• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.107-114
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• 2004

본 논문에서는 복합적층판의 유한요소해석을 위해 직접수정법으로 간단히 개선된 8절점 유한요소를 제안하였다. 우선, 9절점 등매개변수 요소와 동일한 조건하에서 이차다항식을 표현할 수 있도록 형상함수를 수정하며, 이를 외시적(explicit)으로 표현하였다. 전단보정계수를 갖는 1차전단변형이론을 고차전단변형이론에 근거하여 간단히 개선함으로써 두께방향으로 전단응력 및 변형률이 포물선 분포를 가지도록 하였다. 더 이상의 전단보정계수가 필요하지 않다. 따라서 간단한 직접수정법 즉, 형상함수의 수정, 1차전단변형이론의 개선 및 가정변형률을 조합함으로써 8절점 유한요소의 성능을 개선하였다. 제안된 유한요소를 이용하여 복합적층판의 정적, 좌굴 및 자유진동 수치해석을 실시하여 비교 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.505-512
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• 2012

본 논문에서는 일차전단변형 평판 이론(FSDT)의 개선을 통한 복합재료 적층평판의 효율적 열응력 해석 기법을 제안한다. 횡방향 응력 성분에 대해서만 변분을 취하는 혼합변분이론(Mixed variational theorem)을 이용하여 횡방향 변형에너지를 개선하였다. 가정된 횡방향 전단응력 성분들은 효율적 고차이론으로부터 구하였으며, 면내 변위 성분들은 일차적층평판 이론의 변위장을 사용하였다. 또한, 열응력 해석에 있어서 횡방향 수직 변형을 효과적으로 고려하기 위해서 횡방향 수직 변위를 두께방향에 대하여 포물선으로 가정하였다. 이 과정을 통하여 얻어진 전단변형 에너지를 본 논문에서는 횡방향 수직 변형이 고려된 개선된 일차전단변형이론(EFSDTM_TN)이라고 명명하였다. 제안된 EFSDTM_TN은 복합재료 적층평판의 열탄성 거동을 해석함에 있어서 횡방향 수직 변형이 고려된 일차전단변형 평판 이론(FSDT_TN)과 비슷한 수준의 계산만을 필요로 하며, 동시에 후처리 과정을 통하여 열변형 및 열응력의 두께방향 분포를 정확하게 예측할 수 있도록 개선하였다. 계산된 결과는 FSDT_TN, 3차원 탄성해 등의 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.333-340
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• 1997

본 연구에서는 복합재료로 구성된 복합적층판 및 쉘에 대하여 3차 전단 변형이론을 이용한 변위를 가정하여 단순지지 경계조건을 만족하는 변위형상함수를 퓨리예급수로 전개하고 동적 평형 방정식을 유도하여 뉴마크의 수치적분법을 사용하여 단면특성계수, 재료의 특성, 층의 배열에 따른 복합적층판 및 쉘의 비감쇄 동적응답특성을 연구하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권2호통권35호
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• pp.317-326
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• 1998

강섬유보강 적층복합구조물에서 온도의 변화는 구조물의 응답에 중요한 영향을 미칠수 있다 온도의 급작스런 변화는 재료의 강도와 성질을 현저히 저하시켜 구조물의 대변형, 좌굴, 고응력상태를 유발하는 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 등분포로 재하된 온도하중에 의한 적층복합판의 온도좌굴에 관한 해석을 수행하였다. 전단변형의 효과를 정확히 고려하기위해 5개의 변수로 구성된 고차전단변형이론을 적용하였다. 적층판의 배열각도, 적층판의 수, 폭-두께비의 변화, 형상비의 변화에 따른 임계좌굴온도를 구하여 1차전단변형이론에 의한 결과와 고전적이론에 의한 결과와 비교분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.63-70
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• 2014

