• 콘크리트학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.35-46
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• 2000

In this paper, an analytical model is proposed to predict the shear strenth of RC beams strengthened by FRP. This predictional model is composed of two basic models-the upper bound theorem for shear failure (shear tension or shear compression criteria) and a truss model based on the lower bound theorem for diagonal tension creteria. Also, a simple flexural theory based on USD is used to explain flexural failure. The major cause of destruction of RC beams shear strengthened by FRP does not lie in FRP fracture but in the loss of load capacity incurred by rip-off failure of shear strengthening material. Since interfacial shear stree between base concrete and the FRP is a major variable in rip-off failure mode, it is carefully analyzed to derive the shear strengthening effect of FRP. The ultimate shear strength and failure mode of RC beams, using different strengthening methods, estimated in this predictional model is then compared with the result derived from destruction experiment of RC beams shear strengthened using FRP. To verify the accuracy and consistency of the analysis, the estimated results using the predictional model are compared with various other experimental results and data from previous publications. The result of this comparative analysis showed that the estimates from the predictional model are in consistency with the experimental results. Therefore, the proposed shear strength predictional model is found to predict with relative accuracy the shear strength and failure mode of RC beams shear strengthened by FRP regardless of strengthening method variable.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.257-271
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• 2018

In this paper, the effect of the homogenization models on buckling and free vibration is presented for simply supported functionally graded plates (FGM) resting on elastic foundation. The majority of investigations developed in the last decade, explored the Voigt homogenization model to predict the effective proprieties of functionally graded materials at the macroscopic-scale for FGM mechanical behavior. For this reason, various models have been used to derive the effective proprieties of FGMs and simulate thereby their effects on the buckling and free vibration of FGM plates based on comparative studies that may differ in terms of several parameters. The refined plate theory, as used in this paper, is based on dividing the transverse displacement into both bending and shear components. This leads to a reduction in the number of unknowns and governing equations. Furthermore the present formulation utilizes a sinusoidal variation of displacement field across the thickness, and satisfies the stress-free boundary conditions on the upper and lower surfaces of the plate without requiring any shear correction factor. Equations of motion are derived from Hamilton's principle. Analytical solutions for the buckling and free vibration analysis are obtained for simply supported plates. The obtained results are compared with those predicted by other plate theories. This study shows the sensitivity of the obtained results to different homogenization models and that the results generated may vary considerably from one theory to another. Comprehensive visualization of results is provided. The analysis is relevant to aerospace, nuclear, civil and other structures.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.39-47
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• 1985

본문(本文)은 연약점토지반(軟弱粘土地盤)에 이차원성토(二次元盛土)를 할 경우 지반(地盤)의 심하(沈下) 및 변위(變位)를 FEM으로 해석(解析)하는 프로그램의 연구에 대한 결과를 보고한 것이다. 구성방정식(構成方程式)으로서는 Cam-clay, Modified Cam-clay, 탄점소성(彈粘塑性)의 3 모델에서 각각 취하여 Biot의 압밀방정식(壓密方程式)과 결합(結合)시켜 이들간의 정도(精度)를 비교(比較)하고 또한 1982년(年) Magnan 등에 의해 불(佛)의 Cubzac-les-ponts에서 시험성토(試驗盛土)를 실시(實施)하여 실측(實測)과 해석결과(解析結果)를 발표(發表)한 바 있는데 그 결과(結果)와 비교(比較)한 것이다. 그 결과(結果)는 본(本) 프로그램이 보다 더 실측치(實測値)에 가깝다는 것이 확인되고 간극수압(間隙水壓)의 처리(處理)는 Christian-Boehmer 계(系)의 FEM 해석(解析)이 그들이 사용(使用)한 Sandhu-Wilson 계(系)보다 더 실제에 가깝고 성토부(盛土部)를 유한요소화(有限要素化)하는 것이 더 정확하다고 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.117-127
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• 2007

