• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.29-37
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• 2007

본 연구에서는 3절점 요소와 4절점 요소를 가지는 비등방성 절판 구조물의 처짐 해석을 수행한다. 절판 구조물을 해석할 때 4절점 요소뿐만 아니라 3절점 요소의 사용이 필요한 경우가 발생하게 된다 그러나 3절점 요소를 사용하는 것은 간단하지 않다. 그러므로 본 연구에서 사용한 3절점 요소는 4절점 요소에서 절점을 감소시키는 방법을 사용하여 계산 과정의 편의성과 3절점 요소의 사용으로 인한 복잡성을 피할 수 있다. 이러한 방법을 고차 전단변형이론에 적용하기 위하여 Lagrangian 보간함수만을 사용한다. 또한 해석과정의 편의성 및 정확성을 위하여 면내회전각 자유도를 도입한다. 특히 본 논문에서는 3절점 및 4절점 요소의 사용에 의한 비등방성 복합적층 절판 구조물의 거동 특성을 분석하며 이에 대한 영향을 다양한 매개변수를 통하여 상세히 규명하고자 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.407-418
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• 2006

본 논문에서는 일차전단변형이론(FSDT)을 이용한 복합재료 적층평판의 고정밀 해석기법을 소개한다. 전단수정계수가 자동적으로 포함되도록 횡방향 전단 변형에너지를 혼합변분이론(mixed variational theorem)을 이용하여 개선하였다. 혼합변분이론에서는 변분을 횡방향 응력들에 대해서만 취하였다. 가정된 횡방향 전단응력은 효율적인 고차이론(Cho and Parmerter, 1993)으로부터 구하였다 횡방향 수직응력은 3차 다항식으로 가정하였고, 무전단 응력조건과 평판의 윗면과 아랫면에서의 응력을 만족하는 조건을 부과함으로써 얻었다. 한편, 변위들에 대해서는 일차전단변형이론의 변위장을 사용하였다. 이렇게 해서 얻어진 변형 에너지를 본 논문에서는 EFSDTM3D이라고 명명 하였다. 본 논문에서 개발된 EFSDTM3D는 변위와 응력의 계산에서 고전적인 FSDT와 같은 정도의 계산 효율을 가지면서, 동시에 변위와 응력의 두께방향의 정확도를 면내 방향 응력들에 대한 최소오차자승법에 기초하여 응력 회복 과정을 적용함으로써 개선하였다. 계산된 결과는 고전적인 FSDT, 3차원 탄성해, 그리고 참고문헌 중에서 이용 가능한 결과들과 비교하여 검증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권2호
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• pp.191-200
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• 2017

Impact resistance and weight are important features for ballistic materials. Kevlar fibres are the most widely reinforcement for military and civil systems due to its excellent impact resistance and high strength-to-weight ratio. Kevlar fibres or spectra fiber composites are used for designing personal body armour to avoid perforation. In this study, the ballistic impact behaviour of Kevlar/filled epoxy matrix is investigated. Three different fillers, nanoclay, nanocalcite and nanocarbon, were used in order to increase the ballistic impact performance of Kevlar-epoxy composite at lower weight. The filler, nanoclay and nanocalcite, content employed was 1 wt.% and 2 of the epoxy resin-hardener mixture while the nanocarbon were dispersed into the epoxy system in a 0.5%, 1% and 2% ratio in weight relating to the epoxy matrix. Specimens were produced by a hand lay-up process. The results obtained from ballistic impact experiments were discussed in terms of damage and perforation. The experimental tests revealed a number of damage mechanisms for composite laminated plates. In the ballistic impact test, it was observed whether the target was perforated completely penetrated at the back or not. The presence of small amounts of nanoclay and nanocalcite dispersed into the epoxy system improved the impact properties of the Kevlar/epoxy composites. The laminates manufactured with epoxy resin filled by 1 wt.% of nanoclay and 2 wt% nanocalcite showed the best performance in terms of ballistic performance. The addition of nanocarbon reduced ballistic performance of Kevlar-epoxy composites when compared the results obtained for laminates with 0% nanoparticles concentration.

• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.103-111
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• 1994

앞의 논문 Part 1 에서 유도한 변분원리를 이용하여 복합재료적층판의 진동해석을 할 수 있는 유한요소해석 모델을 개발하였다. 이 모델에서는 어느 한 층의 면내 변위와 나머지층 단면의 회전각, 그리고 판 전체의 연직방향처짐을 절점변수로 취하게 되어 n개층으로된 적층판의 경우 2(n+1)+1의 절점 자유도를 갖는다. 따라서, 판의 주변에서는 한층의 면내변위와 각층단면의 회전각을, 판의 면내에서는 연직방향 처짐을 경계조건값으로 정의할 수 있다. 이 모델에 의해 개발한 프로그램을 이용하여 각층의 재료특성이 크게 다른 혼종형 복합재료적층판(hybrid laminate)의 고유진동문제를 해석하였다. 탄성이론해 및 다른 유한요소해석결과와 본 해석결과와의 비교를 통해 제시모델이 기존의 다른 유한요소모델보다 정확함을 예시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권3호
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• pp.301-310
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• 2018

In this paper, a multi-objective multiparameter optimization procedure is developed by combining rigorously developed metamodels with an evolutionary search algorithm-Genetic Algorithm (GA). Response surface methodology (RSM) is used for developing the metamodels to replace the tedious finite element analyses. A nine-node isoparametric plate bending element is used for conducting the finite element simulations. Highly accurate numerical data from an author compiled FORTRAN finite element program is first used by the RSM to develop second-order mathematical relations. Four material parameters-${\frac{E_1}{E_2}}$, ${\frac{G_{12}}{E_2}}$, ${\frac{G_{23}}{E_2}}$ and ${\upsilon}_{12}$ are considered as the independent variables while simultaneously maximizing fundamental frequency, ${\lambda}_1$ and frequency separation between the $1^{st}$ two natural modes, ${\lambda}_{21}$. The optimal material combination for maximizing ${\lambda}_1$ and ${\lambda}_{21}$ is predicted by using a multi-objective GA. A general sensitivity analysis is conducted to understand the effect of each parameter on the desired response parameters.

