• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.16 no.2 s.69
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• pp.201-213
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• 2004

A GA-based optimum design algorithm and a program for plane steel frame structures with semi-rigid connections are presented. The algorithm is incorporated with the refined plastic hinge analysis method wherein geometric nonlinearity is considered by using the stability functions of beam-column members, and material nonlinearity, by using the gradual stiffness degradation model that includes the effects of residual stresses, moment redistribution through the occurrence of plastic hinges, semi-rigid connections, and geometric imperfection of members. In the genetic algorithm, the tournament selection method and micro-GAs are employed. The fitness function for the genetic algorithm is expressed as an unconstrained function composed of objective and penalty functions. The objective and penalty functions are expressed as the weight of steel frames and the constraint functions, respectively. In particular, the constraint functions fulfill the requirements of load-carrying capacity, serviceability, ductility, and construction workability. To verify the appropriateness of the present method, the optimal design results of two plane steel frames with rigid and semi-rigid connections are compared.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.8 no.4 s.29
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• pp.31-42
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• 1996

본 연구에서는 박벽 구조물의 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위하여 개선된 하중 및 변위 증분의 조합법이 제시되었다. 제안된 알고리즘은 기존의 하중 및 변 변위 증분의 조합법 이 고정된 증분량을 갖는 점을 개선하여, 수렴정도에 따라 증분량을 변화시킴으로써, 여러개의 임계점을 갖는 비선형 거동을 보다 효율적으로 추적하도록 하였다. 또한 하중 및 변위 증분법을 전환점을 첫 단계의 기울기에 비례한 값으로 대체함으로써 사용자의 편리를 도모하였다. 트러스, 공간 뼈대, 아치, 쉘 구조물 등의 기하학적 비선형 해석 예제를 통하여, 본 연구에서 제시한 개선된 하중 및 변위 증분의 조합법의 적용성을 입증하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.30 no.3
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• pp.255-263
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• 2017

This paper presents a beam element capable of conducting material and geometric nonlinear analysis for applications requiring the ultimate behavioral analysis of structures with composite cross-sections. The element formulation is based on co-rotational kinematics to simulate geometrically nonlinear behaviors, and it uses the fiber section method to calculate the stiffness and internal forces of the element. The proposed element was implemented using an in-house numerical program in which an arc-length method was adopted to trace severe nonlinear responses(such as snap-through or snapback), as well as ductile behavior after the peak load. To verify the proposed method of element formulation and the accuracy of the program that was used to employ the element, several numerical studies were conducted and the results from these numerical models were compared with those of three-dimensional continuum models and previous studies, to demonstrate the accuracy and computational efficiency of the element. Additionally, by evaluating an example case of a frame structure with a composite member, the effects of differences between composite material properties such as the elastic modulus ratio and strength ratio were analyzed. It was found that increasing the elastic modulus of the external layer of a composite cross-section caused quasi-brittle behavior, while similar responses of the composite structure to those of homogeneous and linear materials were shown to increase the yield strength of the external layer.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2010.10a
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• pp.267-268
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• 2010

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.22-22
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• 1999

로켓의 노즐의 확대부와 같은 내열특성 증진이 필요한 곳에 주로 적용되어온 Involute 구조는 얇은 두께의 fabric 프리 프레그룰 일정한 패턴에 맞추어 재단한 후 적층하여 제작되어진다. 이렇게 제작된 노즐 확대부와 같은 구조물은 내삭마 및 구조 특성이 향상되고, 적층 및 성형 중 발생하는 링클과 보이드도 많이 예방할 수 있는 장점을 가진 것으로 알려져 있다. 이와 같은 장점 때문에 60년대부터 제작되어 노즐 확대부에 적용되어온 Involute 구조는 기하학적 복잡성으로 인해서 본질적으로 구조물의 비등방성 및 비균질성을 수반하게 되며, 이에 따른 열 및 구조해석의 어려움이 존재하게 된다. 70년대 Pagano에 의해서 그 기하학적복잡성이 수학적으로 규명되기 시작하여 80년대 가장 활발한 구조해석이 수행되어 노즐의 설계에 적용되었으며, 90년대 들어와서는 비선형 해석 및 최적설계 기법을 도입한 Involute 구조물의 기하학적 형상 및 구조적 최적화가 진행되고 있다. 하지만 국내에서는 아직까지 Involute 구조의 구조해석이 생소한 분야로서, 앞에서 언급한 일련의 진행 과정과 특징 등을 요약 및 정리할 필요가 있다 따라서, 본 발표는 비등방성 및 비균질성의 Involute 구조물에 대한 구조해석 기법들을 파악하고 그 적용 방법을 생각해 보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2001.04b
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• pp.616-618
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• 2001

