• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.18-28
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• 2019

초고속 비행체는 발사 및 재진입 시 공력 가열에 의해 높은 열 하중을 받는다. 초고속 비행체의 외피 구조물인 열방어 시스템 패널은 기계적으로 구속되어 있기 때문에 고온 가열 시 열 좌굴이 발생할 수도 있다. 이는 초고속 비행체의 유동장에 변화를 주어 공력특성을 불안정하게 한다. 따라서 열방어 시스템 패널은 초고속 비행에 의한 공력가열 시 비행안정성을 유지하기 위해 열 좌굴을 방지하도록 설계되어야 한다. 본 논문에서는 운용 시 안팎에 큰 온도차가 존재하는 열방어 시스템 패널에 대해 유한차분법을 사용하여 열전달 특성을 분석하였으며, 리츠 법을 사용하여 열 좌굴 특성에 대한 근사적 모델을 제안하였다. 또한 정의된 근사적 모델의 정확도를 검증하기 위해 유한요소 해석결과와 비교하였다. 마지막으로, 수립된 근사 기법을 바탕으로 열방어 시스템 패널의 좌굴 발생 온도에 대한 매개변수 분석을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1829-1836
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• 2010

지역난방은 열병합 발전소에서 생산된 열을 온수의 형태로 열배관 네트워크를 통해 넓은 지역에 일괄적으로 공급하는 난방시스템이다. 일반적으로 지역난방 열배관은 지중에 매설되며 내부를 흐르는 온수의 압력과 온도변화, 매설 토사와의 마찰 및 반력에 의한 하중을 받게 되므로 열공급 효율과 함께 기계적인 안전성에 대한 검토가 반드시 필요하다. 본 논문에서는 강관의 한계상태 설계법을 이용하여 한계판폭두께비와 한계변형률, 두 가지 관점에서 열배관의 국부좌굴 발생여부를 평가하였으며 그 결과 현재 국내에서 사용되고 있는 모든 열배관은 국부좌굴이 발생하지 않음을 확인하였다. 마지막으로 국부좌굴을 피하기 위한 최소 예열온도를 산출함으로써 예열온도에 대한 시공 기준을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.347-353
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• 2021

본 논문에서는 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 제어하는 새로운 크기 최적화 방법에 대해서 소개한다. 구조적 안정성 관점에서 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 예측하는 것은 중요한 주제 중 하나이다. 이를 공학적인 직관을 통해 예측하고 최적화된 구조 설계를 하는 것은 너무나 어려운 과제이다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 본 연구에서는 유한요소 시뮬레이션과 치수 최적 설계 방식의 조합을 제안한다. 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상이 구조물의 두께에 영향을 받는다는 생각에서 착안해 설계 변수를 구조물의 노드의 두께 값으로 설정했다. 좌굴 온도 값과 좌굴 형상을 목적 함수로 정해진 부피 값을 제약 조건으로 두었다. 치수 최적 설계를 통해 원하는 좌굴 온도와 좌굴 형상을 유도하기 위한 최적의 두께 분포를 결정할 수 있다. 제안된 치수 최적 설계의 타당성은 본 논문의 다양한 직사각형 복합 구조물 예제들을 사용해서 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권8호
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• pp.1653-1665
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• 2002

One of the most significant problems in the processing of composite materials is residual stresses. The residual stresses may be high enough to cause cracking in the matrix even before external loads are applied and can degrade the integrity of composite structures. In this study, thermo-viscoelastic residual stresses occurred in the polymeric composite cylinder are investigated. This type of structure is used for the launch vehicle fuselage. The time and degree of cure dependent thermo-viscoelastic constitutive equations are developed and coupled with a thermo-chemical process model. These equations are solved with the finite element method to predict the residual stresses in the composite structures during cure. A launch vehicle experiences high thermal loads during flight and re-entry due to aerodynamic heating or propulsion heat, and the thermal loads may cause thermal buckling on the structure. In this study the thermal buckling analysis of composite cylinders are performed. Two boundary conditions such as all clamped and all simply supported are used for the analysis. The effects of laminates stacking sequences, shapes and residual stresses on the critical buckling temperatures of composite cylinders are investigated. The thermal buckling analysis is performed using ABAQUS.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.437-444
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• 2008

현재 국내에 유통되고 있는 강관은 국내산과 수입산이 혼용되고 있으며, 수입산 강관은 가격경쟁 면에서 그 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 본 연구는 국내에 유통되고 있는 일반구조용 원형강관 및 비계용 강관에 대하여 소재의 인장시험과 Stub -column 압축시험 및 기둥의 좌굴실험을 통하여 일반구조용 강관의 기계적 성질과 기둥의 강도 및 거동을 파악하고자 한다. 또한 한계상태설계법의 기준식과 복수강도곡선의 적용으로 이론값과 실험값을 비교하여 기계적 요구 성능 및 적합성 여부를 조사하고, 설계기준에 대한 기초자료를 확보하고자 한다. 단주압축 실험결과 관경두께비를 만족하는 시험체의 경우에는 최대내력에 도달한 후 서서히 내력이 저하되는 결과를 나타내었다. 기둥좌굴 실험결과, 최대내력은 일정한 좌굴내력 범위를 나타내었으며 전반적으로 한계상태설계법의 기준곡선에 만족하는 결과를 나타내었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1061-1064
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• 2006

Optimal design of functionally graded plates is investigated considering stress and critical temperature. Material properties are assumed to be temperature dependent and varied continuously in the thickness direction. The effective material properties are obtained by applying linear rule of mixtures. The 3-D finite element model is adopted using an 18-node solid element to analyze more accurately the variation of material properties and temperature field in the thickness direction. For stress analysis, the tensile stress ratio and compressive stress ratio of the structure under mechanical load are investigated. In the thermo-mechanical buckling analysis, temperature at each node is obtained by solving the steady-state heat transfer problem and Newton-Raphson method is used for material nonlinear analysis. Finally, the optimal design of FGM plates is studied for stress reduction and improving thermo-mechanical buckling behavior, simultaneously.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1659-1666
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• 2010

WBD(wire-woven bulk diamond)라고 명명한 와이어로 직조된 다공질 금속의 새로운 형태를 소개한다. WBD 는 기계적 열 특성과 공학적 응용면에서 몇 년 전에 소개되어진 WBK(wire-woven bulk Kaogme)와 같이 나선형 와이어로 구성된다. WBK 에서는 각 교차점에서 3 개의 와이어가 접하나 WBD 에서는 4 개의 와이어가 서로 접하여 배열된다. 압축하중 하에서 WBD 의 기계적 거동을 조사하고 그 결과를 WBK 와 비교하였다. 같은 세장비(d/c)에서 WBD 의 밀도 및 강도는 WBK 의 약 2 배이나, WBD 의 강성도는 WBK 보다 그만큼 높지 않다.