A bond-based peridynamic model has been reported dynamic fracture characteristic of brittle materials through a simple constitutive model. In the model, each bond is assumed to be a simple spring operating independently. As a result, this simple bond interaction modeling restricts the material behavior having a fixed Poisson’s ratio of 1/4 and not being capable of expressing shear deformation. We consider a state-based peridynamics as a generalized peridynamic model. Constitutive models in the state-based peridynamics are corresponding to those in continuum theory. In state-based peridynamics, thus, the response of a material particle depends collectively on deformation of all bonds connected to other particles. So, a state-based peridynamic theory can represent the volume and shear changes of the material. In this paper, the perfect plasticity is considered to express plastic deformation of material by the state-based peridynamic constitutive model with perfect plastic flow rule. The elastic-plastic behavior of the material is verified through the stress-strain curves of the flat plate example. Furthermore, we simulate the high-speed impact on 3D granite model with a nonlocal contact modeling. It is observed that the damage patterns obtained by peridynamics are similar to experimental observations.

세리아 입자의 합성을 위하여 분무열분해 시 유기 첨가제인 EG(ethylene glycol)과 CA(citric acid)를 첨가하여 중공성 및 다공성을 갖는 CeO2 마이크로 크기의 입자를 제조하였으며 첨가량에 따른 특성을 비교하였다. 분무열분해과정, 후소성 및 볼밀링 과정을 적절히 조합하여 만든 6가지 경로에 의해 나노 크기의 세리아 입자를 합성하였다. 6가지 경로 중 EG 및 CA가 0.05M 첨가된 Ce(III)가 전구체 수용액을 이용하여 분무열분해→후소성→볼밀링→후소성의 경로에 의해 얻어진 CeO2 입자에 대해 TEM 분석으로 측정한 입자의 평균 크기 24 nm(편차=3.8 nm)는 Debye-Scherrer식에 의해 계산된 1차 입자의 크기(20 nm)와 가장 유사한 크기를 나타내었다. 제조된 나노입자분말의 형태적 및 구조적 특성을 알아보기 위하여 SEM(Scanning Electron Microscopy), XRD(X-Ray Diffractometer) 및 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 통하여 특성을 분석하였다.

본 논문은 고전적인 오일러-베르누이 보의 집중소성힌지 모델링을 위한 일반유한요소법을 제안한다. 이 기법에서 소성힌지는 해의 약불연속을 묘사하는 적절한 확장함수에 의해 모델링되며, 요소간의 연결성을 변화시키지 않으면서 임의의 위치에 소성힌지를 삽입하는 것이 가능하다. 대신 소성힌지는 이미 존재하는 요소에 위계적으로 자유도를 추가함으로써 형성된다. 제안된 기법의 유효성을 검증하기 위해 수치해석 예제에 대해 h-, p-확장과 같은 수렴성 해석을 수행하였다. 수렴성 해석의 결과가 제안된 기법이 소성힌지가 절점 및 요소 내의 임의의 위치에 존재하는 두 가지 경우 모두에 대하여 유한요소이론에 의한 수렴속도를 얻을 수 있음을 보여주어 기법의 정확성을 입증하였다.

본 연구는 간편화된 소성 접선 곡선을 적용하여 노측용 가드레일 시스템의 충격 성능을 평가하기 위한 유한요소 충돌해석을 수행하였다. 충돌해석은 Cowper-Symond 모델을 적용하여 변형률 속도 영향에 대한 결과의 정확성을 향상시켰다. 수치 해석 결과는 소성 접선 곡선을 고려한 향상된 모델의 중요성을 보여준다. 다양한 매개변수에 대한 해석 결과는 서로 다른 모델에 대하여 동적 응답 및 탑승자 안전지수를 중심으로 비교 검증하여 도출하였다.

