate FRC model are mechanical properties of the concrete matrix and fiber pullout force. Properties of the concrete matrix could be determined from measurements on samples taken during concrete production, and fiber pullout force could be measured on samples with individual fibers embedded into concrete. However, there is no clear relationship between measurements on individual samples of concrete matrix with a single fiber and properties of the produced FRC. This work presents an inverse model for FRC that establishes a relation between parameters measured on individual material samples and properties of a structure made of the composite material. However, a deterministic relationship is clearly not possible since only a single beam specimen of 60 cm could easily contain over 100000 fibers. Our inverse model assumes that the probability density function of individual fiber properties is known, and that the global sample load-displacement curve is obtained from the experiment. Thus, each fiber is stochastically characterized and accordingly parameterized. A relationship between fiber parameters and global load-displacement response, the so-called forward model, is established. From the forward model, based on Levenberg-Marquardt procedure, the inverse model is formulated and successfully applied.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.317-328
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• 2010

이 연구에서는 강섬유보강 초고강도 콘크리트 보의 휨강도를 산정하기 위한 실제적인 기법을 제시하였다. 14개의 보 부재에 대해 휨실험을 수행하여 휨거동 특성을 분석하였으며, 실험결과를 기존의 설계기준 및 제안기법에 의한 예측결과와 비교 분석하였다. ACI 544 위원회의 휨강도 제안식에 의한 예측값은 실험값을 과소평가하고 있으며, 이는 인장응력블록을 너무 작게 산정하기 때문이다. 인장응력블록을 정밀하게 모델링하기 위하여 노치를 갖는 프리즘 시편의 3점 휨인장실험자료의 역해석을 수행하였으며, 역해석을 통해 산정한 인장연화곡선을 인장응력블록 모델링에 적용하였다. 휨강도 실험값에 대한 제안기법에 의한 예측값의 비는 0.98~1.14를 나타내고 있다. 따라서, 이 연구에서의 제안기법은 강섬유보강 초고강도 콘크리트 보의 휨강도를 더욱 정확하게 예측할 수 있다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.46-53
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• 2023

이 논문에서는 고인성 시멘트 복합체 SHCC와 함께 일반 철근, 초고강도 철근, FRP 보강근으로 보강된 3종류의 철근콘크리트 보(SHCC-RB, SHCC-SB, SHCC-FRP)의 휨 성능을 평가하기 위하여 보 실험체를 제작하고, 4점 재하 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, SHCC로 보강된 모든 실험체가 다수의 미세 균열이 발생하면서 휨 균열 폭이 100 ㎛ 이하로 제어되는 특성을 나타내었다. 이는 1축 인장 하에서 인장변형경화 특성을 보이며, 다중 미세균열 특성을 보이는 SHCC의 재료적 성질에 기인하는 것으로 판단된다. 실험체 SHCC-FRP는 실험체 SHCC-RB에 비하여 초기균열하중과 항복 휨모멘트강도가 낮은 반면, SHCC-FRP의 최대 휨모멘트강도는 SHCC-RC에 비하여 우수하게 나타났는데, 이는 FRP 보강근의 인장강도가 일반 철근에 비하여 더 높기 때문이다. 보 실험체 SHCC-SB의 초기균열 하중은 SHCC-RB와 유사하였으나, 항복 휨모멘트강도 및 최대 휨모멘트강도 측면에서는 SHCC-SB가 가장 우수한 것으로 평가되었다. SHCC와 초고강도 철근을 RC보의 보강에 활용하면 작은 단면적의 추가 배근으로도 효과적인 보강이 가능할 수 것으로 판단된다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.87-97
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• 1995

