인장 케이블-막구조물의 초기형상해석 및 응력변형해석에 관한 연구

고혁준 동의대학교 대학원 2004 국내석사

대공간 구조물 중에서도, 연성구조물의 일종인 막 구조물 및 케이블구조물의 비약적인 발전은 최근 우리들의 주목을 끌고 있다. 막 및 케이블로 구성되어 있는 막 구조, 케이블구조, 또는 복합 구조체로서의 막-케이블 구조물은, 종래의 건축 재료보다 매우 가벼운 재료를 이용하므로 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있기 때문에 이러한 연성 막 구조물은 막 재료의 발달과 함께 현재는 영구적인 건축물로 자리잡고 있다. 막 및 케이블 구조물은 초기강성이 매우 약하기 때문에 초기 강성을 확보하기 위해서는 초기응력의 도입이 필수적이다. 연성구조 시스템인 막 및 케이블 구조물은 초기강성을 갖기 전에는 불안정한 상태를 나타내지만, 초기 강성의 도입과 함께 안정상태가 된다. 초기강성의 도입과 함께 연성구조 시스템에서 야기될 수 있는 대변형 현상을 파악하기 위해서는 초기형상에 관한 해석이 필수적으로 요구되어진다. 따라서 이러한 연성구조 시스템인 막 및 케이블 구조에서의 구조설계는 일반적인 구조설계와는 달리 초기응력의 도입에 따른 형상 결정문제가 우선적으로 해결되어야 한다. 본 연구에서는 기하학적 비선형을 고려한 유한요소 프로그램을 이용하였으며 수렴성과 결과의 정도를 알아보기 위해 4가지의 예제를 이용하여 해석 결과를 검증하였다. 또한, 부산아시아드 경기장의 응력해석과 보강방안을 제시한다. (1) 카테나리 곡면에 대한 형상해석은 초기의 평평한 원형평면의 중앙 링 부분에서 상향방향으로 강제변위를 주어 해석하였다. 해석결과는 카테나리 곡면의 이론식과 비교하였으며, 오차는 최대 4.16%정도로 나타났다. 이러한 오차는 내부장력의 차이로 인한 요인에 의해서 발생하는 것으로 요소분할의 세분화와 많은 반복에 의해서 줄어들 수 있을 것으로 판단된다. (2) HP쉘 곡면의 형상해석은 최저에서 최고지점부까지 수직길이가 600cm가 되도록 강제변위를 적용하여 평형형상을 탐색하여 최종형상을 이론해와 비교하였다. 해석결과 해석치와 이론치가 정확히 일치하였다. (3) 안장형(saddle) 곡면의 형상해석은 최저에서 최고지점부까지 수직길이가 1000mm가 되도록 강제변위를 적용하여 평형형상을 탐색하여 최종형상을 이론해와 비교하였다. 해석결과는 해석치와 이론치가 정확히 일치하였다. (4) 케이블 보강 막구조물에 대한 형상해석과 응력해석을 수행하여 객관적인 타당성을 검증하였다. 형상해석후 나타난 평형형상을 X, Y방향으로 초기형상으로 한 후 하중을 가하여 응력해석을 수행한 결과 막의 최대응력에서는 Y방향에서 최대 5.88%의 오차율을 나타냈으며, 지점에서의 응력은 최대 13.64%의 오차율을 나타내었다. 최대의 오차량은 많은 값이나 이점을 제외하고는 대부분 비교값과 유사하고, 요소분할에 따라 최대값을 나타내는 오차량은 감소할 수 있다고 판단되므로 제안한 해석방법에 큰 무리가 없다고 판단되었다. (5) 실제 시공되어진 의한 부산 아시아드 경기장을 대상으로 해석하여 본 결과 막재에 대한 안전율은 2.21~3.87로 나타났다. 그러나 국내에서는 막재에 대한 규준이 정립되지 않아 일본건축학회 규준인 안전율 4를 기준으로 이를 충족할 수 있는 대안은 중앙 패널부분에 추가적인 지지아치 3개이상 확보하는 방법으로 제안하여 보았다. (6) 국내에서는 막구조물에 대한 안전율의 한계값을 지정하지 않고 있으나 막구조물의 발전을 위해서는 안전을에 대한 국내의 기준정립이 필요하다고 판단된다. Membrane structure systems and cable structure systems are attracting people's attention as they are used in many buildings because of their light materials and airy appearances. Just, and because as membrane structure, cable structure, or composition structure consisted of cable just - cable structure can construct structure between membrane structure and cable structure more effectively because use very light material than usual building materials this ductility just structure to building which present with development of material is lasting just situate Just, and cable structure so that secure initial stiffness because initial stiffness is very weak introduction of prestress essential membrane and cable structure, ductility structure system, display unstable state before have initial stiffness, but become stable state with introduction of initial stiffness. To grasp speaking by proxy style existing circumstances that can be caused in ductility structure system with introduction of initial stiffness, analysis of initial form is required compulsorily. Therefore, structural