실물 크기로 제작된 L형 프리캐스트 옹벽의 저판부에 대한 휨 실험을 수행하여, 프리캐스트 부분과 현장타설 부분의 연결방법에 따른 구조적 거동을 분석하였다. 연결방법은 기존의 일반적인 철근 겹이 음 방식과 최근 새롭게 개발된 비접촉식 커플러 방식 두 가지를 적용하였다. 실험체 셋팅을 위하여 현 장타설부를 갖는 프리캐스트 L형 옹벽을 제작하여 벽체를 반력벽에 고정하고, 벽체 하단에 힌지 지점 을 설치하였다. 또한 L형 옹벽 저판부의 현장타설부 중간 지점에 하중을 재하하여 고정단 조건으로 인한 전단 및 휨이 연결부에 작용하도록 하였다. 실험결과를 보면 비접촉식 커플러를 적용한 옹벽 저 판부에서 좀더 높은 강성을 보이는 것을 확인하였으며, 최대 강도에는 차이가 없었다. 비접촉식 커플 러는 철근의 부착력에 의해 구조적 성능을 확보하는데 이를 위하여 확대마디, 연결 철근, 스파이럴바 등이 사용된다. 이러한 구성품들로 인하여 비접촉식 커플러 적용 구간에 철근 단면적 향상 효과가 나 타나 높은 강성을 갖게 된 것으로 판단 된다. 비접촉식 커플러는 기존 겹이음에 비해 이음길이를 50% 수준으로 감소할 수 있어 대형 프리캐스트 구조물의 제작에 활용되는데 이번 실험을 통하여 충분한 구조 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

Theories for composite structures are too difficult for design engineers for construction. The purpose of this paper is to demonstrate to the practicing engineers, how to apply the advanced composite materials theory to the structures. In this study, the natural frequency of a laminated cantilever beam was studied. An ultrasonic testing platform was employed to resonate the beam, and its time domain signal was optically measured. The natural frequency was quantified through the fast Fourier transform of the waveform, and the result showed good agreement with a theoretical estimation from the Euler-Bernoulli beam theory. This study is expected to provide a dynamic evaluation technique for laminated cantilever beam structures.

오늘날까지 적층 마이크로 외팔보의 고유진동수에 대하여 연구가 진행되었다. 마이크로 보는 실리콘 재질로 만들어 지지만, 그것의 상하 표면은 얇은 금 박막층(~30nm)이 증착되어 있다. 초음파 검사를 위해 초음파 테스트 플랫폼을 사용했으며, 시간영역 신호는 광학적으로 측정되었다. 고유진동수는 파형을 고속 Fourier 변환을 통해 정량화하였으며, 결과적으로 고전적인 보 이론과 일치하는 결과를 보여 주었다. 본 연구는 마이크로/나노스케일 재료와 마이크로 구조에 대한 동적평가기법 을 제공할 것으로 기대된다.

해양구조물 등에서 해상 현장과 육상시설 사이에 물자나 운용 인력을 수송하기 위한 수단으로 헬리콥터가 주로 이용된다. 헬리데크는 헬리콥터가 해양구조물에 착륙하기 위해 필수적으로 탑재되는 구조물로서, 해양구조물의 종류나 탑재되는 위치 등에 따라 다양한 형태의 헬리데크가 존재한다. 그 중에서 캔틸레버식 헬리데크는 해양구조물의 탑사이드 공간 확보에 용이 하며, 헬리콥터와의 충돌 등의 미연의 사고로부터 보다 안전하다. 본 논문에서는 캔틸레버식 헬리데크를 연구대상으로 선정 하고, 이를 구성하고 있는 하부 트러스 구조에 대해서 위상 최적설계를 적용하였다. 또한 상용 구조해석 프로그램을 이용하 여 유한요소 모델을 생성하고, 다양한 착륙 상황과 풍하중을 적용하여 구조해석을 수행하였다. 이를 바탕으로 헬리데크의 각 구조 부재에 발생하는 응력이 사용 재료의 허용응력을 넘지 않도록 부재의 세부 단면 치수를 결정하여, 보다 안전하면서도 경량화된 헬리데크 설계를 얻을 수 있다.

