• 한국해양공학회지
• /
• 제24권5호
• /
• pp.88-93
• /
• 2010

Many pipes that are arranged longitudinally in ships have loops at intervals to prevent the failure of the pipes as they absorb large portions of the axial load caused by the bending of the hull girder and/or thermal loads when the pipes are carrying very hot fluids. Since the loops are curved at corners, an efficient method for conducting the structural analyses of these curved portions is required. In this paper, a pipe loop was analyzed by an analytical method and by the finite-element method in four different ways, i.e., based on straight-beam elements, curved-beam elements, 2-D shell elements, and 3-D solid elements. The results of the five analyses were compared to check the validity of the current curved-beam theory. The paper includes some suggestions on how to analyze the pipe loops efficiently.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.423-432
• /
• 2002

비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 자유진동해석을 수행할 수 있는 엄밀해 및 유한요소 이론을 제시한다. 단순지지된 일축대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 면내 자유진동 모드에 대응하는 엄밀해를 산정하였으며, 곡섬보를 유한요소로 분할하여 요소의 변위장을 요소의 변위벡터의 대하여 축방향 신장조건에서는 3차 그리고 비신장조건에서는 5차의 Hermitian 다항식으로 나타내고, 이를 운동방정식에 대입함으로써 탄성강성행렬과 질량행렬을 유도한다. 또한 본 연구에서 얻어진 엄밀해와 곡선보요소를 이용한 유한요소 해석결과를 ABAQUS 쉘요소를 이용하여 얻어진 결과와 비교 검토함으로써 본 연구의 타당성을 입증한다. 특히 곡선보의 축방향 비신장조건과 두께-곡률효과가 동적거동에 미치는 영향을 조사한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.1341-1344
• /
• 2003

Studies on impact damage of composite laminate shells were fewer compared with those on impact behaviors to analyze time-load, displacement-load and impact energy - energy absorption. Up to date the studies were not enough to demonstrate suitability of their results because they were dependent on theories and numerical analyses. In particular, it is a well-known fact that there was a correlation between initial peak load and damage resistance of composite material flat plates imposed with low-speed impact, but studies on composite material shells with curvature were also very few. Actually structures such as wings or moving bodies of airplanes, motor cases and pressure containers of rockets are circular. And as low-speed impact load is imposed for optimal design of take-off and landing, and containers of airplanes, it is very important to analyze evaluation of behaviors and damaged areas. Therefore, in this paper to evaluate the impact characteristics of the CFRP laminate shell according to size of curvature quantitatively, it was to identify energy absorption and impact damage instruments according to change of impact speed.

• 한국안전학회지
• /
• 제31권6호
• /
• pp.6-11
• /
• 2016

CFRP composite laminates are widely used as structural materials for airplanes, automobile and aerospace vehicles because of their high strength and stiffness. This study aims to examine an effect of curvature on the penetration fracture characteristic of an orthotropic composite laminated shell. For the purpose, we manufactured orthotropic CFRP shell specimen with different curvatures, and conducted a penetration test using an air-gun. Those specimens were prepared to varied curvature radius(${\infty}$, 200mm, 150mm and 100mm)and were stacked to $[O^{\circ}{_3}/90^{\circ}{_3}]_s$. When the specimen is subjected to transverse impact by a steel sphere(${\Phi}10$), the velocity of steel sphere was measured both before and after impact by determining the time for it to pass two ball-screen sensors located a known distance apart. As the curvature increases, the absorption energy and the critical penetration energy increased linearly because the resistance to the bending moment. Patterns of cracks caused by the penetration of CFRP laminated shells included fiber breakage, lamina fracture, matrix crack interlaminar crack and intralaminar crack.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.123-132
• /
• 2010

본 연구에서는 비대칭 단면을 갖는 박벽 곡선보의 자유진동 및 처짐해석을 위하여 박벽단면을 갖는 기존의 곡선보 이론의 단점을 보완하고자 도심-전단중심 정식화에 근거한 개선된 곡선보 이론을 제시한다. 변위장은 각각 도심과 전단중심에서 정의한 변위파라미터를 도입하여 나타내었으며 곡선보의 두께-곡률 효과와 회전관성효과를 고려한 개선된 변형에너지와 운동에너지를 엄밀하게 유도하였다. 본 연구의 타당성과 정확성을 증명하기 위하여 Hermitian 곡선보요소를 사용한 유한요소해석을 수행하였으며 해석 결과들을 도심 정식화에 의하여 산정한 결과, 선행 연구자 결과 및 ABAQUS의 쉘요소를 이용한 결과와 비교하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제16권9호
• /
• pp.43-51
• /
• 2015

이 연구에서는 사실적인 매설관의 종방향 지진 응답특성을 규명하기 위하여 3차원 시간 이력해석이 가능한 쉘-스프링 수치모델을 구축하였으며 지진파 입사방향, 2방향 재하의 영향을 평가하였다. 조화운동을 적용한 결과, 이의 주기는 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 이는 주기가 감소할수록 매설관의 곡률이 증가하며 응답이 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 입사방향의 영향을 평가하기 위하여 매설관 축 방향, 수평평면, 그리고 수직평면으로 운동을 재하 하였다. 매설관 축 방향으로 하중을 재하할 경우 휨 변형만을 유발하므로 응답이 매우 작게 계산되었다. 수평 및 수직평면에서 매설관 축 방향과 $45^{\circ}$로 재하 하는 경우 축방향 변위가 응답에 지배적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 2방향 재하 시, 휨 변형만을 유발하는 요소의 영향이 극히 작으므로 1방향으로만 재하 하는 경우와 결과가 유사하게 계산되었다. 계측기록을 재하 하는 경우에도 응답은 유사하게 계산되었고 1방향 및 2방향 해석의 결과는 크게 다르지 않은 것으로 나타났다. 결과적으로 매설관의 종방향 지진 응답은 축 방향 변위를 유발하는 1방향 재하만으로도 충분히 정확하게 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제10권1호통권34호
• /
• pp.47-61
• /
• 1998