design in membrane and cable structure, this ductility structure system, should be solved shape decision problem by introduction of prestress preferentially unlike general structural design. In this study, used finite element program that consider geometric nonlinearity and uses 4 example to search astringency and degree of result and verifies analysis result. Also, present stress analysis of the Busanasiadeu field and reinforcement plan. 1) Shape analysis for catenary curved surface gives and analyzed forced displacement from center ring part of primitive flat circle plane to upstice direction. Compared with theory way of catenary curved surface with analysis wave, error was expose by maximum 4.16% degree. This error estimates that can decrease by atomization of element division and a lot of repeats that happen by leading person by inside tension's difference. 2) Shape analysis of HP shell curved surface searches balanced type upper and compared last shape doing doctrine applying forced displacement so that vertical length may become 600cm to topgallant department in rock bottom. That analyze with analysis wave and theoretical values agreed correctly. 3) Shape analysis of platyform (saddle) curved surface searches balanced type upper and compared last shape doing doctrine applying forced displacement to be imposed vertical length 1000mm to topgallant department in rock bottom. That analyze with analysis wave and theoretical values agreed correctly. 4) Verified objective validity achieving shape analysis and stress analysis for cable reinforcement membrane structure. Displayed measuring efficiency of maximum 5.88% in Y direction in wave and maximum stress of membrane that achieve stress analysis inflicting load after hold balanced type mourning that appear after shape analysis in initial form to X, Y direction, stress in point displayed measuring efficiency of maximum 13.64%. The maximum error amount is similar with most comparison price except a lot of values or advantages, and the error amount that display absolute maximum according to element division estimated that there is no big group to analysis method that propose because estimate that can decrease. 5) Wave and safety factor about membrane material that analyze to Pusan Asiadeu field that depend that is constructed actually appeared by 2.21 ~ 3.87. But, the alternative that can fulfill this via safety factor 4 that is Japan architecture learned society canon because canon about membrane material is not established in domestic proposed by method that define more than support arch 3 that is additional for center panel segment. 6) Is not specifying marginal value of safety factor for membrane structure water in domestic but estimate that need domestic standard thesis about safety factor for development of membrane structure.