천의 변형은 가상 현실이나 게임 제작 분야에서 현실감을 증가시키는 측면에서 필수적인 요소들 중의 하나이다. 반면, 옷을 착용하거나 깃발을 매단 캐릭터가 돌발적이면서 급격한 움직임을 나타낼 때에는, 이에 따른 천의 움직임을 원하는 시간내에 자연스럽게 생성하기가 쉽지 않다. 본 논문에서는 천의 사실적인 변형에 있어 필수 요소인 비선형성을 고려하면서도, 돌발적이고 빈번하게 작용하는 외부 힘에 대하여 안정적이고 빠른 위치 기반의 근사 방법을 제안하고자 한다. 또한, 이에 따른 사실성을 유지하기 위하여 스프링의 비선형적인 성분을 기하학적으로 처리하는 방법을 제안한다. 이 방법은 기하학적 관계에 물리적 속성을 반영하여 해결함으로써 시각적으로 받아들일 수 있는(visibly-plausible) 천의 자연스러운 움직임을 생성할 수 있다. 본 논문의 결과로 자동차의 급격한 움직임에도 안정적이고, 자동차가 달리는 방향이나 노면 등의 외부 환경의 변화에도 사실적인 천의 애니메이션을 생성할 수 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.25 no.3
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• pp.195-202
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• 2012

Two nonlinear frame elements taking into account geometric nonlinearity is presented and compared based on the Lagrangian co-rotational formulation. The first frame element is believed to be geometrically-exact because not only tangent stiffness matrices is exactly evaluated including stiffness matrices due to initial deformation but also total member forces are directly determined from total deformations in the deformed state. Particularly two exact tangent stiffness matrices based on total Lagrangian and updated Lagrangian formulation, respectively, are verified to be identical. In the second frame element, the deformed curved shape is regarded as the polygon and current flexural deformations in iteration process are neglected in evaluating tangent stiffness matrices and total member forces. Two numerical examples are given to demonstrate the accuracy and the good performance of the first frame element compared with the second element. Furthermore it is shown that the first frame element can be used in tracing nonlinear behaviors of cable members.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.43-46
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• 2009

열탄성 부영역, 열탄점소성/손상 부영역, 공유면, 접촉 공유면에 기반을 둔 영역/경계 분할법을 적용하여 재료 비선형성을 갖는 열탄점소성 손상 문제와 경계 비선형성을 갖는 접촉 문제의 효율적인 해석을 제안하였다. 영역 및 경계 분할에 관련된 공유면 및 접촉 공유면에서의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 간단한 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 소수의 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬들에 국한된다. 따라서 적절한 해석 알고리듬을 구성하면 대폭적인 효율성 향상이 가능하게 된다. 대변형과 같은 기하학적 비선형성은 고려하지 않았으며, 간단한 수치 실험을 통해서 열탄점소성 손상 및 접촉 해석의 효율성에 관련된 기본적인 특성을 분석하였다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.1
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• pp.13-21
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• 2002

In this paper, 3-D frame design using refined plastic-hinge analysis accounting for local buckling is developed. This analysis accounts for material and geometric nonlinearities of the structural system and its component members. Moreover, the problem associated with conventional refined plastic-hinge analyses, which do not consider the degradation of the flexural strength caused by local buckling, is overcome. Efficient ways of assessing steel frame behavior including gradual yielding associated with residual stresses and flexure, second-order effect, and geometric imperfections are presented. In this study, a model consisting of the width-thickness ratio is used to account for local buckling. The proposed analysis is verified by the comparison of the LRFD results. A case study shows that local buckling is a very crucial element to be considered in second-order plastic-hinge analysis. The proposed analysis is shown to be an efficient, reliable tool ready to be implemented into design practice.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.8
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• pp.734-739
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• 2008

In this study, the nonlinear mechanical behavior of flexible textile composites was predicted by two-step analyses: micromechanics and mesomechanics. The effective material properties for fiber tows of flexible textile composite lamina were calculated in micromechanics, which were then used to calculate the effective tensile stress-strain curve of flexible textile composites in mesomechanics. A user defined material algorithm was developed and inserted in ABAQUS to account for the geometric non-linearity due to the large rotation and shear deformation of fiber tows in mesomechanics. It was found that the stress-strain behavior of flexible textile composites exhibited significant non-linearity. The effective tensile modulus agreed well with the test result.