수평곡선 I형교에서는 곡선주형의 초기곡률로 인하여 휨과 비틀림이 서로 연성 되어 복잡한 거동을 하며. 교량전체 거동에 가로보가 미치는 영향이 상당히 크다. 수평곡선 I형교의 거동특성을 파악하기 위해서는 곡선주형과 함께 가로보를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 수평곡선 I형교에 대한 자유진동해석을 위하여 곡선주형을 유한요소 모델링하기 위한 곡선보요소와 가로보를 모델링하기위한 직선보요소를 구성하고, 이들 보요소를 사용한 유한요소 해석 프로그램을 개발한다. 곡선보 요소는 초기곡률과 됨을 고려하기 위하여 박판곡선보 이론에 근거하여 2축 대칭단면을 갖는 I형 곡선보에 대한 유한요소 정식화를 통하여 구성되며, 이때 형상함수는 박판곡선보의 선형 정적 평형방정식의 제차해를 사용한다. 직선보 요소는 됨자유도를 포함하여 절점당 7자유도를 갖는다. 개발한 프로그램에서는 직교좌표계를 사용하여 전체 강성행렬과 전체 질량행렬을 구성하며, 고유치를 구하기 위하여 Gupta의 방법을 사용한다. 기존의 연구결과를 이용하여 구성된 곡선보 요소를 비교검증하고, 수치해석 예제를 통하여 개발한 프로그램의 결과와 쉘요소를 사용하여 범용유한요소해석프로그램으로 수행한 결과를 비교한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.205-215
• /
• 2006

본 연구는 3차원 쉘요소를 이용한 유한요소해석을 통해 다이아프램으로 보강된 곡선 강박스거더교의 거동을 분석하였다. 매개변수연구를 통해 기존의 제안식과 비교함으로써 모델링의 타당성을 검증하였고, 뒤틀림 응력에 크게 영향을 미치는 인자는 중심내각, 지간길이, 다이아프램간격임을 확인하였다. 또한, 다이아프램의 간격, 개구율, 형상을 변수로 하여 해석한 결과에서는 지간이 30m, 곡률 반경이 40m인 해석모델에 대한 적정 다이아프램간격은 5m인 것으로 나타났다. 다이아프램의 형상 효과에 대해서는 라멘식 다이아프램의 경우가 개구율 0.4~0.6의 범위에서 개구부가 없는 충복판식 다이아프램보다 휨과 뒤틀림의 응력비가 낮아 거동에 유리한 것으로 나타났으며, 충복판식 다이아프램과 X형 트러스 방식의 다이아프램 비교에서는 동일한 강성을 가지더라도 충복판식 다이아프램이 뒤틀림응력을 보다 효과적으로 제어하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.1434-1439
• /
• 2004

CFRP composite materials have wide application in structure materials of airplane, ships, and aero space vehicles because of their high strength and stiffness. This paper is to study the effects of curvature and orientation angle on the penetration characteristics of CFRP laminate shell. They are staked with 8 Ply specimens [0$_2$/90$_2$]$_{s}$, [0/90$_2$/0]$_{s}$ and the stacked of outer plates degree with 12 Ply specimens [0$_3$/90$_3$]$_{s}$, [0$_2$/90$_2$/0]$_{s}$ and [90$_3$/0$_3$], [90$_2$/0$_2$/90]S. They are manufactured to varied curvature radius (R=100,150,200mm and $\infty$). They are cured by heating to the appropriate harding temperature(13$0^{\circ}C$) by mean of a heater at the vaccum bag of the autoclave. Test specimens were prepared with dimensions 100mm$\times$140mm. When the specimen is subjected to transverse impact by a steel ball, the velocity of the steel ball was measured both before and after impact by determining the time for it to pass two ballistic-screen sensor located a known distance apart. In general, kinetic energy after impact-kinetic energy before impact rised in all specimens. This study observed a fracture mode inside the specimen after a penetration test using a digital camera and it examined a fracture mode and a penetration mode to stack of outer orientation angle and curvature.rvature.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제14권4호
• /
• pp.529-538
• /
• 2002

최근, 경제적 이점과 전단강도의 증가효과로 인하여, 파형판의 사용이 증가하고 있다. 하지만, 일반적인 평판에 대해서는 현재거의 모든 시방서에 설계기준이 제시되어 있으나, 파형판의 전단강도에 대한 규정은 제시되지 않은 실정이다. 따라서 설계자가 파형판을 설계할 수 있도록 참고할 수 있는 규정이 필요하다 할 수 있다. 본 연구에서는 수치해석 방법에 의해 파형판의 여러기하 조건에 따른 전단강도의 관계를 알아보았으며, 수치해석에는 8절점 박판 쉘요소를 사용했다. 수치해석을 통하여 파형판에 있어서 파형의 크기, 곡률, 파형판의 두께에 따라 전단강도를 결정할 수 있는 식을 제안하였으며, 제안식은 파형판이 일반적인 평판에 비해 상당히 큰 전단강도를 갖는다는 것을 보여준다.