연약지반에 타입된 모래다짐말뚝의 하중전이 특성에 관한 연구

김재권 연세대학교 대학원 2003 국내박사

모래다짐말뚝(SCP : sand compaction piles)공법은 느슨한 사질토지반의 개량이나 연약 점토지반의 압밀을 촉진, 지지력을 강화시켜 지반을 개량할 목적으로 사용되는 공법으로, 그 효과가 뛰어나 널리 사용되어지고 있는 개량공법 중 하나이다. 그러나 국내에서 이 개량공법은 현장조건 및 하중상태와는 관계없이 대부분 치환율 70%이상의 고치환율 조건으로 설계되고 있으며, 해석도 등변형률 상태에 기초를 둔 방법이 주류를 이루고 있다. 이에 앞으로 다가올 모래자원의 부족 및 설계·시공에서의 기술력 향상을 위해서는 현재의 고치환율 조건 및 현장 상태를 적절히 반영하지 못하는 설계조건은 개선되어야 하며, 지반 개량 목적에 따른 최적 치환율을 결정할 수 있는 보다 합리적이고 현실적인 설계지침이 필요하다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 주로 저치환율(30%에서 50%사이)에 초점을 맞추어 실험 및 수치해석을 수행하여, 모래다짐말뚝과 점토질 지반의 상호작용, 응력분담비의 변화양상 등을 분석하여 기존의 설계법을 수정 보완할 수 있는 기초자료를 제시하고, 더 나아가 실험 및 수치해석을 통하여 얻은 결과를 바탕으로 수직응력 및 모래다짐말뚝 주면의 응력전이에 대한 이론식을 제안하는데 목적이 있다. 모형토조실험시 모래다짐말뚝은 주문진 표준사를 사용하여 상대밀도 D_r = 70% 이상으로 성형하였으며, 점토질 지반은 김해지역의 점토를 사용하였다. 모래다짐말뚝은 3각형 배열로 하였으며, 토조 내에 타설된 7개의 말뚝 중 중앙 말뚝에 대해 응력과 침하량을 측정하였다. 하중은 연성변형상태로 재하하여 실험을 실시하였다. 모형토조실험의 3차원 유한요소해석에 있어서는 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 수치해석을 수행하였으며, 수치해석결과는 비교적 적절히 모형실험 결과를 반영하였다. 모형토조실험 및 유한요소해석 결과, 지표면에서의 응력분담비(복합지반에서 원지반이 받는 수직응력에 대한 모래다짐말뚝의 수직응력비)는 치환율에 관계없이 1.0에 근접한 값을 나타내었으며 치환율이 증가함에 따라 하부에서 응력분담비는 증가하고 침하량 및 모래다짐말뚝-지반의 상대변위는 감소하였으며, 지표면 침하량이 크게 감소하는 경향을 나타내었다. 실제지반에 대한 3차원 유한요소해석은 치환율, 원지반의 강도, SCP와 원지반의 마찰각, 상재하중 등의 다양한 조건하에서 실시하였으며 각각의 변수에 따른 SCP와 지반의 거동을 비교분석하였다. 실제지반을 모사한 3차원 유한요소해석 결과, SCP의 하중전이에 중요한 지표가 되는 하중분담비는 치환율이 낮을수록, 치환율과 접촉면 마찰계수의 변화에는 민감하지 않았으나, 원지반의 강도변화에 따라 급격히 변화하는 경향을 나타내었다. 이상의 모형실험 및 3차원 유한요소해석 결과, 본 연구에서는 응력전이 메커니즘에 대한 분석을 수행하여 기존에 상대변위가 발생하지 않는다는 가정 하에 산정된 해석기법을 상대변위까지 고려할 수 있는 해석기법으로 확장·개발하였다. 또한, 본 연구에서 제안한 감소계수를 적용한 수정 해석기법을 통해 실제지반상태에 근접한 탄소성 지반상에서 SCP의 수직응력을 비교적 적절히 예측함을 알 수 있었다. Sand compaction pile (SCP) is one of the ground improvement techniques which are being used for not only accelerating consolidation but also increasing bearing capacity of loose sands or soft clays. In this study, laboratory model tests and 3-D finite element analyses were performed to investigate the interaction between sand compaction piles and surrounding soft soils with varying area replacement ratios of 30%, 40% and 50%. In model tests, the sand column of triangular arrangement was prepared by first Jumunjin-sand with relative density of 70% and soft Kimhae clays were then used to form a surrounding clay layer. The external load was applied to the column top and clay surface as a flexible distributed load. A variety of instrumentation was installed to monitor displacements and earth pressures of the center column and clay layers. A series of model tests were performed for different area replacement ratios and flexible surcharge loadings and an accompanying series of three-dimensional finite element analyses were performed to examine the influence of various parameters on the predictions. Based on the results obtained, it is shown that the stress concentration ratio at the ground surface is about 1.0, irrespective of different area replacement ratios, whereas, as the area replacement ratio is increased, the stress concentration ratio is increased at the column tip, the settlement is decreased, and the relative displacement between column and soil is also decreased. It is also found that numerical study is illustrated by good comparison with model test results, and the numerical analysis revealed slip effects which could not be specifically identified in the model tests. Furthermore, based on experimental tests and a 3-D finite element study, a simple method was proposed to account for the shear stress transfer between the column and the surrounding soil. The proposed method is verified with finite element analysis and a reasonable agreement was obtained between the predictions.

