• Earthquakes and Structures
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• 제25권5호
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• pp.307-323
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• 2023

This study compares two prominent design provisions, National Design Specification (NDS) and Eurocode 5, on load-carrying capacity calculations and failure analysis for mortise-tenon joints. Design procedures of double-shear connection from both provisions were used to calculate load-carrying capacity of mortise-tenon joints with eight different bolt sizes. From this calculation, the result was validated using finite element analysis and failure criteria models. Although both provisions share similar failure modes, their distinct calculation methods significantly influence the design load-carrying capacity values. Notably, Eurocode 5 predicts a 6% higher design load-carrying capacity for mortise-tenon joints with varying bolt diameters under horizontal loads and 14% higher under vertical loads compared to NDS. However, the results from failure criteria models indicate that NDS closely aligns with the actual load-carrying capacity. This indicates that Eurocode 5 presents a less conservative design and potentially requires fewer fasteners in the final timber connection design. This evaluation initiates the potential for the development of a wider range of timber connections, including mortise-tenon joints with wooden pegs.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.683-690
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• 2008

철골세우기를 할 때, 불트의 가체결은 유용하게 이용될 수 있다. 그러나 만약 부재의 제작오차나 시공현장에서의 환경 등으로 인해 부재간 볼트 구멍이 일치하지 않는다면, 시공현장에는 이를 맞추기 위해 많은 노력과 수고를 피할 수 없을 것이며, 이는 시공기간이 길어지는 원인이 될 수 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 접합부재를 과대구멍 또는 슬롯구멍을 만드는 방법이 있고, 이는 이미 유럽과 미국에서 연구되어 설계방법까지 제시하고 있다. 그러나 국내 설계방법에는 과대구멍 및 슬롯구멍에 대해 언급되고 있지 않다. 한편 국내의 설계방법 및 건설환경은 유럽과 미국과는 다소 차이가 있다. 따라서 국내 실정에 적합한 과대구멍과 슬롯구멍에 대한 설계방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실험을 통해 고력볼트 마찰접합부의 모재가 과대구멍 및 슬롯구멍에 대한 마찰계수를 결정하고 거동을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.19-25
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• 2010

본 논문은 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재와 PVC 폼 코어로 제작된 철도차량용 복합재 대차프레임의 금속재 체결부 볼트 위치 최적화 연구에 대해 서술했다. 최적화 해석은 APDL(Ansys Parameter Design Language)을 이용한 서브모델링 기법을 적용하였으며 부분문제 근사방법에 의한 최적화를 수행하였다. 이때, 최적화 해석에 적용된 서브모델링 기법은 관심영역을 포함한 부분모델에 대한 계산을 재수행 함으로써 해석에 소요되는 시간을 절약하고 상세한 결과를 도출 할 수 있다. 복합재 대차프레임의 구조해석은 JIS E 4207에 의거하여 수행하였다. 서브모델링 기법을 적용한 복합재 대차프레임의 최적화 해석은 전체모델에 대한 결과에 비해 요소망 밀도의 조절을 통한 해석시간 절약과 상세한 결과를 얻을 수 있으며, 또한 볼트위치의 최적화로 인해 보다 낮은 Von-Mises 응력값이 나타남을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제25권6호
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• pp.186-190
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• 2012

복합재료가 기계부품 및 항공기 구조물에 폭 넓게 적용됨에 따라, 복합재료 구조물에서 가장 취약한 복합재료 체결부의 설계는 매우 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 다양한 원공공차를 가지는 복합재료 볼트 조인트와 핀 조인트의 강도를 상호 비교하였다. 실험결과로부터 조인트의 원공공차가 $880{\mu}m$일 때 원공공차가 $0{\mu}m$ 보다 첫 번째 파손하중의 볼트 조인트는 24.2 %, 핀 조인트는 51.3 %의 강도저하가 발생되었다. 또한, 이에 대한 유한 요소 해석을 수행하여 파손지수를 계산하고 실험값과 상호 비교하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권2호
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• pp.166-173
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• 2007

Fatigue fracture behavior of a hybrid bolted joint was evaluated in comparison to the case of static fracture. Two kinds of specimens were fabricated for the mechanical tests; a hybrid bolted joint specimen for the shear test and a hybrid joint part specimen applied in the real tilting car body for the bending test. Characteristic fracture behaviors of those specimens under cyclic toads were obviously different from the case under static loads. For the hybrid bolted joint specimen, static shear loading caused the fracture of the bolt body itself in a pure shear mode, whereas cyclic shear loading brought about the fracture at the site of local tensile stress concentration. For the hybrid joint part specimen, static bend loading caused the shear deformation and fracture in the honeycomb core region, while cyclic bend loading did the delamination along the interface between composite skin and honeycomb core layers as well as the fracture of welded joint part. Experimental results obtained by static and fatigue tests were reflected in modifications of design parameters of the hybrid joint structure in the real tilting car body.