This study deals with optimization of the calcination process the manufacturing process of SCR catalyst to be competitive. The calcination process is a bottleneck and it is required to optimize productivity and quality. We applied DOE(Design of experiments) among many research methods performed in various fields. In order to achieve quality and productivity optimization. The dependent variables in the DOE were selected as NO Conversion (%). The independent variables were selected as the calcination temperature, soaking time and fan speed RPM. The CCD(Central composite designs) constructs response surface using the data onto experience and finds optimum levels within the fitted response surfaces.

A strain-gradient crystal plasticity finite element method(SGCP-FEM) was utilized to simulate the compressive deformation behaviors of single-slip, (111)[101], oriented FCC single-crystal micro-pillars with two different slip-plane inclination angles, 36.3o and 48.7o, and the simulation results were compared with those from conventional crystal plasticity finite element method(CP-FEM) simulations. For the low slip-plane inclination angle, a macroscopic diagonal shear band formed along the primary slip direction in both the CP- and SGCP-FEM simulations. However, this shear deformation was limited in the SGCP-FEM, mainly due to the increased slip resistance caused by local strain gradients, which also resulted in strain hardening in the simulated flow curves. The development of a secondly active slip system was altered in the SGCP-FEM, compared to the CP-FEM, for the low slip-plane inclination angle. The shear deformation controlled by the SGCP-FEM reduced the overall crystal rotation of the micro-pillar and limited the evolution of the primary slip system, even at 10% compression.

본 연구는 도로함몰과 관련된 연구 중 위험도 등급에 따른 소성변형 특성을 파악하기 위해 수행되었다. 도로함몰 위험도 등급 A, B에 해당하는 지표면으로부터 60cm, 90cm 하부에 모의 동공(얼음)을 설치하였으며, 동공의 크기는 그림 1과 같이 너비와 높이는 50cm, 길이는 100cm, 200cm로 각각 설계하였다. 또한, 배수층을 20cm 설치하여 배수가 가능하도록 설계하였다. 포장가속시험은 4ton의 축하중으로 10km/h의 속도로 운영하였으며, 1,000회, 2,000회, 6,000회, 10,000회 운행 시 마다 소성변형량 변화를 측정하였다. 그 결과 동공의 크기보다는 동공의 깊이가 소성변형에 영향을 크게 미치는 것으로 파악되었다. 그림 1의 1,3번 동공은 폭과 높이는 유사하지만 길이가 각각 1m, 2m로 위험도 등급에서 B, A이다. 하지만, 소성변형량을 비교했을 때 각 횟수마다 비슷한 경향을 보이며 증가하는 추세를 볼 수 있었다. 또한, 2번 동공의 경우 포장층에 가깝게 동공이 형성되어 1,3번 동공과 달리 소성변형량 증가 추세가 다른 동공들에 비해 월등히 빨랐으며, 6,000회 이상 포장가속시험을 수행하기 어려울 정도로 소성변형이 심하게 나타났다. 포장가속시험 수행 결과 동공 생성 초기에 소성변형량 변화폭이 가장 크며, 동공 길이보다는 심도에 포장층이 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.