연성하중을 받는 모래다짐말뚝(SCP)의 거동분석

홍의준 연세대학교 대학원 2003 국내석사

모래다짐말뚝(SCP : Sand Compaction Piles)공법은 느슨한 모래지반이나 연약한 점성토지반을 압밀촉진시키고 지지력을 강화하여 지반을 개량할 목적으로 적용되는 개량공법이다. 본 연구에서는 현장의 성토하중상태와 유사한 연성변형(free strain)상태의 하중이 재하될 때 모래말뚝과 지반의 상호작용에 따른 응력 - 침하량의 변화를 분석하기 위하여 치환율 30%, 40%, 50%의 모형토조실험 및 3-D 유한요소해석을 실시하였다. 모형토조실험시 모래말뚝 시료는 주문진 표준사를 사용하였으며 지반의 시료는 김해지역의 점토를 사용하였다. 모래말뚝은 상대밀도 70%이상의 조밀한 모래말뚝을 성형하였고 하중은 연성변형상태로 재하되도록 하였다. 모래다짐말뚝의 배열은 3각형 배열을 선택하였으며 토조내에 타설된 7개의 말뚝 중 중앙 말뚝의 응력과 침하량을 측정하였다. 3-D 유한요소해석은 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하였으며 모형토조실험과 동일한 크기로 모델링을 하였다. 모래말뚝과 지반의 물성은 모형 실험에 사용한 모래와 점토의 물성을 사용하였으며 삼축압축시험을 통하여 산정된 물성을 이용하여 모래말뚝과 지반의 소성거동을 모사하였다. 모형토조실험 및 유한요소해석 결과, 지표상부에서의 응력분담비는 치환율에 관계없이 1.0에 근접한 값을 나타내었으며 치환율이 증가함에 따라 하부의 응력분담비가 증가하고 침하량 및 모래말뚝 - 지반의 상대변위는 감소하였으며 특히 지표면 침하량이 크게 감소하였다. 3-D 유한요소해석의 경우 모래말뚝과 지반의 접촉면에서의 침하량 해석을 수행하였다. 그 결과, 모래말뚝 - 지반 접촉면에서 상대변위가 발생하며 치환율의 증가에 따라서 접촉면의 상대변위는 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 실험결과 및 3-D 유한요소해석 결과를 바탕으로 응력전이 메커니즘에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구 결과 상대변위가 발생하지 않는다는 가정하에 제안된 수직응력 및 모래말뚝 주면의 응력전이 이론식은 유한요소해석결과와 비교를 통하여 상대변위가 없는 경우는 물론 상대변위가 비교적 작은 5mm 정도까지도 적용 가능함을 알 수 있었다. Sand compaction pile (SCP) is one of the ground improvement techniques which are being used for not only accelerating consolidation but also increasing bearing capacity of loose sands or soft clay grounds. In this study, laboratory model tests and 3-D finite element analyses were performed to investigate the interaction between sand compaction piles and surrounding soft soils with varying area replacement ratios of 30%, 40% and 50%. In model tests, the sand column of triangular arrangement was prepared by first Jumunjin-sand with relative density of 70% and soft Kimhae clays were then used to form a surrounding clay layer. The external load was applied to the column top and clay surface as a flexible distributed load. A variety of instrumentation was installed to monitor displacements and earth pressures of the center column and clay layers. A series of model tests was carried out and an accompanying series of three-dimensional finite element analyses were performed. Based on the results obtained, it is shown that the stress concentration ratio at the ground surface is about 1.0, irrespective of different area replacement ratios, whereas, as the area replacement ratio is increased, the stress concentration ratio is increased at the column tip, the settlement is decreased, and the relative displacement between column and soil is also decreased. It is also found that numerical study is illustrated by good comparison with model test results, and the numerical analysis revealed slip effects which could not be specifically identified in the model tests.

