• 한국추진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.1-9
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• 1998

풍력에너지는 자연의 에너지를 이용하므로써 환경문제와 경제적 측면에서 다른 대체 에너지보다 훨씬 유리하여 세계 여러 나라에서 각광을 받고 있다. 경제적인 이유로 풍력발전을 위한 회전날개가 대형화 되고 있으며, 경량화를 위해 복합재 구조등의 첨단 항공기술이 적용되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 500㎾급 중형 풍력 발전시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력 성능을 갖는 경량화 복합재 회전날개의 개선 설계를 수행하였다. 회전날개의 경량화를 위해 기 설계된 쉘-스파 구조물을 쉘-스파-샌드위치 구조물로 설계를 수정하였고, 배선형 해석을 통해서 경량화에 따른 대변형 문제를 검토하였으며, 파괴응력보다 낮은 상태에서 발생되는 국부좌굴에 의한 구조물의 안전성을 검토하였다. 또한, 허브의 금속재 삽입부분의 전단핀에 의한 핀 홀 주위의 응력해석을 수행하여 충분히 안전함을 확인하였고, 수정 설계된 구조물이 운용구간내에서 공진이 발생하지 않음을 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제25권6호
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• pp.507-535
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• 2017

In the strong wind shutdown state, the blade position significantly affects the streaming behavior and stability performance of wind turbine towers. By selecting the 3M horizontal axis wind turbine independently developed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics as the research object, the CFD method was adopted to simulate the flow field of the tower-blade system at eight shutdown positions within a single rotation period of blades. The effectiveness of the simulation method was validated by comparing the simulation results with standard curves. In addition, the dynamic property, aerostatic response, buckling stability and ultimate bearing capacity of the wind turbine system at different shutdown positions were calculated by using the finite element method. On this basis, the influence regularity of blade shutdown position on the wind-induced response and stability performance of wind turbine systems was derived, with the most unfavorable working conditions of wind-induced buckling failure of this type of wind turbines concluded. The research results implied that within a rotation period of the wind turbine blade, when the blade completely overlaps the tower (Working condition 1), the aerodynamic performance of the system is the poorest while the aerostatic response is relatively small. Since the influence of the structure's geometrical nonlinearity on the system wind-induced response is small, the maximum displacement only has a discrepancy of 0.04. With the blade rotating clockwise, its wind-induced stability performance presents a variation tendency of first-increase-then-decrease. Under Working condition 3, the critical instability wind speed reaches its maximum value, while the critical instability wind speed under Working condition 6 is the smallest. At the same time, the coupling effect between tower and blade leads to a reverse effect which can significantly improve the ultimate bearing capacity of the system. With the reduction of the area of tower shielded by blades, this reverse effect becomes more obvious.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.561-570
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• 2008

본 연구는 강판-콘크리트로 이루어진 구조의 압축실험을 통해 압축강도 및 비탄성 파괴거동을 파악하기 위한 것이 주목적이다. 강판두께(t)에 대한 스터드 간격(B)비를 세가지(25, 33, 50)로 분류하였고, 이 세가지 B/t를 중심으로 하여 압축강도 실험을 실시하였다. 실험을 통해서 강판-콘크리트 구조의 압축강도는 콘크리트와 강재의 누가방식으로 예측하는 것이 타당하다고 판단되었다. 강판의 좌굴은 스터드와 스터드 사이의 취약한 부분에서 비탄성국부좌굴이 발생함을 알 수 있었다. 그리고 압축하중 지배하의 비보강 SC 구조물에 대한 압축강도의 경험적 계산치가 제시되었다. 또한 좌굴 양상이 유한요소 분석의 결과와 비교되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권5호
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• pp.611-622
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• 2021

