표제지
목차
기호 12
국문요약 14
제1장 서론 16
1.1. 연구 배경 및 목적 16
1.2. 연구 내용 및 방법 18
1.3. 연구 동향 20
1.3.1. 가새골조에 대한 연구 동향 20
1.3.2. 댐퍼에 대한 연구 동향 22
1.3.3. 형상기억합금에 대한 연구 동향 23
제2장 이론적 고찰 25
2.1. 편심가새골조 시스템 25
2.1.1. 편심가새골조의 개요 25
2.1.2. 편심가새골조의 이력 거동 및 소성 메커니즘 26
2.1.3. 편심가새골조의 기준 27
2.2. 형상기억합금(SMA) 40
2.2.1. 형상기억합금의 개요 40
2.2.2. 형상기억합금의 이론적 고찰 42
2.2.3. 형상기억 효과 및 초탄성 효과 46
제3장 역V형 편심가새골조의 동적 거동 48
3.1. 3차원 유한요소 해석 48
3.1.1. 슬릿댐퍼를 적용한 역V형 편심가새골조 모델링 48
3.1.2. 3차원 유한요소 해석방법 50
3.1.3. 3차원 유한요소 해석 변수 및 모델명 53
3.2. 3차원 유한요소 해석결과 55
3.2.1. 가새 물성치에 따른 비교 55
3.2.2. 슬릿댐퍼의 슬릿 개수에 따른 비교 88
3.2.3. 링크 물성치에 따른 비교 99
3.2.4. 편심비에 따른 비교 114
제4장 슬릿댐퍼의 개선 방안 126
4.1. 3차원 유한요소 해석 126
4.1.1. 슬릿 형상과 SMA Bar를 적용한 슬릿댐퍼 모델링 126
4.1.2. 3차원 유한요소 해석방법 128
4.1.3. 3차원 유한요소 해석 변수 및 모델명 129
4.2. 3차원 유한요소 해석결과 131
4.2.1. 슬릿 형상에 따른 비교 131
4.2.2. 형상기억합금 바(Bar) 두께에 따른 비교 150
제5장 결론 176
참고문헌 178
ABSTRACT 182
표 2.1. Nitinol 형상기억합금과 일반 강재의 재료 특성 비교 42
표 3.1. 강재의 재료특성 51
표 3.2. 형상기억합금의 재료특성 52
표 3.3. 슬릿댐퍼를 적용한 역V형 편심가새골조 해석모델 개요 54
표 3.4. 가새 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 최대내력 78
표 3.5. 가새 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 최대변위와 최대응력 및 잔류변위 84
표 3.6. 가새 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 에너지 소산능력 비교 87
표 3.7. 슬릿 개수에 따른 역V형 편심가새골조의 최대내력 95
표 3.8. 슬릿 개수에 따른 역V형 편심가새골조의 최대변위와 최대응력 및 잔류변위 97
표 3.9. 슬릿 개수에 따른 역V형 편심가새골조의 에너지 소산능력 비교 98
표 3.10. 링크 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 최대내력 109
표 3.11. 링크 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 최대변위와 최대응력 및 잔류변위 111
표 3.12. 링크 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 에너지 소산능력 비교 113
표 3.13. 편심비에 따른 역V형 편심가새골조의 최대내력 120
표 3.14. 편심비에 따른 역V형 편심가새골조의 최대변위와 최대응력 및 잔류변위 123
표 3.15. 편심비에 따른 역V형 편심가새골조의 에너지 소산능력 비교 125
표 4.1. 강재의 재료특성 129
표 4.2. 형상기억합금 바(Bar)를 적용한 슬릿댐퍼의 해석모델 개요 130
표 4.3. 슬릿 형상에 따른 슬릿댐퍼의 최대내력 144
표 4.4. 슬릿 형상에 따른 슬릿댐퍼의 잔류변위 및 최대응력 148
표 4.5. 슬릿 형상에 따른 슬릿댐퍼의 에너지 소산능력 비교 149
표 4.6. 형상기억합금 바(Bar)의 두께에 따른 슬릿댐퍼의 최대내력 169
표 4.7. 형상기억합금 바(Bar)의 두께에 따른 슬릿댐퍼의 잔류변위 및 최대응력 173
표 4.8. 형상기억합금 바(Bar)의 두께에 따른 슬릿댐퍼의 에너지 소산능력 비교 175
그림 1.1. 최근 국내지진 발생추이 (1978년 ~ 2019년) 16
그림 1.2. 연구 흐름도 19
그림 2.1. 편심가새골조 설치 사례 25
그림 2.2. 편심가새골조의 형태 26
그림 2.3. 편심가새골조 소성 메커니즘 27
그림 2.4. 링크에 작용하는 힘의 유형 및 크기 29
