• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권3호
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• pp.299-312
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• 2018

In this paper, an extended finite element method is proposed to analyze both geometric and material non-linear behavior of general Functionally Graded Material (FGM) plate-shell type structures. A user defined subroutine (UMAT) is developed and implemented in Abaqus/Standard to study the elastoplastic behavior of the ceramic particle-reinforced metal-matrix FGM plates-shells. The standard quadrilateral 4-nodes shell element with three rotational and three translational degrees of freedom per node, S4, is extended in the present study, to deal with elasto-plastic analysis of geometrically non-linear FGM plate-shell structures. The elastoplastic material properties are assumed to vary smoothly through the thickness of the plate-shell type structures. The nonlinear approach is based on Mori-Tanaka model to underline micromechanics and locally determine the effective FGM properties and self-consistent method of Suquet for the homogenization of the stress-field. The elasto-plastic behavior of the ceramic/metal FGM is assumed to follow Ludwik hardening law. An incremental formulation of the elasto-plastic constitutive relation is developed to predict the tangent operator. In order to to highlight the effectiveness and the accuracy of the present finite element procedure, numerical examples of geometrically non-linear elastoplastic functionally graded plates and shells are presented. The effects of the geometrical parameters and the volume fraction index on nonlinear responses are performed.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.437-445
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• 2016

현재 많은 산업에서 구조물의 온도환경 유지를 위한 단열재로 폴리우레탄 폼이 사용되며, 수명 동안 정적 및 동적의 다양한 하중이 이에 부과된다. 폴리우레탄 폼은 고분자재료로써 다공성이며, 단열성능은 내부기공의 크기에 크게 의존한다. 또한, 폴리우레탄 폼의 기계적 거동은 변형률 속도 및 온도에 대한 의존성이 큰 동시에 압축에 대하여 큰 비선형 연성거동을 보인다. 이러한 비선형 연성 압축거동 중에 폴리우레탄 폼은 변형률의 증가에 따라 기공율과 탄성계수의 감소를 보인다. 따라서 본 연구에서는 상기 특성들을 포함한 폴리우레탄 폼의 변형률 속도 및 온도 의존 비선형 압축거동을 모사하기 위하여 온도 의존 손상 점소성 구성방정식이 개발되었다.

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.91-98
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• 2013

복합재 이중-겹침 볼트 체결부의 파손을 예측하기 위해 손상계수를 고려한 강성저하 방법과 Hashin의 3차원 파손판정식에 근거한 3차원 유한요소해석 방법을 제안하였다. 기지 혹은 면내(In-plane) 전단 손상을 고려하기 위해 손상변수를 이용하는 Ladeveze 이론을 섬유방향 강성저하와 연계하여 사용하였고, 수지 압축/전단, 수지 인장/전단, 섬유압축, 섬유 인장 등 4가지 파손모드를 고려하였다. 상업용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 마찰력과 볼트 체결력을 고려하였고, 강성저하모델 처리를 위해 ABAQUS의 사용자 정의 부프로그램을 이용하였다. 제안된 유한요소해석 방법을 검증하기 위해 복합재 이중겹침 볼트 체결부 시험 결과와 파손강도를 비교한 결과 7~16% 오차를 보임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.258-264
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• 2019

본 논문에서는 Hashin 파손 기준식과 crack band 모델이 접목된 손상변수를 이용하여 점진적파손해석 방법이 개발되었다. 파손기준식을 이용하여 파손의 개시 유무가 판단된다. 파손이 개시된 경우에는 각 파손모드(섬유 인장/압축, 기지 인장/압축)에서 손상변수가 선형 열화 거동에 따라 계산되고, 손상강성행렬을 계산하는데 사용된다. 손상강성행렬은 손상된 재료에 반영되고, 계산된 손상강성행렬을 이용하여 재료의 완전한 파괴를 의미하는 손상변수가 1인 시점이 되기까지 점진적 파손해석이 계속해서 반복적으로 수행된다. 일련의 과정들은 상용해석프로그램인 ABAQUS에 사용자 정의 부프로그램을 이용하여 수행되었다. 제안된 점진적파손해석 도구의 검증을 위하여, 원공을 가진 복합재료 적층판의 시험 결과와 비교를 수행하였으며, 시험 중 디지털 이미지 상관법을 이용하여 획득한 변형률 거동과 해석을 통해 획득한 변형률 거동을 비교하였다. 제안된 해석결과는 시험 결과와 비교하여 유효한 일치를 보였다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.393-399
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• 2018

레일의 잔류응력은 레일의 피로 및 파괴 특성에 영향을 끼치는 인자로서, 레일의 가공 및 열처리 등 생산 과정 단계에서 이미 형성되며, 이를 정확하게 분석하는 기술은 매우 중요한 문제이다. 본 연구에서는 레일 내부에 존재하는 잔류응력을 측정하기 위하여, 잔류응력 분석방법의 하나인 파괴법 기반 굴곡측정법을 적용하여 레일 축 방향의 잔류응력을 평가하였다. 레일의 축 방향과 수직한 단면을 방전가공을 사용하여 느린 속도로 단면을 절단한 후 레이저 기반인 굴곡 측정기를 이용하여 단면의 굴곡을 정밀 측정하였다. 측정된 데이터는 유한요소해석 프로그램 ABAQUS를 활용하여 설정한 요소로 잔류응력으로 변환시켰으며, 총 3종의 다른 규격을 갖고 있는 신 레일 (50N, KR60, UIC60)의 잔류응력 값의 경향과 수치를 비교하였다.