본 논문에서는 Euler-Bernoulli Beam(EB-beam) 및 신속 Fourier 변환을 이용하여 수치분석적 빔 모델 및 Co-rotational plane beam EDISON program(CR-beam)을 이용한 빔 모델의 가진주파수 변화에 따른 외팔보의 자유단 진동 연구를 수행하였다. 위의 두 빔 모델에서의 끝단에서는 진동이 시간이 지남에 따라 감소하다가 정상상태에 이르는 것을 확인하였다. 끝단에서 가진주파수가 증가함에 따라 구조적 감쇠에 의해 변위이 감소하는 경향을 보인다. 감쇠를 고려한 EB-beam과 CR-beam가 정상상태로 진입하는 경향이 비슷하나, 가진주파수는 정상상태가 나타나는 시간과 독립적임을 제시한다.

항공기는 목적에 따라서 민간 항공기, 무인항공기, 전투기, 헬리콥터 등 다양한 항공기가 존재한다. 이 각각의 항공기는 특정한 목적에 맞게 형상 및 설계가 된다. 특히 항공기 개발과정에서 중요한 해석과정 중 하나가 구조해석이다. 하지만 항공기 구조가 복잡해지고 3차원 모델로 구조해석을 하게 되면 시간과 비용이 크게 증가하게 된다. 따라서 해석 효율성을 위해서 1차원 등가 보나 2차원 평면 응력 조건을 이용하여 실제 구조를 보다 간단하게 모델링한다. 하지만 이런 모델링은 실제 구조와 차이가 있으므로 실제 구조를 잘 반영할 수 있는 적절한 모델링이 필요하다. 따라서 구조형태에 따라서 1차원 등가 보와 2차원 평면응력 조건을 적절하게 선택하여야 한다. 본 논문에서는 EDISON에 업로드 된 구조해석 프로그램을 이용하여 1차원 구조해석과 2차원 구조해석을 검증하고 구조형태에 따라서 1차원 해석과 2차원 해석을 각각 3차원 MSC NASTRAN 구조해석과 비교하여 적절한 해석방법을 찾고자 한다. 비교결과 길이 대 높이 비가 증가할수록 1차원 해석과 3차원 해석의 오차가 급격히 줄어들었으며 이 비율이 18보다 증가하였을 때는 1차원 해석이 2차원 해석보다 3차원 해석의 결과와 일치하였다.

As a preparation of a design standard regarding road facilities, such as cantilever columns for traffic lights, street lights on highways is proposed. Currently these minor structures are designed based on guidelines which are mixed with multiple old foreign specifications without any criteria in terms of safety and economy, which could lead irregular safeties and the loss of national properties. In the considered two cases for effective projected area, it is found that following efficient way of design without critical analyses could make significant errors and miscalculations. Therefore, a fundamental research on the minor structures is urgently needed.

Micro-electromechanical systems (MEMS) 구조물용 고 종횡비의 외팔보 제작을 목적으로 초임계 이산화탄 소를 사용한 건식 식각 실험을 진행하였다. 건식 식각 실험은 초임계 이산화탄소에 50% 불산 (HF) 원액과 공용매 (물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜)를 사용하여 진행되었다. 희생 실리카 층을 식각하여 드러난 MEMS 외팔보 빔 은 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. HF원액을 사용한 건식 식각 실험은 종횡비 1 : 150의 외팔보 빔까지 기 판과 접착없이 단독으로 서 있는 형태로 제작되었다. 공용매로 메탄올과 에탄올을 사용한 건식 식각의 결과에서는 종 횡비 1 : 75 까지 접착없이 제작할 수 있었고, 이소프로필 알콜을 공용매로 첨가한 실험 결과에서는 종횡비 1 : 37.5 까지 접착없이 제작할 수 있었다. 본 연구의 결과 건식 식각과정에서 알콜계 공용매의 첨가는 대체로 식각 성능을 저 하시킴을 알 수 있었다.