• 소음진동
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• 제2권2호
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• pp.125-134
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• 1992

In this study, ti identify the dynamic characteristics of automobile steering system which consists of many components and joints, each component combined structure was analyzed using commercial structural package, ANSYS. And, the finite element method for each component and modeling method of several joints universal joint, bolt joint, bearing, etc. were studied. On the other hand, the experimental modal analysis was performed to compare with the results of the finite element analysis and joint modeling. The result shows very close agreement between two analysis. Also, it was found that the steeing column used in this experiment does not effect the low frequency mode of entire system. In addition, we found that constraint equations need to be considered in modeling universal joint. Since the stiffness effect of Urethane around wheel could be ignored, it can be modeled only with mass effect. In the end, it was found that dynamic characteristics of the entire steerintg system depends mainly upon the wheel characteristics.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.111-116
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• 2011

Three-dimensional finite element analyses have been performed to improve the durability of bulkhead. To keep pace with design changes and concentrate on regions of interest, SUBMODEL technique in ABAQUS was used for analysis. An analysis was conducted with following load cases: 1) Cap press-fit, 2) Bearing crush, 3) Bolt assembly, 4) Hot assembly, 5) Firing load, 6) Alternating firing load, 7) 2nd hot assembly. Fatigue analysis was done using commercial software FEMFAT and fatigue factors at the interested regions such as bolt tip area, counter bore, breathing hole, honing clearance were calculated and compared to aid design validation. Finite element modeling in the area of thread engagement used a simple constraint equations. Increasing bolt length, to a minimum of 39 mm above joint face gives a better fatigue resistance to the bulkhead. Breathing hole helps not only circulate the air in the crankcase but also fatigue resistance of bulkhead by relieving the stress at the critical locations.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.565-574
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• 2004

본 연구는 볼트개수 3개 또는 4개로 접합된 인장력을 받는 ㄱ형강의 블록전단 파단시, 전단지체 효과를 분석하여 AISC의 블록전단식과 순단면파단식을 비교 검토하였다. 볼트 3개 또는 4개로 접합된 실험체의 경우 순단면 파단과 같은 블록전단, 순단면 형태의 파단으로 파단되었다. 실험결과는 블록전단에 영향을 미치는 접합길이, 실험체의 두께, 감소계수 등을 변수로 분석하였다. 실험결과에 따라, 블록전단내력 산정시 Kulak의 제안한 감소계수 U를 계산해서 적용하는 것이 필요한 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권6호
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• pp.727-734
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• 2017

This paper describes a quasi-static finite element analysis, which uses the explicit integration method, of the apex joint of a cold-formed steel portal frame. Such cold-formed steel joints are semi-rigid as a result of bolt-hole elongation. Furthermore, the channel-sections that are being connected have a reduced moment capacity as a result of a bimoment. In the finite element model described, the bolt-holes and bolt shanks are all physically modelled, with contact defined between them. The force-displacement curves obtained from the quasi-static analysis are shown to be similar to those of the experimental test results, both in terms of stiffness as well as failure load. It is demonstrated that quasi-static finite element analysis can be used to predict the behavior of cold-formed steel portal frame joints and overcome convergence issues experienced in static finite element analysis.

• Composites Research
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• 제22권5호
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• pp.30-36
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• 2009

복합재 부품의 전형적인 조인트 형태를 평가하기 위해서, 2열 볼트 체결 탄소섬유강화 복합재의 파손강도와 파손 모드에 대하여 연구를 수행하였다. 연구는 상온과 고온다습 조건에서 적층과 형상을 변수로 실험적으로 수행되었다. 실험결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 하중-변위 선도는 두 가지 형태로 관찰되었으며, 각 파손 모드는 하중-변위 선도로 특징지어진다. 고온다습 조건의 파손형태는 베어링 파손 모드이며, 베어링 파손 모드에서 파손 강도는 유효강성의 영향이 크지 않다고 분석된다. 고온다습 조건의 파손강도 감소는 침투한 수분에 의해 섬유와 모재의 층간 결합부의 물성 저하에 기인한다.