본 논문에서는 압전 수정진동자의 설계민감도 해석 및 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 압전 수정진동자는 가해지는 전하에 의해 두께방향 전단 변형하게 되거나, 혹은 그 반대방향으로 기계 변형에 의해 전기적 신호를 검출하게 된다. 엄밀한 두께방향 전단해석을 위해 두께방향으로 고차 보간을 하는 고차 민들린(Mindlin) 판 이론을 도입하였다. 압전 수정진동자에서 수정판은 부도체이기 때문에 전기적 신호를 검출하거나 전기적 신호에 의해 수정판을 기계적으로 진동시키기 위해 수정판의 상/하 표면에 얇은 전극경을 도포한다. 비록 전극경이 매우 얇기는 하지만 그 무게와 형상에 따라 진동자의 거동이 달라지기 때문에, 설계민감도 해석 및 위상 최적설계를 위한 설계변수는 전극경의 질량 밀도와 관계된다. 따라서 위상 최적설계 문제는 두께방향 전단 변형에너지를 최대화하는 최적의 전극경 분포를 구하도록 구성한다. 또한 보다 의미있는 설계안을 얻기 위해 전극경의 재료량과 면적에 제약조건을 부여한다. 두께방향 전단 주파수(고유치)와 상응하는 모드형상(고유벡터)에 대한 설계구배는 고유벡터 확장법을 이용한 해석적 설계민감도 해석법을 통해 매우 효율적이고 정확하게 계산될 수 있다. 수치예제를 통해 제안된 해석적 설계민감도가 유한차분 설계민감도와 비교하여 매우 효율적이고 정확하게 계산됨을 확인하였다. 또한 위상 최적설계를 통해 도출된 최적 전극경 설계가 모드형상과 두께방향 전단 변형에너지를 개선시킴을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.21-30
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• 2004

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32×32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.

• 소음진동
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• 제8권1호
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• pp.132-138
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• 1998

The dynamic response of symmetric cross-ply and angle-ply composite laminated plates under impact loads is investigated using a higher order shear deformation theory. A modified Hertz law is used to predict the impact loads and a four node finite element is used to model the plate. By using a higer order shear deformation theory, the out-of-plane shear stresses, which can be a crucial factor in the failure of composite plates, are determined with significant accuracy. This is accomplished by using a stress recovery technique using the in-plane stresses. The results compared with previous investigations showed good agreement. It can be seen that this method of analyzing impact problems is more efficient than current three dimensional methods in terms of time and expense.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.65-76
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• 1994

A higher-oder laminated plate theory including the effect of transverse shear deformation is developed to calculate the gross response and the detailed stress distribution. The theory satisfies the continuity condition of transverse shear stress, and accounts for parabolic variation of the transverse shear stresses through the thickness of each layer. Exact closed-ply laminates are obtained and the results are compared with three-dimensional elasticity solutions and a simple higher-order theory solutions. The results of the present work exhibit acceptable accuracy when compared to the three-dimensional elasticity solutions.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.35-48
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• 2006

본 연구의 목적은 높은 진동수 성분의 진동원을 가지는 건축물의 바닥판을 효율적으로 해석하는 방법을 제시하는 것이다. 이를 위하여 고차진동하중을 받는 건축물의 바닥판에 적절한 요소분할 방법과 이에 따른 과도한 자유도를 줄이기 위한 자유도 선택방법에 대하여 연구하였다. 그리고 일반적으로 건축물의 바닥판의 경우에는 두께에 비하여 바닥판의 길이가 길기 때문에 전단변형이 고려되지 않은 판요소를 바닥판의 모형화에 많이 사용하는데 이에 대해서도 그 적절성을 검증하였다. 그리고 여러 개의 층으로 이루어진 건축물 바닥판을 기존의 방법을 이용하여 등가의 바닥판으로 치환하였으며 이 방법의 가능성과 한계를 검토하였고 마지막으로는 예제 구조물을 중심으로 제안한 모형화 방법의 효율성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.29-37
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• 2007

본 연구에서는 3절점 요소와 4절점 요소를 가지는 비등방성 절판 구조물의 처짐 해석을 수행한다. 절판 구조물을 해석할 때 4절점 요소뿐만 아니라 3절점 요소의 사용이 필요한 경우가 발생하게 된다 그러나 3절점 요소를 사용하는 것은 간단하지 않다. 그러므로 본 연구에서 사용한 3절점 요소는 4절점 요소에서 절점을 감소시키는 방법을 사용하여 계산 과정의 편의성과 3절점 요소의 사용으로 인한 복잡성을 피할 수 있다. 이러한 방법을 고차 전단변형이론에 적용하기 위하여 Lagrangian 보간함수만을 사용한다. 또한 해석과정의 편의성 및 정확성을 위하여 면내회전각 자유도를 도입한다. 특히 본 논문에서는 3절점 및 4절점 요소의 사용에 의한 비등방성 복합적층 절판 구조물의 거동 특성을 분석하며 이에 대한 영향을 다양한 매개변수를 통하여 상세히 규명하고자 한다.