비선형탄소성모델을 이용한 지하굴착해석에 대한 연구

김대환 동아대학교 대학원 2021 국내석사

최근 도심지 굴착시 문제점은 제한된 부지에 부지활용을 극대화하는 구조물을 계획하여 지하측에 구조물을 추가설치하게 된다. 계획된 굴착공사로 인해 발생되는 지반변형으로 인접 구조물이 외관손상, 부등침하등의 문제가 발생하고 있으며, 이러한 경향은 굴착깊이가 깊어질수록 증대되는 경향을 나타내고 있다. 이는 굴착시 발생하는 가시설벽체의 수평변위, 지하수위 저하 등의 복합적 작용으로 정확한 변위를 예측하기는 어려운 실정이다. 또한, 설계시 근본적으로 응력과 변형률의 관계를 고려하여 해당지반에 적합한 해석방법을 선정하여야 하나, 최근 설계시 선형탄성모델이 일반적으로 적용되어, 변위를 과소평가하는 경향이 발생하고 있다. 이에 따라 지반의 변형이 실제와 더 유사한 비선형탄소성해석을 실시하고, 선형탄성해석과의 비교를 실시하여 가시설벽체 및 벽체전면, 배면측의 변위를 확인하여 실제거동시 발생가능한 해석방법을 제시하였다.

볼트조립 W단면을 사용한 합성보 및 접합부의 구조성능

이재현 단국대학교 대학원 2024 국내석사

국내 강구조 건물에는 CFU 합성보와 같은 신생 대안 합성공법이 전통적인 합성공법을 대신하여 널리 사용되고 있다. 하지만 현행 합성설계기준은 노출 형 합성보와 같은 기존의 전통적인 합성공법에 근거한 것으로 이를 신생 대 안 합성공법 설계에 적용할 수 있는지는 불분명하다. 따라서 별도의 실험 및 해석 연구를 통하여 설계 방법을 제시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는, W형 강재단면을 사용하는 충전형 합성보의 적합한 설계를 위해 휨실험을 수 행하여 합성보의 구조성능을 평가하였다. 또한 볼트조립 W단면 합성보와 기 둥 모멘트접합부의 구조 상세를 제시하고 반복가력 실험을 통해 보-기둥 접 합부 내진성능을 평가하였다. Part Ⅰ에서는 볼트조립 W단면을 사용한 합성보의 휨실험을 수행하였으며, 현행 설계기준에 따라 구조성능을 평가하고 이를 실험 결과와 비교하였다. 실험체는 건축물의 바닥 특성을 고려하여 경간 중앙에서의 정모멘트에 대한 저항 성능 및 보-거더 연결부에서 부모멘트에 대한 저항 성능을 검증하고자 총 4개의 실험체로 구성하였다. 단면 중앙에 배치되는 주보강재의 종류를 실 험 변수로 설정하였으며, 부모멘트 실험체의 경우 경간 중앙에 보-거더 연결 부를 제작하였다. 실험 결과, 정모멘트 실험체의 극한한계상태는 슬래브 압 축파괴이며, 주보강재로 H형강과 T형강을 사용한 실험체 사이에서 유의미한 거동 차이는 발생하지 않았다. 부모멘트 실험체의 경우 최대강도 도달 후 거 더 연결부에서 국부좌굴 및 거더의 측면 Z형강이 지압에 의한 크리플링이 발생하면서 완만한 강도저하가 발생하였다. 이러한 강도저하는 T형강을 사용 한 실험체에서 더 두드러지게 나타났다. 볼트조립 W단면을 사용한 합성보의 휨강도 및 휨강성은 각각 소성응력분포법과 AISC 360-16의 매입형 합성부재 의 유효강성에 따라 평가하였으며 이를 실험 결과와 비교하였다. 또한 합성 보의 휨성능을 추가로 조사하기 위하여 변형률적합해석을 통한 단면해석을 진행하였다. Part Ⅱ에서는 볼트조립 W단면을 사용한 합성보와 H형강 강재기둥의 모멘 트 접합을 위한 W브라켓 접합 상세가 제시되었다. 제시된 접합 상세를 적용 한 합성보-강재기둥 접합부의 내진성능을 평가하기 위해 반복가력 실험을 수행하였다. 실험체는 1개의 내부 접합부 실험체와 2개의 외부 접합부 실험 체, 총 3개의 실험체로 구성되어 있으며, 기둥 상부를 변위제어 방식으로 횡 하중을 가하였다. 실험 결과, 제시된 접합 상세는 W단면 합성보와 강재기둥 사이 강건한 모멘트접합 성능을 발휘하였다. 모든 실험체는 횡변위비 4%를 초과하는 변형능력을 보였다. 다만, 기둥 주변의 브라켓 구간에 스터드 앵커가 설치되지 않아 슬래브 접합면에서 콘크리트 손상 및 수평전단파괴가 발 생하였다. 보-기둥 접합부 실험체의 강도는 보 항복 메커니즘을 바탕으로 산 정하였으며 합성보 단면의 휨강도는 소성응력분포법으로 평가하였다. 또한 각 실험체의 변형능력과 에너지 소산 능력을 평가하기 위해 현행 건축물 강 합성구조설계기준(KDS 41 30 10)과 ACI 374.1-05의 합성특수모멘트골조 접합 부의 요구기준과 실험결과를 비교하였다. 주제어: 합성보; 볼트접합; 소성응력분포; 유효강성; 변형률적합해석; 보-기 둥 접합부; 구조성능