이 연구에서는 기둥에 축방향 하중을 받고 있는 강재 상자단면 접합부의 강도를 이론적 해석적 검토를 통하여 평가하였다. 2층 교각구조에서는 기둥에 작용하고 있는 축방향 하중의 영향으로 T형 접합부 강도가 저하되게 된다. 이러한 현상을 검토하기 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였고, 실험결과와의 비교를 통하여 유한요소 해석프로그램 및 해석방법의 타당성을 검증하였다. 강재라멘교각 접합부의 설계변수 중 패널존의 폭-두께비 파라메타와 플랜지와 복부판의 단면적비 및 기둥에 작용하는 축방향 하중의 영향을 비선형 유한요소해석을 통하여 검토하였다. 또한 이 연구에서는 축방향 하중의 증가에 따른 T형 상자단면 접합부의 응력분포를 이용하여 이론적인 강도평가식을 유도하였다. 또한 1층 교각 구조의 상자단면 접합부 강도특성과 비교하였다. 결국, 패널존의 폭-두께비 파라메타와 단면적비의 영향을 고려하여 T형 접합부의 강도평가식을 제안하였다.

• 접착 및 계면
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• 제5권2호
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• pp.14-26
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• 2004

For reliable determination of mechanical characteristics of adhesively bonded joints used e.g. as input data for computer-aided design of complex components, the thick-adherend tensile-shear test according to ISO 11003-2 is the most important material testing method. Although the total displacement of the joint is measured across the polymer layer directly in the overlap zone in order to minimize the influence of the stepped adherends, the substrate deformation must be taken into account within the framework of the evaluation of the shear modulus and the maximum shear strain, at least when high-strength adhesives are applied. In the standard ISO 11003-2 version of 1993, it was prescribed to perform the substrate deformation correction by means of testing a one-piece reference specimen. The authors, however, pointed to the excessive demands on the measuring accuracy of the extensometers connected with this technique in industrial practice and alternatively proposed a numerical deformation analysis of a dummy specimen. This idea of a mathematical correction was included in the revised ISO 11003-2 version of 2001 but in the simplified form of an analytical method based on Hooke's law of elasticity for small strains. In the present work, it is shown that both calculation techniques yield considerably discordant results. As experimental assessment would require high-precision distance determination (e.g. laser extensometer), finite element analyses of the deformation behavior of the bonded joint are performed in order to estimate the accuracy of the obtained substrate deformation corrections. These simulations reveal that the numerical correction technique based on the finite element deformation modeling of the reference specimen leads to considerably more realistic results.

• 문화기술의 융합
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• 제6권4호
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• pp.685-692
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• 2020

본 연구에서는 철근 겹침이음 위치가 부적정하게 시공된 사례를 바탕으로 콘크리트 구조기준에서 제시한 설치기준에 대하여 분석 및 고찰을 하였으며, 현행 구조기준에서 제시한 겹침이음에 대한 기준이 적정함을 해석적으로 입증하였다. 실제 종방향 균열이 발생된 지하 박스구조물 단면에 대한 철근 겹침이음부의 철근강도감소비 및 설계유효 모멘트를 산출하여 철근 겹침이음부의 균열 발생원인에 대하여 해석적으로 입증하였다. 연구결과, 최대 인장응력이 발생되는 지하 박스구조물 중앙부에 철근 겹침이음이 설치될 경우 철근 겹침이음부의 철근강도감소비는 82.8% 수준인 것으로 분석되었다. 따라서, 콘크리트 구조기준에서 정하고 있는 바와 같이 철근 겹침이음부의 위치는 최대 인장응력이 발생하는 지점을 피해야 하며, 부득이하게 겹침이음이 부적정한 위치에 설치되는 경우 본 연구에서 검토한 바와 같이 충분한 겹침이음길이를 확보하여야 하며, 구조물 단면력에 대하여 검토하여 충분한 안전율을 확보하는 것이 중장기적인 균열 제어 방법으로 적정할 것으로 검토되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.499-505
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• 2007

