• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.25 no.5
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• pp.529-537
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• 2013

The aim of the current study is to develop a nonlinear isoparametric layered frame finite element (FE) analysis of FRP strengthened reinforced concrete (RC) beam or column members by a force-based FE formulation. In sections, concrete is modeled in the triaxial stress-strain relationship state and the FRP sheet is modeled as layered composite materials in two-dimension. The element stiffness matrix derived by the force-based FE has the force-interpolation functions without assuming the displacement shape functions. A lateral load test of RC column strengthened by GFRP sheets was analyzed by the developed force-based FE model. From comparative studies of the experimental and analysis results, it was shown to compare with the stiffness FE method that the force-based FE analysis could give more accurate predictions in the overall lateral load-deflection response as well as in nonlinear deformations and damages in the column plastic hinge region.

• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2022.10a
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• pp.311-312
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• 2022

최근 발생한 경주 및 포항 지진으로 인해 다수의 매립배관 손상이 보고되었다. 벨로우즈 신축관이음은 기하학적 특성으로 인해 진동 및 침하 등으로 인한 손상을 저감시킬 수 있다. 벨로우즈 신축관이음관의 내진 성능평가에 대한 실험적 혹은 해석적 연구는 미미한 상황이다. 본 연구는 벨로우즈 신축이음관의 내진성능을 분석하기 위해 반복하중 기반의 실험적 연구를 수행하였다. 또한 실험결과를 기반으로 3차원 유한요소 모델을 구축하였으며 실험과 해석에서 얻어진 하중-변위 관계를 비교하였다. 해석 모델에서 전체적인 강성이 큰 것으로 나타났으며 최대 변위가 작용할 때 에너지 소산량은 약 10% 가량 큰 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.412-415
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• 2009

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2023.11a
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• pp.305-306
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• 2023

지반 침하 및 액상화 등에 따른 과도한 상대변위로 인한 매립배관 시스템의 손상을 저감시키기 위해 종종 벨로우즈 신축이음관은 사용된다. 벨로우즈 신축이음관의 성형과정에서 회선의 벽두께 감소와 같은 구조적인 불확실성이 발생할 수 있으며 특히, 벽두께 감소는 벨로우즈 신축이음관의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 매립배관 시스템의 효율적인 유지관리를 위해 회선의 벽두께 감소에 의한 벨로우즈 신축이음관의 성능평가는 필요하다. 하지만 회선의 벽두께 감소가 벨로우즈 신축이음관의 성능에 미치는 영향을 조사하는 연구는 미미하다. 따라서 본 연구는 기초적인 연구로써 고충실도 유한요소 모델을 이용하여 단조하중을 받는 벨로우즈 신축이음관의 벽두께 감소에 의한 성능을 평가하고 민감도 분석을 수행하였다. 각 회선의 벽두께 감소를 20%로 적용하였을 때 최대하중은 약 3% 감소하는 것으로 나타났으며 2번 회선의 벽두께 감소가 최대하중 감소에 비교적 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.36 no.5
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• pp.307-314
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• 2023

This study aims to evaluate the blast performance of shear and flexure failure modes of reinforced concrete columns using finite-element analyses. To accomplish this goal, finite-element models of flexure- and shear-governed columns were developed and validated using previous experimental results. A blast simulation model was developed using a coupling-modeling method, and the modeling method was applied to the validated-column models. Blast responses were obtained for various blast loading scenarios, and the blast performance was determined using limits based on ductility and axial loading capacity.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.512-515
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• 2010

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD 모델과 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개변수화에 어려움이 있다. 등기하 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역이 변화함에 따라 변하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향과 곡률과 같은 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 수치 예제를 통해 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 수월성을 가짐을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.46 no.11
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• pp.892-901
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• 2018

An efficient aerodynamic thermal load element is developed to reflect the effect of coupled aero-thermo-elastic behaviors in the early design stage of hypersonic vehicle. To this aim, semi-analytic relationships depending on structural deformation are adopted for pressure and thermal load, and the element is formulated based on the relations. The proposed element is implemented in the form of ABAQUS user subroutine, and coupled finite element analysis is carried out to investigate the aero-thermo-elastic behaviors of control surface of hypersonic vehicle. Through the analysis, usefulness of the proposed aerodynamic thermal load element is identified.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.10
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• pp.1329-1335
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• 2011

On the basis of detailed 3D finite-element (FE) limit analyses, the plastic limit load solutions for pipes with slanted circumferential through-wall cracks (TWCs) subjected to axial tension, global bending, and internal pressure are reported. The FE model and analysis procedure employed in the present numerical study were validated by comparing the present FE results with existing solutions for plastic limit loads of pipes with idealized TWCs. For the quantification of the effect of slanted crack on plastic limit load, slant correction factors for calculating the plastic limit loads of pipes with slanted TWCs from pipes with idealized TWCs are newly proposed from extensive 3D FE calculations. These slant-correction factors are presented in tabulated form for practical ranges of geometry and for each set of loading conditions.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.5
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• pp.453-460
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• 2015

Since the Fukushima nuclear accident, several researchers are extensively studying the effect of torsion on the piping systems In nuclear power plants. Piping installations in power plants with a circumferential crack can be operated under combined loading conditions such as bending and torsion. ASME Code provides flaw evaluations for fully plastic fractures using limit load criteria for the structural integrity of the cracked pipes. According to the recent version of Code, combined loadings are provided only for the membrane and bending. Even though actual operating conditions have torsion loading, the methodology for evaluating torsion load is not established. This paper provides the results of limit load analyses by using finite element models for circumferentially cracked pipes under pure bending, pure torsion, and combined bending and torsion with tension. Theoretical limit load solutions based on net-section fully plastic criteria are suggested and verified with the results of finite element analyses.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.296-299
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• 2009

본 논문은 차분진화 알고리즘을 이용한 다중 손상된 RC 슬라브 교량에 대한 시스템 인식(System Identification)기법을 소개한다. 제안된 기법을 이용하여 이동하중에 의한 교량의 동적응답을 기반으로 손상유무, 위치, 크기가 추정된다. ABAQUS를 이용한 손상된 3차원 슬라브 모델을 실험대상으로 하여, 모델로부터 동적응답을 찾아내었다. 차분진화 알고리즘(Differential Evolutioinary algorithm)을 기반으로 동적응답과 Bi-variate Gaussian 함수로 강성저하된 2차원 유한요소 MZC모델을 이용하여 손상된 위치와 크기, 이동하중의 크기와 속도가 추정되었다. 차분진화 알고리즘을 이용한 RC교량의 손상위치와 이동하중에 대한 추정은 3%이내의 오차를 보였고, 이로부터 제안된 방법의 효율성과 정확성이 검증되었다.