교란상태개념모델에 의한 포화사질토의 동적 거동에 관한 연구

정철민 연세대학교 대학원 2000 국내석사

본 연구에서는 교란상태개념(Disturbed State Concept ; DSC)모델을 이용하여 포화사질토의 동역학적 거동을 모사하는 예측기법을 개발하였다. 실내진동전단시험 자료로부터 DSC모델 매개변수를 찾고, DSC모델을 이용하여 구한 응력증분과 변형률증분의 관계를 표현하는 탄소성구성방정식으로부터 진동하중을 받는 지반재료의 간극수압 및 유효응력 변화, 그리고 축차응력-축방향변형률 거동을 예측하였다. 압축 및 인장 재하시에는 DSC모델을 사용하여 변형률경화(strain-hardening) 및 진동하중에 의한 변형률연화(cyclic-softening)현상을 모사하고, 제하(unloading)시에는 선형탄성모델을 사용하여 근사화하였다. 예측 결과를 실내전단시험 결과와 비교하여 예측기법을 검증하였고 검증된 예측기법에 의해 영향인자 분석을 실시하였다. 유사정적 재하시 DSC모델에 의한 축방향변형률 예측 결과, 초기유효구속압이 69kPa, 138kPa, 207kPa로 증가함에 따라 항복응력이 증가하는 경향을 보였으며, 또한 각각의 유효구속압 조건에 대하여 축차응력-축방향변형률 관계가 실내시험결과와 유사한 경향을 보였다. 진동전단 재하시 DSC모델에 의한 축방향변형률과 간극수압 및 유효응력 예측결과, 초기유효구속압이 69kPa, 138kPa, 207kPa일 경우에 각각 5번째, 7번째, 8번째 진동재하단계에서 변형률이 급격히 증가하여 파괴에 이르렀고, 이 때 과잉간극 수압이 초기 유효구속압과 거의 같아지고 흙의 유효응력이 0에 가까워져 실내시험결과와 유사한 경향을 보였다. 이는 비배수 동적재하시 지반이 유효응력을 잃고 액체화되는 포화사질토의 액상화 현상(liquefaction )을 모사한 것으로 판단된다. 초기유효구속압과 최대축차응력 변화에 따른 포화사질토의 동적 거동에 대해 분석하였다. 초기유효구속압이 증가할수록 또한 최대축차응력이 감소할수록 파괴시 진동재하횟수가 증가하였는데 이로부터 DSC모델에 의한 예측기법이 포화사질토의 동적 거동을 적절히 예측함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 개발된 예측기법이 포화사질토의 액상화 현상을 유효응력 해석적으로 모델링할 수 있고, 포화사질토의 동적 거동을 적절히 예측할 수 있다는 것을 알 수 있었다. In this study, behavior of saturated sandy soils under dynamic loads - pore water pressure, effective stress and axial strain - was investigated using Disturbed State Concept(DSC) model. The model parameters are evaluated from laboratory test data. During the process of loading and reverse loading, DSC model is utilized to trace strain-hardening and cyclic softening behavior. The procedure of back prediction proposed in this study are verified by comparing with laboratory test results. The back prediction of axial strain under quasi static loading shows that yielding stresses increase as initial effective confining pressures are increased with 69, 138, and 207kPa, respectively. And the relationships between deviatoric stress and axial strain compare well with the laboratory test results. From the back prediction of pore water pressure and effective mean pressure under cyclic loading, excess pore water pressure increase up to initial effective confining pressure and effective mean pressure decrease close to zero in good agreement with laboratory test results. Those results represent the liquefaction of saturated sandy soils under dynamic loads. The number of cycles at initial