서울시 도로포장은 대부분 30년 이상 노후화된 포장으로서 이미 구조적 손상이 많이 진행된 상태이고, 기후변화로 인한 강수량 증가 등 환경적 요인으로 인해 포장 파손이 최근 급격히 증가하고 있다. 또한 설계당시의 포장 단면 두께가 현재의 교통량을 반영하지 않아 상당히 부족한 상태이다. 서울시의 버스교통량이 증가함에 따라 중차량에 의한 교통하중이 증가하고 기존 도로포장에 버스전용차로를 도입하여 중차량 교통하중이 집중되는 현상이 발생하고 있다. 이에 서울시는 도로파손을 해결하기 위해 아스팔트 도로포장의 두께와 다양한 아스팔트 혼합물을 적용하고 있다. 하지만 중차량 교통하중 집중현상, 교차로 및 버스정류장에서는 차량속도 감속으로 인해 소성변형이 발생하고 있다. 최근, 해외의 여러 기관에서는 소성변형 예측 모형 개발 또는 기존 모형을 개선하여 소성변형으로 인한 도로포장 파손을 예측하는 연구가 진행중이다. 이러한 모형들은 소성변형을 발생시키는 주요 원인을 고려하여 개발하였으며 이는 소성변형에 대한 도로포장의 수명 및 성능 변화를 예측하여 유지보수 공법과 적용 시기를 결정한다. 본 연구에서 개발한 소성변형 예측 모형은 하중재하 속도 및 횟수, 아스팔트 포장층 온도, 전단응력과 강도의 비율을 고려하여 개발하였다. 전단응력과 강도의 비율은 아스팔트 혼합물의 응집력과 마찰각의 영향을 받는 것으로 나타났으며 이를 고려하여 아스팔트 혼합물 물성을 활용한 다중 회귀분석을 적용하였다. 개발된 소성변형 예측 모형을 검증하기 위해 Westrack 자료를 활용하였으며 2.35%의 오차율을 보였고 LTPP 자료를 활용하였을 때는 1.19%의 오차를 보여 매우 높은 신뢰성을 보였다. 개발된 소성변형 예측 모형을 활용하여 아스팔트 혼합물 배합설계와 지불계수에 적용하였다. 배합설계의 경우, 교통량 및 차량속도와 같은 인자를 고려하여 최적의 아스팔트 바인더 함량을 결정할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 소성변형 예측 모형을 적용하여 설계 공용수명 대비 공용수명의 비율을 적용하여 아스팔트 혼합물의 지불계수를 결정할 수 있다

최근 시멘트 공장의 소성로 배출가스 악취로 인해 불편을 겪고 있는 민원이 지속적으로 제 기되고 있으며, 생활환경질을 향상시키기 위한 노력이 다양하게 이루어지고 있다. 본 연구에 앞서, 시멘 트 공장에서의 악취 발생 원인을 규명하고, 대안을 마련하기 위해 사업장 주요 악취발생원으로 예상되는 소성로 배출가스를 분석하였다. 본 연구는 악취 유발 가스의 대기 흐름과 희석, 확산 효과를 수치적으로 해석하고, 지역생활 환경 개 선 및 친환경적 시멘트 생산시스템 구축을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 연구 결과, 일정한 풍향 및 풍속이 지속될 경우 특정 지점에서 악취의 영향이 발생될 수 있으며, 풍향 및 풍속의 변화율이 증가 될수록 악취 영향은 감소될 것으로 판단된다.

본 연구에서는 다양한 변수를 갖는 병렬 RC 구조벽체시스템에 대한 성능기반설계의 타당성과 이에 따른 모멘트 재분배 개념의 적용성을 분석하기 위해 횡력을 지지하는 병렬 RC 구조벽체시스템에 대한 비선형해석을 수행하였다. 설계변수(철근 비, 콘크리트변형률, 벽체높이)가 병렬 RC 구조벽체시스템의 거동에 미치는 영향을 분석하였으며 이를 기반으로 병렬 RC 구조벽체시스템의 성능기반 설계를 위한 고려사항을 제안하였다. 비선형해석 결과, 병렬 RC 구조벽체시스템 성능기반 설계 와 모멘트 재분배 개념의 적용을 위해서는 연결보의 항복여부에 대한 고려가 필요한 것으로 나타났다. 높은 벽체의 경우, 연 결보가 항복하지 않고 탄성 상태로 거동할 수 있기 때문에 고층 병렬 RC 구조벽체시스템에 대해 성능기반 설계 및 모멘트 재분배 개념을 적용하기 위해서는 벽체에 높은 수준의 소성변형능력을 필요로 하며, 이를 위해 벽체 압축단부에 횡보강을 필수적으로 실시해야 한다.

