• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.17-22
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• 2011

본 연구에서는, 복합재 샌드위치를 수중운동체용 구조물에 적용하기 위한 기초연구로서, 샌드위치 복합재 원통의 제작, 좌굴 해석 및 시험 방법, 중량저감 효과를 분석하였다. 우선 변재에 주름이 생기지 않도록 하는 2단계 샌드위치 제작 방법을 소개하고, 이를 사용하여 원통을 제작하여 수압시험을 수행하였다. 동시에 MSC Nastran의 셀요소와 고체요소를 사용한 유한 요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다. 시험과 해석의 결과 비교로부터 선형 유한요소해석으로도 샌드위치 원통의 좌굴압력을 3% 내외의 오차로 정확히 예측할 수 있음을 확인하였다. 또한 필라멘트 와인딩 원통에 대한 인자연구를 통해 샌드위치를 사용할 경우 동일한 지지압력에서 필라멘트 와인딩 원통보다 최소 30% 이상 무게가 줄어드는 것을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.627-636
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• 2012

최근 구조물의 고층화, 대형화 및 장스팬 활용 등의 요구로 고강도 고성능 재료의 건축물과 교량에의 적용이 증가하는 추세이다. 본 논문은 고성능강의 건축구조용 재료 특성과 고성능강재를 사용한 부재의 설계 기준을 위한 기본적인 연구의 일부이다; HSA800의 재료적 특성은 한국산업표준의 요건과 비교하였다. 용접 H-형 단주의 국부좌굴 거동과 현행 판폭두께비 설계 제한치를 검토 위하여 다양한 판폭두께비 변수를 계획하고, 단축압축실험을 실시하였다. 또한, 유한요소결과로 얻어낸 단주의 좌굴거동을 실험결과와 비교하였고 해석결과가 고성능강 H형 단면 단주의 좌굴거동을 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.887-894
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• 2016

압축천연가스(CNG) 압력용기는 D.D.I공정을 통해 실린더부를 제작한 후, 스피닝 공정을 통해 돔 부 성형이 이루어진다. 그러나 스피닝 공정의 입구 부 성형에 관한 연구는 미미하며, 현장 작업자들의 경험이나 시행착오에 의해 제작되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 이론 임계좌굴하중 및 유한요소해석에서 축 방향 하중의 비교를 통하여 좌굴발생을 예측하였고, 상용 소프트웨어를 이용하여 돔부의 좌굴 방지를 위한 방법을 제안하였다. 또한, 입구 부 성형을 위하여 돔 부와 롤러가 맞닿는 점에서의 돔부의 반경에 따른 롤러 하중을 분석하고, 이를 토대로 입구 부 성형을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.561-570
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• 2008

본 연구는 강판-콘크리트로 이루어진 구조의 압축실험을 통해 압축강도 및 비탄성 파괴거동을 파악하기 위한 것이 주목적이다. 강판두께(t)에 대한 스터드 간격(B)비를 세가지(25, 33, 50)로 분류하였고, 이 세가지 B/t를 중심으로 하여 압축강도 실험을 실시하였다. 실험을 통해서 강판-콘크리트 구조의 압축강도는 콘크리트와 강재의 누가방식으로 예측하는 것이 타당하다고 판단되었다. 강판의 좌굴은 스터드와 스터드 사이의 취약한 부분에서 비탄성국부좌굴이 발생함을 알 수 있었다. 그리고 압축하중 지배하의 비보강 SC 구조물에 대한 압축강도의 경험적 계산치가 제시되었다. 또한 좌굴 양상이 유한요소 분석의 결과와 비교되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.414-421
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• 2022

해저 석유와 가스 탐사가 점점 더 깊은 수심으로 진행되고 있으며, 해저 파이프라인은 고압 및 고온 조건에서 작동하는 것이 일반적이다. 온도 및 압력 차이로 인하여 파이프 축 방향 힘이 축적되는 현상이 있다. 이러한 현상은 파이프라인을 구속하는 해저면 효과 때문에 파이프라인은 횡 좌굴이 발생하게 된다. 온도가 증가하는 경우 축 방향의 압축 하중이 가해지며 이 하중이 임계 수준에 도달하면 파이프가 수직방향으로 움직이게 된다. 또는 파이프라인의 구조적 완전성을 위태롭게 할 수 있는 횡 방향 좌굴이 발생하는 상황에서, 작동 중 파이프라인의 구조적 안전함을 보장하기 위해 파이프라인의 상세 구조 강도평가가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 해저면의 마찰 효과 및 재료의 열 수축/팽창을 고려한 비선형 구조해석을 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용하여 검토하였으며, 외부충격에 의한 횡 방향 좌굴 안전성을 분석하였다. 본 연구의 결과를 통하여 수치 해석적 단순화된 분석 모델을 통하여 해저면의 효과를 고려한 조건에서의 실제 파이프라인의 붕괴 조건을 예측할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.625-632
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• 2008