liquefaction using the model prediction is in good agreement with laboratory test results. According to the back prediction of axial strain under cyclic loading, axial strain is suddenly increased at 5th, 7th and 8th loading cycles, at initial effective confining pressure, 69, 138 and 207kPa, respectively and the relationships between deviatoric stress and axial strain are similar to laboratory test results. Therefore, the results of this study state that the liquefaction of saturated sandy soils can be explained by effective stress analysis and the back prediction procedure based on DSC constitutive model can capture the dynamic behavior of saturated sandy soils.

울산 LPG 地下貯臧 터널 斷面에 대한 岩盤應力 및 變形擧動解析

이연규 서울大學校 大學院 1989 국내석사

전로 트러니언 샤프트 응력저감을 위한 열해석 및 변형도 측정에 관한 연구

박재봉 부경대학교 2023 국내석사

The converter is a facility that removes impurities from charters made in a furnace and refines them with clean molten steel, and this study deals with the cause of damage to the converter rotation axis and how to take measures to prevent further cracks already generated. The goal of the study is to prove the correlation between the occurrence of cracks caused by the melt from the structural point of view of the converter rotation axis and to establish an effective method to prevent further cracks generated by reducing the maintenance cost of the converter. This research conducted a thermal analysis to determine the cause of cracks in the trunnion shaft, which is a rotating shaft of a converter, and diagnosed the safety rate for each case to reduce stress so that cracks do not progress any more. Since numerical stress analysis alone is often insufficient, an experiment was conducted through a strain gauge to quantitatively grasp the effect on mechanical properties under actual conditions. ANOVA was performed to quantitatively identify the effect of trunnion shaft fillet strength on the correlation between each process variable, and the stress level before and after the stress reduction device was compared by substituting the molten steel load value of 345 tons through regression analysis. It is judged that the element technologies calculated in this study can be used as useful data not only in converters but also in the design of various types of tilting furnaces.

Mechanical analysis and material design optimization of multi-layered flexible display under bending load

