• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.22-30
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• 2012

This study deals with an enhanced assumed strain (EAS) three-dimensional element for free vibration analysis of laminated composite and sandwich structures. The three-dimensional finite element (FE) formulation based on the EAS method for composite structures shows excellence from the standpoints of computational efficiency, especially for distorted element shapes. Using the EAS FE formulation developed for this study, the effects of side-to-thickness ratios, aspect ratios and ply orientations on the natural frequency are studied and compared with the available elasticity solutions and other plate theories. The numerical results obtained are in good agreement with those reported by other investigators. The new approach works well for the numerical experiments tested, especially for complex structures such as sandwich plates with laminated composite faces.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.11-18
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• 2008

본 논문은 하중재하시 강상판교의 방수층과 교면포장에서 발생하는 거동을 유한요소해석을 통하여 분석하였다. 포장표면에 연직방향으로 작용하는 차량하중과 수평방향으로 작용하는 차량의 제동하중의 크기에 따른 포장체와 방수시트에 발생되는 응력을 산정하였다. 그리고 강상판 두께 및 강성. 포장층 두께, 차량제동하중, 온도 등의 변수가 포장체의 응력변화에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 분석하였다. 방수층의 전단응력은 강상판의 두께가 얇아지고 강성이 감소할수록 증가하였으며, 강상판의 두께가 150mm이상의 경우와 탄성계수가 $2{\times}10^{5}MPa$이상의 경우에는 그 영향이 미비하였다 또한 교면 포장의 두께가 얇아지고 온도가 낮아질수록 방수층의 전단응력이 증가하였다. 포장체 하부에서 발생하는 인장변형률은 고온에서 최대가 되었으며 두께가 증가할수록 감소하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권2호
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• pp.101-109
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• 1994

내압을 받는 섬유강화 복합적층 파이프 구조를 해석하기 우해 감절점 원통형 쉘 유한요소를 이용하였다. 이요소는 lockintg현상을 제거하고, 수렴성을 개선하기 위해 감차적분기법, 변위형의 추가, 가정된 전단 변형 도장을 사용한 9절점의 3차원 쉘 유한요소이다. 이 유한요소를 이용하여 여러개의 예제를 해석하고, 결과를 이론식 및 다른 구조해석 프로그램과 비교하였다. 비교결과 유한요소의 수렴도 양호하였고, 섬유강과 복합적층 파이프 구조의 섬유 배향 각도를 증가시킴에 따라 파이프의 처짐은 감소하면서 파이프의 강성이 증가함을 알 수 있고 이는 또한 90.deg.적층 각도가 내압을 받는 파이프 구조의 hoop tension을 유효하게 받을 수 있음을 보여주고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.321-332
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• 2005

본 논문에서는 축대칭 형상의 점탄성 구조물이 정적 하중을 받을 때에 대한 시간영역에서의 유한요소해법의 정식화 과정을 제시한다. 또한, 여러 가지 경계조건을 갖는 점탄성 중공구나 원통 문제들의 변위나 응력 이론해들을 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 유도하고 제시한다. 이때 점탄성 재료는 부피변형이 탄성적이고 전단변형은 3요소로 구성된 표준선형 고체처럼 거동한다고 가정한다. 구대칭, 축대칭 및 평면변형률 유한요소모텔을 이용한 수치결과들을 유도된 이론해들과 비교하여 제시된 유한요소해법과 이론해들의 타당성과 정확성을 보인다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.567-578
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• 2002

본 논문은 8절점 고체요소를 이용하여 항공기 충돌에 의한 원전 격납건물의 동적 거동을 분석하고 그 결과를 기술하였다. 콘크리트의 재료적 특성을 표현하기 위하여 Drucker-Prager항복기준을 바탕으로 항복면과 파괴면을 형성하였다. 이때 항복면과 파괴면은 콘크리트의 소성변형이 누적되면 가변하는 것으로 가정하였다. 철근의 재료특성은 변형도에 의존적인 탄성/점소성모델을 이용하여 표현하였다. 표준고체요소의 성능저하를 방지하기 위하여 Hughes가 제시한 B bar법을 바탕으로 변형도-변위관계 행렬을 형성하였다. 동적 시간이력해석을 수행하기 위하여 안정적인 수렴성을 가지는 암시적인 Newmark법을 도입하였다. 마지막으로 시간이력해석을 통하여 콘크리트 균열변형도의 수준과 충돌하는 항공기의 종류에 따른 격납건물의 동적거동변화를 조사하고 이를 정량적으로 기술하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권1호
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• pp.167-184
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• 2016

This paper presents the details of Finite Element (FE) analysis carried out to determine the limiting deformation capacity and failure mode of Laced Steel-Concrete Composite (LSCC) beam, which was proposed and experimentally studied by the authors earlier (Anandavalli et al. 2012). The present study attains significance due to the fact that LSCC beam is found to possess very high deformation capacity at which range, the conventional laboratory experiments are not capable to perform. FE model combining solid, shell and link elements is adopted for modeling the beam geometry and compatible nonlinear material models are employed in the analysis. Besides these, an interface model is also included to appropriately account for the interaction between concrete and steel elements. As the study aims to quantify the limiting deformation capacity and failure mode of the beam, a suitable damage model is made use of in the analysis. The FE model and results of nonlinear static analysis are validated by comparing with the load-deformation response available from experiment. After validation, the analysis is continued to establish the limiting deformation capacity of the beam, which is assumed to synchronise with tensile strain in bottom cover plate reaching the corresponding ultimate value. The results so found indicate about $20^{\circ}$ support rotation for LSCC beam with $45^{\circ}$ lacing. Results of parametric study indicate that the limiting capacity of the LSCC beam is more influenced by the lacing angle and thickness of the cover plate.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권1호
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• pp.139-154
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• 2016

This paper is concerned with the dynamics of hyperelastic solids and structures. We seek for a smart control actuation that produces a desired (prescribed) displacement field in the presence of transient imposed forces. In the literature, this problem is denoted as displacement tracking, or also as shape morphing problem. One talks about shape control, when the displacements to be tracked do vanish. In the present paper, it is assumed that the control actuation is provided by imposed eigenstrains, e.g., by the electric field in piezoelectric actuators, or by thermal actuators, or via analogous physical effects, such as magneto-striction or pre-stress. Structures with a controlled eigenstrain-type actuation belong to the class of smart structures. The action of the eigenstrains can be conveniently characterized by actuation stresses. Our theoretical derivations are performed in the framework of the theory of small incremental dynamic deformations superimposed upon a statically pre-deformed configuration of a hyperelastic solid or structure. We particularly ask for a distribution of incremental actuation stresses, such that the incremental displacements follow exactly a prescribed trajectory field, despite the imposed incremental forces are present. An exact solution of this problem is presented under the assumption that the actuation stresses can be tailored freely and applied everywhere within the body. Extending a Neumann-type solution strategy, it is shown that the actuation stresses due to the distributed control eigenstrains must satisfy certain quasi-static equilibrium conditions, where auxiliary body-forces and auxiliary surface tractions are to be taken into account. The latter auxiliary loading can be directly computed from the imposed forces and from the desired displacement field to be tracked. Hence, despite the problem is a dynamic one, a straightforward computation of proper actuator distributions can be obtained in the framework of quasi-static equilibrium conditions. Necessary conditions for the functioning of this concept are presented. Particularly, it must be required that the intermediate configuration is infinitesimally superstable. Previous results of our group for the case of shape control and displacement tracking in linear elastic structures are included as special cases. The high potential of the solution is demonstrated via Finite Element computations for an irregularly shaped four-corner plate in a state of plain strain.