Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.10
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pp.54-62
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2017
This paper describes the behavior and failure probability of the basic structural members in a fire for the fire safety assessment of offshore structures. A fire safety assessment can be accomplished by comparing the fire resistance of the members with the fire severity of the heat load due to fire. The fire severity is represented as the maximum temperature of the members using the Eurocode 1 standard fire curve and heat transfer equation. On the other hand, the fire resistance is the limiting temperature calculated by a simplified formula in the case of simple structural members. Considering the complexity of FPSOs and offshore structures, a general-purpose structural analysis program should be used and the limiting temperature obtained by analyzing the structural strength of the members through an elasto-plastic analysis with a large deflection, and compared with the maximum temperature. Also, the equality of these two methods of evaluating the fire resistance was confirmed by comparing them. Following three criteria, the strength, serviceability and stability, three failure modes, namely the first failure of a hinge, large deflection and buckling, were chosen. The failure temperature was verified for each failure mode. using the AFOSM method in the equation of the fire severity and fire resistance, thereby giving the failure probability of the member. By applying these processes to the example of a beam and plate, the behavior of the structure and failure (temperature?) of each failure mode can be determined.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.13
no.2
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pp.245-256
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2000
A moment-curvature relationship to simulate the behavior of reinforced concrete beam under cyclic loading is introduced. Unlike previous moment-curvature models and the layered section approach, the proposed model takes into consideration the bond-slip effect by using monotonic moment-curvature relationship constructed on the basis of the bond-slip relation and corresponding equilibrium equation at each nodal point. In addition, the use of curved unloading and reloading branches inferred from the stress-strain relation of steel gives more exact numerical result. The advantages of the proposed model, comparing to layered section approach, may be on the reduction in calculation time and memory space in case of its application to large structures. The modification of the moment-curvature relation to reflect the fixed-end rotation and pinching effect is also introduced. Finally, correlation studies between analytical results and experimental studies are conducted to establish the validity of the proposed model.
Kim, Kwang-Joong;Jung, Mi-Roo;Kim, Yeon-Tae;Baek, Ki-Youl;Lee, Jae-Hong
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.8
no.5
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pp.47-58
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2008
Spatial structure is an appropriate shape that resists external force only with in-plane force by reducing the influence of bending moment, and it maximizes the effectiveness of structural system. With this character of the spatial structure, generally long span is used. As a result, large deflection is accompanied from the general frame. the structure is apt to result in a large deflection even though this structure experiences a small displacement in absence. Usually, nonlinear analysis in numerical analysis means geometric nonlinearity and material nonlinearity and complex nonlinearity analysis considers both of them. In this study, nonlinear equation of equilibrium considering geometric nonlinearity as per finite element method was applied and also considered the material nonlinearity using the relation of stress-strain in element. It is applied to find unstable result for tracing load-deflection curve in the numerical analysis tech. especially Arc-length method, and result of the analysis was studied by ABAQUS a general purpose of the finite element program. It is found that the present analysis predicts accurate nonlinear behavior of plane and space truss.
Basuli, U.;Lee, G.B.;Jang, S.Y.;Oh, J.;Lee, J.H.;Kim, S.C.;Jeon, N.D.;Huh, Y.I.;Nah, C.
Elastomers and Composites
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v.47
no.4
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pp.297-309
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2012
Different amounts of foaming agents were employed in natural rubber(NR)/butadiene rubber(BR) blends to understand the foaming behavior in presence of nano-reinforcing agent, zinc methacrylate (ZMA). The ZMA greatly improved most of the mechanical properties of the rubber foams, however it did not show considerable effect on the cell morphology, such as cell size, density and porosity. It was also observed that the foaming agent concentration affected all the mechanical parameters. When the content of foaming agent was increased, the number of foams was increased leading to a decrease in density of the compounds. But the size and distribution of foams remained unchanged with increased foaming agent. The effect of high styrene-butadiene rubber (HSBR) was also studied. The size of cells became smaller and the cell uniformity was improved with increasing HSBR. The foam rubber compounds showed much efficient energy absorbing capability at higher strains.
Ryu, Hee Ryong;Lee, Eung Ho;Cho, Myeong Whan;Yu, In Ho;Kim, Young Chul
Journal of Bio-Environment Control
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v.21
no.4
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pp.459-465
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2012
This study analyzed the effect of semi-rigid rafter-purlin cross-linking connection and driven steel pipe base on the static behavior of plastic greenhouse (PG). To promote the time and cost efficiency of the assembly process, each cross-linking connections of space arch type grid that consists of rafter and purlin is linked with steel-wire buckles, and each end of the rafters was driven directly to the ground to support the PG structure. However, in the design process, cross-linking connections and bases are idealized by being categorized as fully rigid or frictionless pinned, which does not appropriately reflect actual conditions. This study takes a full-scale loading test of PG and analyzes the effect of member cross-linking connections and driven steel pipe base on the behavior of a structure. The analysis provided a basis for determining the rigidity factor of member cross-linking nodes needed for finite element analysis, and the reliability of the result regarding the static behavior of PG.