그림 2.5. 보강 유무에 따른 링크의 반복시험 비교 29
그림 2.6. 보강 유무에 따른 링크의 반복응답 비교 30
그림 2.7. 링크의 자유물체도 30
그림 2.8. 편심가새골조의 링크 길이에 따른 항복 종류 32
그림 2.9. 링크의 길이에 따른 파괴모드 33
그림 2.10. 링크 길이에 따른 편심가새골조의 측면 강성 변화 35
그림 2.11. 편심가새골조의 링크 회전 메커니즘 35
그림 2.12. 링크비에 따른 편심가새골조의 극한강도 변화 37
그림 2.13. 형상기억합금의 오스테나이트 상태와 마르텐자이트 상태 40
그림 2.14. 형상기억합금의 형상기억 효과 및 초탄성 효과 41
그림 2.15. 형상기억합금의 이력 거동 41
그림 2.16. 형상기억합금 응력-변형률 관계 45
그림 3.1. 슬릿댐퍼를 적용한 역V형 편심가새골조의 기하학적 형상 49
그림 3.2. 슬릿댐퍼를 적용한 역V형 편심가새골조의 유한요소 모델 49
그림 3.3. 역V형 편심가새골조에 작용하는 반복 변위하중 이력 50
그림 3.4. 부재별 응력-변형률 관계 51
그림 3.5. 형상기억합금의 응력-변형률 곡선 52
그림 3.6. CE-SL-5-75-6 변형형상 및 응력분포 57
그림 3.7. CE-SL-5-75-10 변형형상 및 응력분포 59
그림 3.8. CE-SL-5-80-6 변형형상 및 응력분포 61
그림 3.9. CE-SL-5-100-8 변형형상 및 응력분포 63
그림 3.10. CE-SL-5-100-12 변형형상 및 응력분포 65
그림 3.11. CE-SL-5-120-8 변형형상 및 응력분포 67
그림 3.12. CE-SL-5-120-10 변형형상 및 응력분포 69
그림 3.13. CE-SL-5-120-14 변형형상 및 응력분포 71
그림 3.14. CE-SL-5-130-12 변형형상 및 응력분포 73
그림 3.15. CE-SL-5-150-10 변형형상 및 응력분포 75
그림 3.16. CE-SL-5-175-12 변형형상 및 응력분포 77
그림 3.17. 가새 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 하중-변위 이력 곡선 84
그림 3.18. CE-SL-NS-90-6 변형형상 및 응력분포 90
그림 3.19. CE-SL-3-90-6 변형형상 및 응력분포 92
그림 3.20. CE-SL-5-90-6 변형형상 및 응력분포 94
그림 3.21. 슬릿 개수에 따른 역V형 편심가새골조의 하중-변위 이력 곡선 96
그림 3.22. CE-5-90-8 변형형상 및 응력분포 102
그림 3.23. CE-5-130-10 변형형상 및 응력분포 105
그림 3.24. CE-5-150-12 변형형상 및 응력분포 108
그림 3.25. 링크 물성치에 따른 역V형 편심가새골조의 하중-변위 이력 곡선 111
그림 3.26. CE-MBSL-0.2-14-75-10 변형형상 및 응력분포 115
그림 3.27. CE-MBSL-0.2-14-100-12 변형형상 및 응력분포 116
그림 3.28. CE-MBSL-0.2-14-120-8 변형형상 및 응력분포 117
그림 3.29. CE-MBSL-0.2-14-130-12 변형형상 및 응력분포 118
그림 3.30. CE-MBSL-0.2-14-150-10 변형형상 및 응력분포 119
그림 3.31. 편심비에 따른 역V형 편심가새골조의 하중-변위 이력 곡선 123
그림 4.1. 슬릿의 기하학적 형상과 상세 표시 127
그림 4.2. 형상기억합금 바(Bar)를 적용한 슬릿댐퍼의 유한요소 모델 127
그림 4.3. 슬릿댐퍼에 작용하는 반복 변위하중 이력 128
그림 4.4. SD-1-NB 변형형상 및 응력분포 133
그림 4.5. SD-2-NB 변형형상 및 응력분포 135
그림 4.6. SD-3-NB 변형형상 및 응력분포 137
그림 4.7. SD-4-NB 변형형상 및 응력분포 139
그림 4.8. SD-5-NB 변형형상 및 응력분포 141
그림 4.9. SD-6-NB 변형형상 및 응력분포 143
그림 4.10. 슬릿 형상에 따른 슬릿댐퍼의 하중-변위 이력 곡선 147
그림 4.11. SD-D-1 변형형상 및 응력분포 153
그림 4.12. SD-D-2 변형형상 및 응력분포 156
그림 4.13. SD-D-3 변형형상 및 응력분포 159
그림 4.14. SD-D-4 변형형상 및 응력분포 162
그림 4.15. SD-D-5 변형형상 및 응력분포 165
그림 4.16. SD-D-6 변형형상 및 응력분포 168
그림 4.17. 형상기억합금 바(Bar)의 두께에 따른 슬릿댐퍼의 하중-변위 이력 곡선 172