본 연구의 주목적은 고속선 콘크리트 슬래브 궤도시스템에서 레일패드의 피로효과에 따른 영향을 분석하는 데에 있다. 이에 3차원 해석모델 및 실내시험을 통해 도출된 레일패드의 피로효과(경화, 스프링계수 증가)가 고속선 궤도의 역학적 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 콘크리트 슬래브 궤도의 적정 탄성력 확보여부를 의미하는 레일패드의 적정스프링계수 산정에 관한 연구의 일환으로 고속철도 콘크리트 슬래브 궤도에 적용된 레일체결시스템에 대한 실내시험을 통한 레일패드의 정적스프링계수를 산정하고 체결시스템에 대한 피로시험을 통해 도출된 피로효과가 고려된 레일패드의 스프링계수 변화를 해석모델에 적용함으로써 향후 고속선 콘크리트 슬래브 궤도운영에서의 열차 주행안정성 확보 및 합리적인 궤도유지관리를 위한 기초데이터를 확보하고자 한다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권10호
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• pp.52-58
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• 2020

Bellows are corrugated mechanical elements used to absorb displacements or vibrations caused by temperature changes, pressure, earthquakes, waves, etc., which are welded to flanges or directly connected to pipes. Expansion joint bellows must not only be designed to sufficiently withstand the internal pressure of the pipes but also accommodate axial, transverse, and rotational deformations to minimize the transfer of forces to the sensitive components of the system. Bellows have various types of corrugations, but U-type bellows are most commonly used in general piping systems. In this study, the behavior of U-shaped one-, two-, and three-ply bellows with the same inner diameter under pressure and forced displacement was analyzed using the finite element method. The results were compared with the design formula in the Expansion Joint Manufacturers Association (EJMA)'s code. Manufacturer data were used for the applied pressure and force displacement. The behavioral characteristics of the three cases were compared via structural analysis because the stress levels will be different for each model, even if they have the same inner diameter. Since the analytical model has an axisymmetric shape but displacement occurs in the transverse direction, the finite element model was composed of 1/2 of the whole model, and ANSYS Workbench 17.2 was employed for the analysis.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.58-66
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• 2022

이 연구에서는 FRP 보강근과 콘크리트의 횡방향 열팽창 거동이 콘크리트 피복두께에 미치는 영향을 살펴보기 위해 온도 20℃를 기준으로 -70℃~80℃까지 변화시켜가며, 콘크리트의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 FRP 보강근의 지름과 피복 두께를 가지는 FRP 보강근 콘크리트를 대상으로 이론적 탄성해석과 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 그 결과, 음의 온도차이에서는 콘크리트가 압축을 받아 이론적 변형율 결과와 유한요소결과가 유사하였지만, 양의 온도차이에서는 콘크리트에 인장응력이 발생하고 더 나아가 균열이 발생하여 이론적 결과보다 1.2~1.4 배 큰 변형률을 나타내었다. 또한 FRP 보강근의 지름과 콘크리트의 피복두께 비(c/db)가 균열의 발생과 밀접한 연관이 있으며, 보강근의 지름에 비하여 피복두께가 부족할 경우 균열이 발생하여 구조물의 사용성이 저하되었다. FRP 보강근의 횡방향 열팽창계수는 콘크리트보다 3배 이상 크기 때문에, 설계 시 이에 대한 고려가 필요하다고 판단되었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제12권3호
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• pp.199-220
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• 2023

This article presents a new analytical model to study the effect of porosity on the shear correction factors (SCFs) of functionally graded porous beams (FGPB). For this analysis, uneven and logarithmic-uneven porosity functions are adopted to be distributed through the thickness of the FGP beams. Critical to the application of this theory is a determination of the correction factor, which appears as a coefficient in the expression for the transverse shear stress resultant; to compensate for the assumption that the shear strain is uniform through the depth of the cross-section. Using the energy equivalence principle, a general expression is derived from the static SCFs in FGPB. The resulting expression is consistent with the variationally derived results of Reissner's analysis when the latter are reduced from the two-dimensional case (plate) to the one-dimensional one (beam). A convenient algebraic form of the solution is presented and new study cases are given to illustrate the applicability of the present formulation. Numerical results are presented to illustrate the effect of the porosity distribution on the (SCFs) for various FGPBs. Further, the law of changing the mechanical properties of FG beams without porosity and the SCFare numerically validated by comparison with some available results.