Composite material-due to low density-causes weight savings, which results in lower fuel consumption of transport vehicles. The aim of the research was to change the existing base-plate of the aluminum airplane container with the composite sandwich plate in order to reduce the weight of the containers of cargo aircrafts. The newly constructed sandwich plate consists of aluminum honeycomb core and composite face-sheets. The face-sheets consist of glass or carbon or hybrid fiber layers. The orientations of the fibers in the face-sheets were 0°, 90° and ±45°. Multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich plates. Based on the design aim, the importance of the objective functions (weight and cost of sandwich plates) was the same (50%). During the optimization nine design constraints were considered: stiffness, deflection, facing stress, core shear stress, skin stress, plate buckling, shear crimping, skin wrinkling, intracell buckling. The design variables were core thickness and number of layers of the face-sheets. During the optimization both the Weighted Normalized Method of the Excel Solver and the Genetic Algorithm Solver of Matlab software were applied. The mechanical properties of composite face-sheets were calculated by Laminator software according to the Classical Lamination Plate Theory and Tsai-Hill failure criteria. The main added-value of the study is that the multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich structures. It was confirmed that the optimal new composite sandwich construction-due to weight savings and lower fuel consumption of cargo aircrafts - is more advantageous than conventional all-aluminum container.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.95-102
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• 2023

본 연구에서는 다양한 래티스 단부 지점조건을 갖는 철선일체형 데크플레이트의 구조성능을 유한요소해석을 통하여 평가하였다. 해석결과, 래티스 단부에서 풋의 위치가 지점부 구조부재 위에 위치하는 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 시스템 강성이 더 큰 것으로 나타났다. 또한 래티스 풋이 지점부에 위치하는 경우, 단부 직봉이 전체 데크플레이트 시스템의 강성과 강도에 미치는 영향은 무시할 정도로 작았다. 특히 래티스 풋의 길이가 40mm 보다 작지 않을 때에는 단부 직봉이 설치되지 않아도 무방한 것으로 평가되었다. 래티스 단부 지지형상이 데크플레이트 시스템의 최대 하중저항 성능에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 조사되었고, 시스템의 파괴모드는 설계의도에 따라 데크플레이트 중앙에서 상부 주철근의 좌굴, 래티스 단부 좌굴, 또는 이들의 조합으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.69-76
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• 2003

본 논문에서 새로운 냉간성형 각형강관 T형 접합부의 최대내력과 변형제한치에 대한 연구이다. 새로운 접합부는 지관을 트러스 평면에 대하여 $45^{\circ}$회전시켜서 주관에 용접하는 형상이고, 지관 $45^{\circ}$회전형 T형 접합부 실험결과 중에서 주관 웨브 파괴가 지배하는 접합부만을 대상으로 설정하였다. $16.7{\leq}2{\gamma}(B/T){\leq}33.3$이고 $0.63{\leq}{\beta}(b_1/B){\leq}0.7$ 범위의 지관 $45^{\circ}$회전형 T형 접합부에 대하여, 최대내력을 정의를 위한 변형제한치는 주관폭의 3% 변형량(3%B) 으로 제안하였다. $0.63{\leq}{\beta}{\leq}0.7$ 범위의 기본형에 대한 기존의 항복선모델을 검토하고, 지관 $45^{\circ}$회전형에 대한 내력식을 제안하였다. 제안내력식은 기둥좌굴이론에 근거하고 있고, 냉간성형시 발생한 곡률부분을 고려하였다. 최종적으로 최적화된 주관단면 선택을 위한, 항복응력도와 $2{\gamma}$의 최적조건을 제안하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권5호
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• pp.1215-1240
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• 2015