본 연구에서는 저온소성 코팅을 적용한 SUS 304 판을 사용하여 고가의 티타늄 판 대체에 대한 성능평가를 수행하였다. 전산유 동해석 결과, 저온소성 코팅을 적용한 SUS 304 판은 100 마이크론 두께의 코팅까지는 티타늄 판에 비해 더 뛰어난 열전달 성능을 보이는 것으로 나타났다. 실제 열교환기를 이용하여 열전달 성능에 대한 실험을 한 결과, 코팅을 적용한 SUS 304 판이 티타늄 판에 비해 더 우수 한 열전달 성능을 나타냄을 확인하였다. 또한 개방검사를 통해서 판의 부식 및 스케일 생성 정도를 확인하였을 때, 코팅을 적용한 SUS 304 판의 내부식 성능은 티타늄 판과 거의 동등하게 나타났으며, 해수에 의한 스케일의 생성 억제 효과는 코팅을 적용한 SUS 304 판에서 더욱 우수하게 나타났다.

Magnesium alloys are of emerging interest in the automotive, aerospace and electronic industries due to their light weight, high specific strength, damping capacity, etc. However, practical applications are limited because magnesium alloys have poor formability at room temperature due to the lack of slip systems and the formation of basal texture, both of which characteristics are attributed to the hcp crystal structure. Fortunately, many magnesium alloys, even commercialized AZ or ZK series alloys, exhibit superplastic behavior and show very large tensile ductility, which means that these materials have potential application to superplastic forming (SPF) of magnesium alloy sheets. The SPF technique offers many advantages such as near net shaping, design flexibility, simple process and low die cost. Superplasticity occurs in materials having very small grain sizes of less than 10 μm and these small grains in magnesium alloys can be achieved by thermomechanical treatment in conventional rolling or extrusion processes. Moreover, some coarse-grained magnesium alloys are reported to have superplasticity when grain refinement occurs through recrystallization during deformation in the initial stage. This report reviews the characteristics of superplastic magnesium alloys with high-strain rate and coarse grains. Finally, some examples of SPF application are suggested.

This study was to investigate the firing method of limestone in Joseon Dynasty, and analyze the physical·chemical properties of lime mortars in Joseon Dynasty. This study was to manufacture and evaluate the firing experiment and mortar of Limestone by each sort in order to reproduce the traditional lime mortars in Joseon Dynasty, and investigate the behavior to improve physical properties according to the firing method of Limestone. This study has found out that there were screening criteria and standard of appropriate firing temperature about the Limestone in Joseon Dynasty. Accordingly, this study was to improve its strength through various additives and mixture. In particular, in case of Limestone, the black and blue Limestone were preferred, and most of domestic Limestones were low grade Limestone including the clay and took ivory white or blue with low whiteness. This study has shown that the low grade Limestone was mined by the surface mining compared with the high grade Limestone as underground mining method, and could be used because it was easy to mine relatively and there was possibility that Natural Hydraulic Lime(NHL) was used with the traditional lime mortars in Joseon Dynasty.

A permanent deformation model for asphalt concrete (AC) layers based on shear properties is developed and calibrated in this study. The indirect tensile (IDT) strength and uniaxial compressive strength (UCS) were used to determine the cohesion and friction angle of asphalt mixtures. Five types of asphalt mixtures with various air-void and binder contents are tested under different loadings and temperature conditions. Multiple regression analysis was conducted to develop permanent deformation model of asphalt mixtures which is a function of the air void, binder content, stress, and number of load cycles, temperature, and frequency. The regression model was verified by comparing the predicted and measured plastic strain. It was found out that the regression model has a correlation coefficient of 0.96 in determining plastic strain. Through the field WesTrack database, the permanent deformation model was calibrated to be applied to AC layers. After calibration, it is observed that the correlation coefficient is 0.86 for the measured and predicted rut depth. Finally, the model is validated using the field rutting performance obtained from Long Term Pavement Performance (LTPP) data sets. Based on the validation study, it can be concluded that the proposed model can successfully predict the permanent deformation of various asphalt mixtures in a wide range of loadings and temperature conditions in the field.