2차원 유한요소 모델의 동일한 형상과 하중 조건에 있어서 6절점 요소의 굽힘 강성은 8절점 요소의 굽힘 강성보다 더 크게 나타난다. 이와 같은 현상은 3차원 16절점 요소와 20절점 요소에서도 나타나며, 완전 요소의 중간 절점들을 제거하므로 인하여 나타난다. 따라서 이 현상을 상대적 강성강화 현상이라 할 수 있다. 강성강화 현상을 보정하기 위한 매우 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정법을 도출하였으며, 이 방법은 확장적인 강성과 같이 다른 종류의 강성을 변화시키지 않으며, 또한 패취시험을 통과하였다. 적분점 수정량은 재료의 포아송비의 함수로 나타나며, 2차원 평면응력 상태와 평면변형율 상태에 대한 두개의 수정식을 구하였고, 또한 3차원 고체요소에 대하여 확장하였다. 가우스 적분점 수정법의 효과를 검증하기 위하여 보와 판의 자유 및 강제운동 문제를 해석하였으며, 등방성 적층 보와 판에 대해서도 단층보와 단층판과 같은 방법으로 적용하여 그 효율성을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.67-76
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• 2024

본 논문에서는 역학적 변수들을 측정하는 방안으로 디지털 이미지 프로세싱과 강형식 기반의 MLS 차분법을 융합한 DIP-MLS 시험법을 소개하고 추적점의 위치와 이미지 해상도에 대한 영향을 분석하였다. 이 방법은 디지털 이미지 프로세싱을 통해 시료에 부착된 표적의 변위 값을 측정하고 이를 절점만 사용하는 MLS 차분법 모델의 절점 변위로 분배하여 대상 물체의 응력, 변형률과 같은 역학적 변수를 계산한다. 디지털 이미지 프로세싱을 통해서 표적의 무게중심 점의 변위를 측정하기 위한 효과적인 방안을 제시하였다. 이미지 기반의 표적 변위를 이용한 MLS 차분법의 역학적 변수의 계산은 정확한 시험체의 변위 이력을 취득하고 정형성이 부족한 추적 점들의 변위를 이용해 mesh나 grid의 제약 없이 임의의 위치에서 역학적 변수를 쉽게 계산할 수 있다. 개발된 시험법은 고무 보의 3점 휨 실험을 대상으로 센서의 계측 결과와 DIP-MLS 시험법의 결과를 비교하고, 추가적으로 MLS 차분법만으로 시뮬레이션한 수치해석 결과와도 비교하여 검증하였다. 이를 통해 개발된 기법이 대변형 이전까지의 단계에서 실제 시험을 정확히 모사하고 수치해석 결과와도 잘 일치하는 것을 확인하였다. 또한, 모서리 점을 추가한 46개의 추적점을 DIP-MLS 시험법에 적용하고 표적의 내부 점만을 이용한 경우와 비교하여 경계 점의 영향을 분석하였고 이 시험법을 위한 최적의 이미지 해상도를 제시하였다. 이를 통해 직접 실험이나 기존의 요소망 기반 시뮬레이션의 부족한 점을 효율적으로 보완하는 한편, 실험-시뮬레이션 과정의 디지털화가 상당한 수준까지 가능하다는 것을 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.731-740
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• 2008

본 연구는 하부 절곡강판과 T형강을 D16mm 스터드 전단연결재를 이용하여 콘크리트와 일체화시킨 교량용 강합성 바닥판의 피로 거동 및 피로성능을 평가하기 위한 것이다. 제안된 강합성 바닥판의 피로성능 평가를 위하여 총 8본의 시험체가 제작되었으며, 각각의 시험체에 3 종류의 일정진폭을 가진 피로하중이 재하되었다. 피로실험결과, 피로균열은 강합성 바닥판 하부 절곡강판의 절곡점에서 발생하여 상부 T형강으로 진전되는 것으로 나타났으며, 피로하중에 따라 시험체의 변위 및 변형률이 증가하고 피로균열발생 후 변위와 변형률이 급격히 변화하였다. 제안된 강합성 바닥판의 피로강도는 도로교설계기준 및 도로교설계기준 피로상세 범주의 자료가 된 NCHRP 102와 NCHRP 147 보고서의 피로실험결 과와 비교하여 평가한 결과 대상 강합성 바닥판은 피로상세 범주 C에 해당하는 것으로 평가되었다.