동반논문(모델개발)에서는 특별철골모멘트골조의 강접합 보-기둥 접합부의 회전능력을 예측하기 위한 해석모델을 제안하였다. 본 논문에서는 접합부 회전능력 기준으로 두 개의 극한상태를 고려하였다. 첫째, 보 단면의 국부좌굴로 인해 공칭소성강도까지 강도저하가 발생하였을 때를 회전능력으로 보는 강도저하 극한상태를 고려하였다. 둘째, 큰 진폭의 변형이 몇 번 반복 후에 좌굴된 플랜지에서 소성변형률 축적으로 야기 되는 저주기 피로 파단을 극한상태로 고려하였다. 두 극한상태까지 제안한 모델을 이용하여 단조증가하중 및 반복하중하에 일련의 해석을 수행하였다. 실무설계에서 사용되는 범위안의 다양한 H-형강 보를 모델링한 후, 플랜지 및 웨브 폭-두께비와 같은 보 단면의 기하학적 변수가 WUF-W 접합부의 회전능력과 저주기 피로수명에 미치는 영향을 관찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.5199-5206
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• 2010

본 논문에서는 개선된 자연변형률 쉘 요소를 이용한 적층복합판의 좌굴하중을 연구하였다. 면내 잠김과 전단 잠김 현상을 극복하기 위하여 가정자연변형률 방법을 이용하였고, 면내 압축 및 전단하중이 작용하는 경우에 폭-두께 비 및 파이버의 보강방향의 변화에 따른 적층복합판의 고유치 문제를 연구하였다. 쉘 요소의 성능 향상을 위해 새로운 보간점의 조합을 이용한 가정변형률 방법을 사용하였으며 전단보정계수 없이 전단변형을 고려할 수 있는 개선된 1차 전단변형이론을 적용하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 새로운 예제도 추가적으로 연구하였다. 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 면내 전단하중에 의한 좌굴하중의 예측은 향후 관련 연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.163-163
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• 2011

풍력타워 기둥구조물에는 유지관리 등의 이유로 출입구 역할을 하는 개구부가 존재하게 된다. 다각형 타워구조물에 개구부형상이 존재하게 되면 압축좌굴 강도에 영향이 있을 것으로 예상되지만, 이를 정량적으로 평가하거나 예측하기는 용이하지 않고 간접적으로 판단할 만한 관련 기준이나 지침도 부족한 상태이다. 이에 최병호 등(2011)에서 다룬 다각형 단면 기둥구조물의 하단에 개구부를 형상화한 수치해석 모델을 수립하고 축방향 압축하중을 재하하는 탄성좌굴 해석 및 비선형비탄성해석을 수행하였다. 본 논문에서는 기존 다각형 단면 기둥모델 중에서 6각형 단면모델에 관해 중점적으로 다루고 있다. 다각형 단면 기둥 해석모델은 단순한 다각형 단면 타워구조에 대해서 뿐 만 아니라, 각 subpanel에 종방향 보강재를 둔 모델에 대해서도 추가적으로 검토하였다. 개구부의 형상은 높이 2000mm, 폭 800mm이며 상하부에 만곡부를 둔 형태이다. 수치해석은 3차원 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 보강방안으로는 일정범위까지의 모듈 subpanel의 판두께를 보강하는 방안과 edge stiffener를 적용하는 방안에 대해서 검토하였다. 각각의 보강방식에 따른 효과를 비교해 보기 위해 개구부가 없는 모델, 단순히 개구부만 설정한 모델, 판두께를 보강한 모델, edge stiffener로 보강한 모델에 대해 비교해석을 수행하였다. 보강재 없는 단순 다각형 타워구조 모델에 대한 해석결과로부터 개구부로 인한 강도저하는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 반면, 종방향 보강재가 적용된 6각형 단면 타워구조 모델에서는 개구부로 인한 강도저감이 22.9%로 높게 나타났으며 상당한 영향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 개구부 주변의 판두께 보강이나 edge stiffener보강 등으로 상당한 강도향상 효과가 확인되었으나, 개구부로 인해 손실된 강도 수준을 완전히 회복하는 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 다양한 보강방식에 대한 보다 포괄적인 변수연구를 통해 개구부의 영향 없이 온전한 다각형 단면 타워 구조의 극한강도에 도달되기 위한 보강 조건에 대해 검토될 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제10권1호
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• pp.29-33
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• 2004

지금까지의 강구조설계에서는 일반적인 탄성좌굴개념을 적용하고 있다. 왜냐하면 현재까지의 실적선의 데이터와 경험적인 방법에 의해 도출된 여러 가지 룰에 의한 데이터가 상당히 신뢰할만한 정도를 갖고 있기 때문이라고 판단하기 때문이다. 그러나, 최근들어 판두께가 박판인 고장력강재가 선체에 폭넓게 사용되어지면서 탄성좌굴발생 시점이 빨라졌으며 이에따른 탄소성거동을 정확히 예측할 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 선체의 이중저 판넬구조에서 압축하중을 받을때의 실제판부재의 주변지지조건을 네가지로 이성화하여 해석하였으며, 이때 실제 필연적으로 존재하게 되는 열가공에 의한 비대칭형 초기처짐을 적용하였고, 비선형해석기법으로서는 Arc-length method를 적용하였고 해석코드는 범용유한요소법 소프트웨어로 잘 알려진 ANSYS를 사용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.277-289
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• 2005

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수$(E_f)$법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다.