A strain-gradient crystal plasticity constitutive model was developed in order to predict the Hall Petch behavior of a Ni-base polycrystalline superalloy. The constitutive model involves statistically stored dislocation and geometrically necessary dislocation densities, which were incorporated into the Bailey-Hirsch type flow stress equation with six strength interaction coefficients. A strain-gradient term (called slip-system lattice incompatibility) developed by Acharya was used to calculate the geometrically necessary dislocation density. The description of Kocks-Argon-Ashby type thermally activated strain rate was also used to represent the shear rate of an individual slip system. The constitutive model was implemented in a user material subroutine for crystal plasticity finite element method simulations. The grain size dependence of the flow stress (viz., the Hall- Petch behavior) was predicted for a Ni-base polycrystalline superalloy NIMONIC PE16. Simulation results showed that the present constitutive model fairly reasonably predicts 0.2%-offset yield stresses in a limited range of the grain size.

A progressive failure analysis procedure for composite laminates is developed in here and in the companion paper. An anisotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material, is developed, which is simple and efficient to be implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composites. In current development of the constitutive model, an incremental elastic-plastic constitutive model is adopted to represent progressively the nonlinear material behavior of composite materials until a material failure is predicted. An anisotropic initial yield criterion is established that includes the effects of different yield strengths in each material direction, and between tension and compression. Anisotropic work-hardening model and subsequent yield surface are developed to describe material behavior beyond the initial yield under the general loading condition. The current model is implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS), and is presented in the companion paper. The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates with and without geometric discontinuity. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.

PURPOSES: The objective of this paper is to select the confidential intervals by utilizing the second moment reliability index(Hasofer and Lind; 1974) related to the number of load applications to failure which explains the fatigue failure and rut depth that it indicates the permanent deformation. By using Finite Element Method (FEM) Program, we can easily confirm the rut depth and number of load repetitions without Pavement Design Procedures for generally designing pavement depths. METHODS : In this study, the predictive models for the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were used for determining the second moment reliability index ( ). From the case study results using KICTPAVE, the results of the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were deducted by calculating the empirical predictive equations. Also, the confidential intervals for rut depth and number of load repetitions were selected from the results of the predictive models. To determine the second moment reliability index, the spreadsheet method using Excel’s Solver was used. RESULTS : From the case studies about pavement conditions, the results of stress, displacement and strain were different with depth conditions of layers and layer properties. In the clay soil conditions, the values of strain and stresses in the directly loaded sections are relatively greater than other conditions. It indicates that the second moment reliability index is small and confidential intervals for rut depth and the number of load applications are narrow when we apply the clay soil conditions comparing to the applications of other soil conditions. CONCLUSIONS : According to the results of the second moment reliability index and the confidential intervals, the minimum and maximum values of reliability index indicate approximately 1.79 at Case 9 and 2.19 at Case 22. The broadest widths of confidential intervals for rut depth and the number of load repetitions are respectively occurred in Case 9 and Case 7.

Ethylene Tetrafluoroethylene (ETFE) has been widely used in long-span buildings because of its light weight and high transparency. This paper studies the short and long term creep behaviour of ETFE foil. A series of short-term creep and recovery tests were performed, in which the residual strain was observed. A long-term creep test of the ETFE foil was also performed over 110 days. A viscoelastic-plastic model was then established to describe the short-term creep and recovery behaviour. The model contains a traditional multi-Kelvin part and an added steady-flow component to represent the viscoelastic and viscoplastic behaviour, respectively. The model successfully fit the data for three stresses and six temperatures. Additionally, time-temperature equivalency was adopted to predict the long-term creep behaviour of ETFE foil. Horizontal shifting factors were determined from the process of shifting creep-curves at six temperatures. The long-term creep behaviours at three temperatures were predicted. Finally, the long-term creep test showed that the short-term creep test at identical temperatures insufficiently predicted additional creep behaviour, and the long-term test verified the horizontal shifting factors derived from the time-temperature equivalency.