• Steel and Composite Structures
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• 제16권6호
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• pp.559-576
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• 2014

A new mathematical model and its finite element formulation for the non-linear stress-strain analysis of a planar beam strengthened with plates bolted or adhesively bonded to its lateral sides is presented. The connection between the layers is considered to be flexible in both the longitudinal and the transversal direction. The following assumptions are also adopted in the model: for each layer (i.e., the beam and the side plates) the geometrically linear and materially non-linear Bernoulli's beam theory is assumed, all of the layers are made of different homogeneous non-linear materials, the debonding of the beam from the side-plates due to, for example, a local buckling of the side plate, is prevented. The suitability of the theory is verified by the comparison of the present numerical results with experimental and numerical results from literature. The mechanical response arising from the theoretical model and its numerical formulation has been found realistic and the numerical model has been proven to be reliable and computationally effective. Finally, the present formulation is employed in the analysis of the effects of two different realizations of strengthening of a characteristic simply supported flexural beam (plates on the sides of the beam versus the tension-face plates). The analysis reveals that side plates efficiently enhance the bearing capacity of the flexural beam and can, in some cases, outperform the tensile-face plates in a lower loss of ductility, especially, if the connection between the beam and the side plates is sufficiently stiff.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.83-93
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• 2008

국민소득수준의 향상에 따라 국내 건축물의 디자인 및 사용목적의 대한 다양성이 요구되고 있다. 대공간 구조물은 이러한 시대적 요구에 적합한 구조물로서 최근 대공간 구조물에 대한 설계 및 시공법에 관한 관심이 꾸준히 증가하고 있다. 트러스구조는 대공간 구조에 보편적으로 사용되는 구조시스템으로 트러스의 부재는 단면의 효율이 높은 강관을 사용하는 것이 일반적이다. 현재 국내에 유통되고 있는 강관은 생산처에 따라 다양한 제품이 생산되고 있으나 강관 소재의 출처 및 강관 자체의 실제 성능에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이 연구는 국내에 유통되고 있는 일반구조용 각형강관, 원형강관 및 비계용 강관에 대하여 소재의 인장시험과 Stub-column 압축시험 및 기둥의 좌굴실험을 통해 강관의 소재성능 및 구조부재로서의 압축성능을 파악하는 것을 목적으로 한다. 소재시험결과, 구입처 구분 및 단면형상에 따른 강관 소재성능의 편차가 확인되었다. 기둥좌굴 실험결과, 각 실험체의 압축내력은 LSD 기준곡선에 만족하는 결과를 나타내었으며, SSRC 곡선1, ECCS-a곡선에 상회하는 결과를 나타내었다.

• 항공우주기술
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• 제1권2호
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• pp.19-31
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• 2002

본 연구는 탄소섬유 복합재료 사각튜브의 압축 에너지 흡수 특성을 실험적으로 규명하였으며, 유한요소해석을 통해서 그 특성을 예측하였다. 압축 속도는 0.003mm/sec 와 0.3mm/sec로 하여 사각튜브에 가하였으며, 적층각 별로 실험을 하여 각각에 대한 압축 에너지 흡수 특성인 최대 압축하중과 평균하중을 찾았다. [0/90]₄와 [0/±45/90]₂의 특정 적층각을 가지는 사각튜브에 대해 유한요소해석을 수행하여 최대 압축하중을 예측하였다. 유한요소모델은 좌굴해석을 통해서 나온 형상과 원래 형상을 중첩하였으며, 해석방법은 Tsai-Wu criteria를 사용하였다. 실험으로부터 최대 압축하중은 인 사각튜브에서 나타났고 평균 압축하중은에서 나타났으며, 특정각을 가지는 사각튜브에 대한 최대 압축하중 예측은 실험과 거의 일치하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.429-438
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• 2011

본 연구에서는 스트라치 시스템의 긴장설치과정 및 극한하중 해석을 수행하기 위한 명시적 해석법을 제안하였다. 스트라치 시스템은 Stressed-Arch에서 유래한 용어로 슬리브와 갭이 도입된 유동하현재 내부의 긴장재에 초기장력을 도입함으로써 갭이 점차 닫히게 되며, 이에 따라 상현재에 곡률이 도입되면서 전체 구조물이 상승하여, 최종적인 아치형태의 구조물을 형성하는 독창적인 구조시스템이다. 스트라치 시스템의 초기장력 도입과정을 긴장설치(stress-erection) 과정이라 하며, 초기곡률의 도입에 따라 유동 상현재에는 과도한 초기변형이 발생하여 소성거동에 의한 강체회전이 발생하는 불안정 구조물이 된다. 본 연구에서는 이러한 스트라치 시스템의 불안정 거동특성을 해석하기 위해서 강성행렬을 사용하지 않는 명시적 동적이완법을 사용하여 비선형 평형방정식의 해를 구하였고, 대변위 및 단면의 재료적 특성을 반영할 수 있는 필라맨트 보요소를 사용하여 연속된 상현재의 비선형 거동특성을 분석하였다. 필라맨트 보요소의 단면은 다수의 1차원 필라맨트로 구성되며, 각각의 필라맨트에 대해서 다양한 재료모델을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 비선형 재료모델인 Ramberg-Osgood모델 및 Bi-linear 탄소성 모델을 적용하여 긴장설치 및 극한하중 해석을 수행하였고, 그 결과를 이전의 실험적 연구결과와 비교 분석하였다. 본 연구의 해석결과는 이전의 실험적 연구결과와 유사하였으며, 명시적 해석법의 특성상 효율적으로 후좌굴거동 특성까지 해석할 수 있었다.