Recently, the light weight and the safety of automobile are the important targets of automotive design and the parts for car have been substituted the plastic or the porous material for the steel material. As the aluminium foam has many pores at its surface, it has the fatigue property of bonded face which differs from general material. In this study, two dimensional model is designed and performed with the fatigue analysis as the variable(θ value) becomes the slant angle of bonded face at the specimen with the aluminium foam. As the analysis result on the models with the slant angles of 6°, 8° and 10°, the bonding forces are disappeared when the fatigue loads are repeated during 4000 cycle, 4500cycle and 5000cycle respectively. By comparing with the analysis results of three models, the fatigue cycle to endure fatigue load becomes larger as the slant bonded angle becomes higher. So, the structural safety can be seen by applying only as only a simulation of finite element method instead of the experiment where much cost and time is spent. In this study, the configuration of aluminum foam is designed with the shape of TDCB Mode II. The shear fatigue strength of the bonded structure can be evaluated by the analysis program of ANSYS.

본 연구에서는 테이퍼 보에 대한 미분방정식의 일반해에 캔틸레버 보의 경계조건을 적용하여 모드특성을 추정한다. 또한, 휨을 받는 테이퍼 원형강관 캔틸레버 보에 발생하는 관통균열을 모델링하기 위하여 에너지 방법을 이용하여 균열보에 대한보 길이방향 휨강성을 구한 후 이를 이용하여 테이퍼 원형강관 캔틸레버 균열보에 대한 고유주파수와 모드형상을 추정한다. 보 길이에 따른 균열보의 휨강성 변화는 기존 연구에서 밝혀진 현상과 유사하게 합리적인 양상을 보였으며, 유도한 휨강성을 적용하여 산정한 균열보의 고유주파수는 균열 크기가 증가할수록 감소함을 확인하였고, 모드형상은 균열발생에 의해 변화함을 알 수 있었다. 연구결과는 향후 테이퍼 원형강관 캔틸레버 보 형태의 타워 구조물에 대한 진동기반 균열탐지에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

In this study, the specimen of tapered double cantilever beam(TDCB) with aluminum foam is designed and shearing fatigue strength is based on the investigation of static behaviour analysis under the condition of mode Ⅱ. These specimen models have length and width of 200 mm and 25 mm. The inclined angles of adhesive face at the specimens are 6°, 8 °and 10°. As the inclined angle becomes higher, the time for which the model can not be broken during fatigue load becomes longer. The shearing strength of TDCB bonded structure with aluminum foam applied by shearing fatigue load can be evaluated through finite element method.

The modulus of beam is assumed to have spatial uncertainty. The formulation to determine the response variability of the cantilever beam due to randomness of modulus of beam is given. The randomness in elastic modulus is considered to be one-dimensional, homogeneous stochastic field. The stochastic field is represented by using spectral representation to reproduce random fields. The statistics of beam responses are investigated using Monte Carlo simulations for different kinds of fluctuations of the modulus. The influence of the uncertainty in the modulus on the beam displacement is addressed.

Tapered double cantilever beam (TDCB) specimens are the most commonly used test configurations to measure the fracture toughness of composites and adhesive joints. The material used in this study is aluminum alloy. For the impact analysis, load and displacement applied from pin onto end block as well as the crack energy release rate are calculated and compared with the finite element analysis results. The energy release rate increases with the velocity increases. As TDCB model with the same condition as experiment is simulated and analyzed, the fracture behavior can be estimated with the analysis result similar to experiment. The simulation results can be agreed with experimental graph and all experimental data at this study can be verified. These experimental results can be applied into real field effectively. It is found that the energy release rates measured from impact tests on the specimens can be predicted by the finite element model suggested in this study.