Lee, Jong-Sub;Lee, Chang-Ho;Lee, Woo-Jin;Santamarina, J. Caries
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.22
no.8
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pp.129-136
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2006
Engineered mixtures, which consist of rigid sand particles and soft fine-grained rubber particles, are tested to characterize their small and large-strain responses. Engineered soils are prepared with different volumetric sand fraction, sf, to identify the transition from a rigid to a soft granular skeleton using wave propagation, $K_{o}-loading$, and triaxial testing. Deformation moduli at small, middle and large-strain do not change linearly with the volume fraction of rigid particles; instead, deformation moduli increase dramatically when the sand fraction exceeds a threshold value between sf=0.6 to 0.8 that marks the formation of a percolating network of stiff particles. The friction angle increases with the volume fraction of rigid particles. Conversely, the axial strain at peak strength increases with the content of soft particles, and no apparent peak strength is observed in specimens when sand fraction is less than 60%. The presence of soft particles alters the formation of force chains. While soft particles are not part of high-load carrying chains, they play the important role of preventing the buckling of stiff particle chains.
Laboratory dynamic tests are carried out to assess the liquefaction potential of saturated sands in most countries. However, simple results such as the maximum cyclic shear stress and the number of cycles at initial liquefaction are used in the experimental assessment of liquefaction potential, even though various results can be obtained from the dynamic test. In addition, it seemed to be inefficient because more than three dynamic tests with different stress ratio have to be carried out to draw a liquefaction resistance experimental curve. To improve the present assessment method fur liquefaction potential, a new critical resistible characteristic far soil liquefaction is proposed and verified through conventional cyclic triaxial tests with Jumunjin sand. In the proposed method, various experimental data such as effective stress path, stress-strain relationship, and the change of excess pore water pressure can be used in the determination of cumulative plastic shear strains at every 1/4 cycle. Especially, the critical cumulative plastic shear strain to initiate liquefaction can be defined in a specific point called a phase change point in the effective stress path and it can be calculated from a hysteric curve of stress-strain relationship up to this point. Through this research, it is found that the proposed cumulative plastic shear strain can express the dissipated energy to resist dynamic loads and consider the realistic soil dynamic behavior of saturated sands reasonably. It is also found that the critical plastic shear strain can be used as a registible index of soils to represent the critical soil dynamic state, because it seems to include no effect of large deformation.
Park, Hyo Gi;Kim, Sung Bo;Kim, Moon Young;Chang, Sung Pil
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.11
no.2
s.39
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pp.153-165
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1999
In order to trace the lateral-torsional post-bucking behaviors of thin-walled space frames with non-symmetric cross sections, a geometrically non-linear finite element formulation is presented by applying incremental equilibrium equations based on the updated Lagrangian formulation and introducing Vlasov's assumption. The improved displacement field for non-symmetric thin-walled cross sections is introduced based on inclusion of second order terms of finite rotations, and the potential energy corresponding to the semitangential rotations and moments is consistently derived. For finite element analysis, tangent stiffness matrices of thin-walled space frame element are derived by using the Hermition polynomials as shape functions. A co-rotational formulation in order to evaluate the unbalanced loads is presented by separating the rigid body rotations and pure deformations from incremental displacements and evaluating the updated direction cosines and incremental member forces.
A clearly consistent finite element formulation for geometrically non-linear analysis of space frames is presented by applying incremental equilibrium equations based on the updated Lagrangian formulation and introducing Vlasov's assumption. The improved displacement field for symmetric cross sections is introduced based on inclusion of second order terms of finite rotations, and the potential energy corresponding to the semitangential rotations and moments is consistently derived. For finite element analysis, elastic and geometric stiffness matrices of the space frame element are derived by using the Hermitian polynomials as shape functions. A co-rotational formulation in order to evaluate the unbalanced loads is presented by separating the rigid body rotations and pure deformations from incremental displacements and evaluating the updated direction cosines of the frame element due to rigid body rotations and incremental member forces from pure deformaions. Finite element solutions for the spatial buckling and post-buckling analysis of space frames are compared with available solutions and other researcher's results.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.6
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pp.715-722
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2011
In this paper, the behavior of nuclear-power plant subjected to an aircraft impact is performed using the parallel analysis. In the erstwhile study of an aircraft impact to the nuclear-power plant, it has been used that the impact load is applied at the local area by using the impact load-time history function of Riera, and the target structures have been restricted to the simple RC(Reinforced Concrete) walls or RC buildings. However, in this paper, the analysis of an aircraft impact is performed by using a real aircraft model similar to the Boeing 767 and a fictitious nuclear-power plant similar to the real structure, and an aircraft model is verified by comparing the generated history of the aircraft crash against the rigid target with another history by using the Riera's function which is allowable in the impact evaluation guide, NEI07-13(2009). Also, in general, it is required too much time for the hypervelocity impact analysis due to the contact problems between two or more adjacent physical bodies and the high nonlinearity causing dynamic large deformation, so there is a limitation with a single CPU alone to deal with these problems effectively. Therefore, in this paper, Message-Passing MIMD type of parallel analysis is performed by using self-constructed Linux-Cluster system to improve the computational efficiency, and in order to evaluate the parallel performance, the four cases of analysis, i.e. plain concrete, reinforced concrete, reinforced concrete with bonded containment liner plate, steel-plate concrete structure, are performed and discussed.
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