In this paper, the Theory of Plastic Mechanism Control (TPMC) is applied to the seismic design of dual systems composed by moment-resisting frames and Chevron braced frames. The application of TPMC is aimed at the design of dual systems able to guarantee, under seismic horizontal forces, the development of a collapse mechanism of global type. This design goal is of primary importance in seismic design of structures, because partial failure modes and soft-storey mechanisms have to be absolutely prevented due to the worsening of the energy dissipation capacity of structures and the resulting increase of the probability of failure during severe ground motions. With reference to the examined structural typology, diagonal and beam sections are assumed to be known quantities, because they are, respectively, designed to withstand the whole seismic actions and to withstand vertical loads and the net downward force resulting from the unbalanced axial forces acting in the diagonals. Conversely column sections are designed to assure the yielding of all the beam ends of moment-frames and the yielding and the buckling of tensile and compressed diagonals of the V-Braced part, respectively. In this work, a detailed designed example dealing with the application of TPMC to moment frame-chevron brace dual systems is provided with reference to an eight storey scheme and the design procedure is validated by means of non-linear static analyses aimed to check the actual pattern of yielding. The results of push-over analyses are compared with those obtained for the dual system designed according to Eurocode 8 provisions.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.471-491
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• 2016

고전적인 한계 평형 해석에서 얕은 기초의 지지력은 토체 내부의 파괴면을 가정하여 시작한다. 하지만 입상체 역학의 관점에서 토체의 파괴는 접촉력 사슬 구조의 국부적인 좌굴에 의해 시작된다. 본 연구에서는 모형 토립자를 이용하여 구성한 입상체 상부에 얕은 기초 하중을 재하하여 파괴 시까지 입상체 내부의 접촉력 사슬 분포가 어떻게 변화하는지 관찰하였다. 초기 결함이 없이 규칙적인 구조를 가지는 조건과 입상체 하부에 초기 국부적인 불완전성이 있는 조건을 가진 두 가지 종류의 입상체를 준비하여 실험하였다. 입상체 내부에서 발생하는 접촉력 사슬 구조의 방향 분포는 초기 불완전성의 여부에 따라 매우 큰 차이를 보였다. 초기 불완전성이 있는 입상체는 결함이 없는 입상체가 견딘 하중의 67%만을 견딜 수 있었다.

• Composites Research
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• 제14권2호
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• pp.13-21
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• 2001

비강성, 비강도가 우수한 복합재료의 특성상, 기존의 금속 구조물을 복합재료 구조물로 대체 하는 것은 많은 이득을 가져온다. 이 논문에서는 탄소섬유/에폭시 복합재료와 유리섬유/에폭시 복합재료를 이용하여 정적 토크전달 능력, 비틀림 좌굴 하중. 굽힘 1차 고유진동수의 설계 기준을 만족하는 후륜구동 자동차용 일체형 동력전달축이 설계 및 제조되었다. 복합재료 중공축과 알루미늄 요크와의 결합을 위하여 단일 겹치기 접착조인트가 사용되었으며, 접착조인트의 정적 토크전달 능력은 접착길이와 요크두게에 따라 유한요소 해석을 이용하여 계산되었고, 실제 실험결과와 비교되었다. 복합재료 중공축의 정적 토크전달 능력은 Tasi-Wu 파괴지수와 아루미늄 요크와 에폭시 접착제의 비선형 물성을 적용하여 계산되었다. 실험과 해석결과로부터 복합재료 동력전달축의 정적 토크전달 능력은 임계 요크 두께에서 가장 높았으며, 임계 접착길이 이상에서는 포화되었다. 또한 일체형 복합재료 동력전달축은 기존의 2단 분리형 강철 동력전달축과 비교하여 40%의 무게 감소효과를 가져왔다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.257-266
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• 2009

다이아그리드 노드의 지진 및 바람에 의한 반복하중에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 용접특성의 반영이 어려워서 한계가 있다. 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조거동을 알아보기 위해 다이아그리드의 노드부를 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 실험체는 총 5개이며 실험의 변수는 각 부분의 용접방법, 측면스티프너와 가새 웨브의 겹침길이이다. 한쪽 대각가새에는 인장력을, 다른쪽 대각가새에는 압축력을 가하는 반복가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 축력과, 방향이 상이한 두 힘의 합력으로 인한 부가적 모멘트에 의한 작용으로 나타났다. 인장력에 의해서 가새 부재의 플랜지가 파단하였고, 압축력에 의해서 가새 플랜지의 국부좌굴이 일어났다. 또한 겹침길이와 용접타입은 초기 강성, 항복 내력 및 에너지 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.