• 한국안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.75-80
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• 2005

In this paper, when CF/EPOXY laminates for high efficiency space structure are subjected to FOD(Foreign Object Damage), the effects of temperature change on the impact damages(inter laminar separation and transverse crack) of CF/EPOXY laminates and the relationship between residual life and impact damages ale experimentally investigated. Composite laminates used in this experiment are CF/EPOXY orthotropic laminated plates, which have two-interfaces $[0^{\circ}_6/90^{\circ}_6]S$ and four-interfaces $[0^{\circ}_3/90^{\circ}_6/0^{\circ}_3]S$. CF/EPOXY specimens with impact damages caused by a steel ball launched from the air gun were observed by the scanning acoustic microscope under room and high temperatures. In this experimental results, various relations were experimentally observed including the delamination area vs. temperature change, the bending strength vs. impact energy and the residual bending strength vs. impact damage of CF/EPOXY laminates. And as the temperature of CF/PEEK laminates increases, the delaminaion areas of impact-induced damages decrease linearly. A linear relationship between the impact energy and the delamination areas were observed. As the temperature of CF/PEEK laminates increases, the delamination areas decrease because of higher initial delaminatin damage energy.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.487-492
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• 2007

The enhancement of the service life of damaged or cracked structures is a major issue for researchers and engineers. The hierarchical void element with the integrals of Legend polynomials is used to characterize the fracture behavior of unpatched crack as well as repaired crack with bonded composite patches by computing the stress intensity factors and stress contours at the crack tip. The numerical approach is based on the v-version degenerate shell element including the theory of anisotropic laminated composites. Since the equivalent single layer approach is adopted in this study, the proposed element is necessary to represent a discontinuous crack part as a continuum body with zero stiffness of materials. Thus the aspect ratio of this element to represent the crack should be extremely slender. The sensitivity of numerical solution with respect to energy release rate, displacement and stress has been tested to show the robustness of hierarchical void element as the aspect ratio is increased up to 2000. The stiffness derivative method and displacement extrapolation method have been applied to calculate the stress intensity factors of Mode I problem.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제34권2호
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• pp.175-188
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• 2010

This paper deals with the buckling and postbuckling responses, and the progressive failure of square laminates of symmetric lay-up with a central rectangular cutout under in-plane shear load. A detailed investigation is made to show the effects of cutout size and cutout aspect ratio on the buckling and postbuckling responses, failure loads and failure characteristics of $(+45/-45/0/90)_{2s}$, $(+45/-45)_{4s}$ and $(0/90)_{4s}$ laminates. The 3-D Tsai-Hill criterion is used to predict the failure of a lamina while the onset of delamination is predicted by the interlaminar failure criterion. In addition, the effects of boundary conditions on buckling loads, failure loads, failure modes, and maximum transverse deflection for a $(+45/-45/0/90)_{2s}$ laminate with and without a square cutout have been presented. It is concluded that because of early onset of delamination at the net section of cutouts before first-ply failure, total strength of the laminate with very small cutouts can not be utilized.

• Composites Research
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• 제18권1호
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• pp.38-44
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• 2005

본 연구에서는 단일방향 탄소섬유강화복합재료 판에서 $S_o$ 대칭모드의 군속도 분선곡선을 전파 방향을 변화시키먼서 계산하였다. 그리고 속노 분산 곡선에서 첫 번째 단절주파수 이하인 0.2 MHz-mm에 해당하는 $S_o$ 대칭모드 군속도를 가지고서 위상속도 곡선을 얻고 slowness 곡선을 도입하여 군속도 곡선으로 교정하였다. 단일방향 섬유강화복합재료 판에서 $S_o$ 대칭모드의 속도를 전파 방향을 변화시키면서 측정하였고 교정된 군속도 곡선과 비교하였다. 측정된 속도는 섬유 방향 근처의 cusp 영역을 제외하고는 교정된 군속도 곡선과 잘 일치하였다. 이것은 단일방향 탄소섬유강화복합재료 판에서 속도가 빠른 방향으로 에너지를 더 잘 전파하기 때문에 전파 방향이 주축방향과 일치하지 않을 때 군속도 방향은 섬유 방향 쪽으로 기울어지는 결과로 나타난 것이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.9-19
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• 1989

본 논문에서는 복합 적층판의 이론적 충격 응답을 통한 충격 응력 및 충격파 전파를 해석하기 위하여 이질, 이방성 판에 전단 변형을 고려한 Whitney와 Pagano의 이론에 기초를 두고 정적 접촉법칙과 연계한 동적 유한요소해석(FEA)을 하여, 이 중 충격 접촉력에 관하여는 각각 [0。/45。/0。/-45。/0。]$_{2s}$와 [90。/45。/90。/-45。/90。]$_{2s}$의 두 적층 형태를 가지는 흑연/에폭시와 유리/ 에폭시 복합 재료에 대한 강구에 의한 충격 해석을 하여, Yang의 식에 의한 최대 접촉력과 비교 검토하였고, 다음 변형율 파형을 파동 전파(wave propagation) 이론에 의해 비교 검토하므로써 본 이론해석의 타당성을 입증하였고, 재료 및 적층 형태에 따른 충격 응답, 충격 응력 및 충격파 전파 특성에 대하여 연구하였다.하였다.