• Journal of the Society of Disaster Information
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• v.16 no.4
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• pp.832-841
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• 2020

Purpose: This study attempts at analyzing mechanical response of functionally graded material (FGM) plates in bending. An accurate and effective numerical approach based on isogeometric analysis (IGA) combined with higher-order shear deformation plate theory to predict the nonlinear flexural behavior is developed. Method: A higher-order shear deformation theory(HSDT) which accounts for the geometric nonlinearity in the von Karman sense is presented and used to derive the equilibrium and governing equations for FGM plate in bending. The nonlinear equations are solved by the modified Newton-Raphson iterative technique. Result: The volume fraction, plate length-to-thickness ratio and boundary condition have signifiant effects on the nonlinear flexural behavior of FGM plates. Conclusion: The proposed IGA method can be used as an accurate and effective numerical tool for analyzing the mechanical responses of FGM plates in flexure.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.3
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• pp.361-369
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• 2001

This paper deals with numerical efficiency of nonlinear solution technique for space trusses. It will propose the combined Arc-length method to trace structural behavior after reaching buckling load as opposed to the current Arch-length method. The combined Arc-length method uses the current stiffness parameter as a control variable. It uses Secant-Newton method in stable path and applies Arc-length method in unstable path. To evaluate efficiency of solution technique, the accuracy of solution, convergence, and computing time concerning illustrative numerical examples are compared with the current Arc-length method. It show that the combined Arc-length method, as proposed in this paper, is superior to the current Arc-length method in numerical nonlinear analysis.

• Defense and Technology
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• no.10 s.164
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• pp.43-44
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• 1992

복합재 연소관과 노즐을 기계적 체결방법으로 결합하면 결합부위에서 재료의 불연속성과 기하학적 불연속성으로 인한 높은 응력집중이 발생해 구조적으로 매우 취약하게 됩니다. 복합재 연소관의 경우에는 내압을 받는 원통형 구조물이므로 기존의 평판에 대한 연구결과를 그대로 사용할수 없으므로, 이 글에서는 복합재 셀 구조물의 응력 및 파손 해석을 수행할수 있도록 1차전단변형 셀이론을 이용한 유한요소해석 프로그램을 개발하였습니다. 기계적체결부위의 모델링에 대해 검토하였으며 복합재료의 파손평가에 사용되는 여러가지 파손식을 적용해 비교하였습니다. 이 해석 방법을 이용해 복합재 연소관의 적층각, 볼트직경, 연소관의 끝단까지의 길이 등이 파손하중에 미치는 영향을 제시하였습니다

• Journal of Power System Engineering
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• v.13 no.4
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• pp.49-55
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• 2009

복합재 적층판의 자유단 근처에서 나타나는 층간 응력의 집중 현상을 층간면 효과를 고려해 해석하였다. 복합재 적층판 내부의 임의의 위치에서 3차원 평형방정식을 만족시키기 위해 렉니츠키 응력함수를 도입하였으며, 가상일의 원리를 이용하여 지배방정식을 유도하였다. 주어진 응력함수를 이용하여 구한 3차원 응력들은 복합재 적층판의 아래 위 면뿐만 아니라 자유단에서 하중자유조건을 잘 만족한다. 기하학적 불연속성 때문에 복합재 적층판의 자유단에서는 응력의 특이가 발생하지만, 층간면 효과를 고려하게 되면 층간응력의 집중현상을 정확하게 해석할 수 있다. 자유단에서 발생한 층간응력의 크기를 보면, 층간면 효과를 고려할 경우, 응력특이 효과가 많이 줄어드는 것을 관찰할 수 있다. 본 연구에서 주어진 층간면에서의 정확한 응력 해석은 복합재 적층판의 강도설계를 수행하는 초기 설계 툴로 사용할 수 있다.

• Composites Research
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• v.29 no.6
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• pp.363-368
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• 2016

This study performed a nonlinear finite element crash analysis of guardrail structures using supports made of composite materials. In this study, we used a new [0/90/90/0] laminated Boron fiber composite for resisting the crash effects. Based on the improved ground-structure interaction model, appropriate ground properties to the support were determined. In particular, the complex crash mechanism of guardrails was studied using various parameters. The parametric studies are focused on the various effects of car crash on the structural performance and thickness of supports. The numerical results for various parameters are verified by comparing those using existing steel materials.