염경미 Graduate School, Yonsei University 2015 국내석사

A flexible display means that able to bend or roll without damage. A flexible display use thin film that laminated dissimilar material. However, a flexible display occurs rupture and delamination when a bending-test. To compensate for rupture and delamination, we design optimization of flexible display model. On flexible display, the biggest effect factor is young’s modulus of material properties. To find the optimum conditions for material properties of flexible display, the experimental design as a function of the selected young's modulus has to be determined. For material properties optimization, we obtain stress-strain curves using experiment and conducting regression analysis. And we conducted the sensitivity analysis of material properties using regression curves. For optimization of flexible display, we used CCD(center composite design) as the design of experiment. The CCD(center composite design) is one of the design of experiment. For two variables and three levels using CCD, the total number of experiments was 25 determined by expression. The commercial finite element software ABAQUS was used for the experiments. In order to analysis the bending mechanics in flexible display, it is necessary to use numerical approximations of the surface geometry, such as finite element models (FEMs). And we conducted RSM(Response Surface Methodology). RSM will be taken to make regression model for objective function. In this problem, the objective functions are multiple, so NSGA-II which is brilliant and efficient for such a problem will be used. We optimize flexible display material properties. 플렉시블 디스플레이(flexible display)는 손상이 없이 구부리거나 말 수 있는 것을 지칭한다. 플렉시블 디스플레이의 재료는 주로 얇은 박막으로 실제 사용화에서는 이종재료들이 적층되어 사용된다. 하지만 플렉시블 디스플레이는 굽힘 시험(bending test)을 할 때, 파단 또는 적층이 분리에 의한 상태이상이 발생한다고 알려져 있다. 이를 보완하기 위하여, 본 논문에서는 플렉시블 디스플레이의 최적화를 연구하였다. 플렉시블 디스플레이에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 재료 물성의 탄성계수 이다. 플렉시블 디스플레이의 재료 물성 최적화 조건을 찾기 위해, 선택된 탄성계수의 함수로 실험계획을 결정하였다. 물성 최적화를 위해 실험으로 통해 얻어진 응력-변형률 곡선을 얻었고 이를 회귀분석을 하였다. 그 회귀 선도로 민감도 분석을 하였다. 본 논문은 최적화를 위해 중심합성계획법을 사용하였다. 중심합성계획법은 실험계획법 중 하나이다. 중심합성계획법에 사용되는 변수는 2개이고 3수준으로 25번에 실험을 하였다. 실험은 유한요소 방법인 ABAQUS 6.12 를 사용하였다. 플렉시블 디스플레이의 굽힙 거동을 해석하기 위해, 유한요소해석의 표면 형태의 수치적 근사를 사용하는 것이 필요하다. 그리고 반응 표면 모델을 사용하였다. 반응 표면 모델은 목적함수의 회귀함수를 만들어 준다. 본 논문에서는 여러 개의 목적함수를 사용하므로 다중목적유전 알고리즘을 사용하여 플렉시블 디스플레이의 물성을 최적화한다.

土木纖維 補强構造物의 應力 및 變形解析

조보익 全北大學校 1987 국내석사

The use of geotextile as a reinforcing materials in soils has become widespread throughout the world. Gaotextile reinforcement has bean used in retaining walls, roadbed, embankment stabilization, and so on. In the past, however, its design and construction have been performed emprically. In this study, laboratory model tests were carried out in order to investigate the effects of geotaxtile reinforcement on vertical and horizontal displacement and other characteristics in embankments. It is believed that the results of this model tests will provide basic data necessary for design and construction of geotextile-reinforced structures. The experiments were executed in eight treatments; no geotextile between embankment and subsoils, and seven geotextiles with different tensile strength. And such factors as the loading conditions, the tensile strength of the geotextiles, the ingredient of geotextiles and the elapsed time were investigated in this study. The following conclusions were drawn from this study. 1.Geotextile reinforcement reduced the effects of banking loads on subsoils more effectively with the increase of their tensile strength. 2.As the tensile strength of geotextiles was increased, the rata of the initial vertical displacements of loading plate was reduced inverse proportion to loads. However, the affect of loading was reduced when the loads exceed a certain limits. 3.The effect of reinforcement of non-woven geotextile was 1.5-4.5 times larger than that of the woven geotextiles with equivalent tensile strength. 4.The interval of vertical displacement isolines in the banking layer was twice as large as that of the subsoil layer. This indicates that the vertical stresses in the banking layer were considerably different from those in the subsoil layer. 5.Comparatively large horizontal displacement was observed around the both side of the model.