• Composites Research
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• v.12 no.6
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• pp.43-52
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• 1999

This paper explains the development of a concurrent engineering system for the rlesign of composite structures. The concurrent engineering system is developed to meet the demand for the better quality products with lower production cost and time. In this study, to compose the architecture of concurrent engineering system, the commercial and noncommercial programs related to design and analysis of composite structures are surveyed and classified. The concurrent engineering system is including various design modules such as design/analysis of composite structures using CLPT and FEM, buckling and post bucking analysis, thermo-elastic analysis of carbon-carbon composite, and optimum design using expert system and genetic algorithm. For the integration and management of softwares, the concurrent engineering system is realized by Microsoft visual $C++{^\circledR}$ that provide multi-tasking and graphic user interface environment.

• Composites Research
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• v.16 no.6
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• pp.1-9
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• 2003

In this paper, probabilistic failure analysis based on Weibull distribution function is proposed to predict the fiber strength of composite pressure vessel. And, experimental tests were performed using fiber strand specimens, unidirectional laminate specimens and composite pressure vessels to confirm the volumetric size effect on the fiber strength. As an analytical method, the Weibull weakest link model and the sequential multi-step failure model are considered and mutually compared. The volumetric size effect shows the clearly observed tendency towards fiber strength degradation with increasing stressed volume. Good agreement of fiber strength distribution was shown between test data and predicted results for unidirectional laminate and hoop ply in pressure vessel. The site effect on fiber strength depends on material and processing factors, the reduction of fiber strength due to the stressed volume shows different values according to the variation of material and processing conditions.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.729-732
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• 2010

본 논문에서는 이산 변수 최적화에 적합한 유전 알고리듬을 이용하여 복합재 적층 패치의 최적강도설계를 수행하였다. 기저판(substrate)와 접착제(adhesive), 그리고 복합재 적층 패치로 이루어진 구조물에서 패치의 강도를 효율적으로 구하기 위해서 응력 함수 기반의 해석적 방법을 도입하였다. 면외 방향의 응력 함수를 가정하여 가상 공액일의 법칙(complementary virtual work principle)에 적용하였으며, 복합재 패치의 자유 경계조건으로부터 면내 방향의 응력함수를 결정하였다. 응력 함수를 통하여 구한 층간 응력 값은 자유 경계 효과를 잘 나타내었고, 이를 이용하여 패치의 강도 해석을 수행하였다. 강도 해석 시, 복합재 패치의 파괴 기준은 면내 응력들에 대해서는 최대 응력 척도를 사용하였으며, 층간 응력들에 대해서는 quadratic delamination 척도를 사용하였다. 유전 알고리듬을 이용한 최적강도설계 과정에서는 임의의 염색체가 주어진 적층 구속 조건을 만족할 수 있게 수정(repairing)하는 과정을 도입하였다. 또한 다수의 전역해(global optima)를 효과적으로 찾기 위해서 multiple elitism 기법을 도입하였다. 응력 함수 기반의 강도 해석방법과 유전 알고리듬과의 연계를 통한 복합재 적층 패치의 강도최적설계 기법은 패치 구조물의 해석 및 설계에 있어서 효율적인 도구로서 사용할 수 있을 것이라 사료된다.

• Composites Research
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• v.26 no.1
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• pp.7-13
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• 2013

This paper describes the design of dual-structured and thick-walled cylinder made of composites and special steel. The structure of special steel and composites reduce the weight of a product maintaining its property which is proper to the characteristics. Hence they are used in the fields, such as various ground weapons, aerospace and sports industries, where high elasticity and low weight are required. Thus in this study, the analysis was conducted to find the most proper composite application method changing its types and angle of laminates for the design. Through the comparison of the results, we suggest the method for composite application which is the most appropriate to the designing purpose of this study.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.18-20
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• 2009

입자 강화 복합재료 내에서의 다양한 손상 메커니즘은 복합재료의 전체 거동을 예측에 상당한 영향을 미친다. 이에 본 연구에서는 입자 강화 복합재료 내에서의 누적 손상을 고려한 미세역학 기반 탄소성 모델(Kim and Lee, 2009)을 소개하고자 한다. Kim and Lee (2009)에 의해서 입자 강화 복합재료의 탄소성 모델을 위해 입자 강화 복합재료 내 계면에서의 누적 손상 및 기지재의 연성 거동이 고려되었다. 제안된 모델을 이용한 입자 강화 복합재료의 탄소성 거동 예측값은 관련된 실험값 (Llorca et al., 1991)과의 비교를 통해 수치해석을 수행하였다.