• Steel and Composite Structures
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• 제39권5호
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• pp.543-564
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• 2021

In this study free vibration analysis of a cracked Goland composite wing is investigated. The wing is modelled as a cantilevered beam based on Euler- Bernoulli equations. Also, composite material is modelled based on lamina fiber-reinforced. Edge crack is modelled by additional boundary conditions and local flexibility matrix in crack location, Castigliano's theorem and energy release rate formulation. Governing differential equations are extracted by Hamilton's principle. Using the separation of variables method, general solution in the normalized form for bending and torsion deflection is achieved then expressions for the cross-sectional rotation, the bending moment, the shear force and the torsional moment for the cantilevered beam are obtained. The cracked beam is modelled by separation of beam into two interconnected intact beams. Free vibration analysis of the beam is performed by applying boundary conditions at the fixed end, the free end, continuity conditions in the crack location of the beam and dynamic stiffness matrix determinant. Also, the effects of various parameters such as length and location of crack and fiber angle on natural frequencies and mode shapes are studied. Modal analysis results illustrate that natural frequencies and mode shapes are affected by depth and location of edge crack and coupling parameter.

• Composites Research
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• 제31권1호
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• pp.12-16
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• 2018

복합소재와 금형강 간에는 열팽창계수의 차이로 인하여 성형 과정 중의 온도 구배에 따라 다른 열팽창길이를 갖는다. 따라서 금형 내에 복합소재를 삽입하여 성형을 하는 경우 복합소재의 표면에 작용하는 압력이 소재의 업체에서 추천하는 성형 압력을 유지하는지를 확인할 필요성이 있다. 본 연구에서는 온도의 차이에 따른 복합소재와 금형 사이의 압력을 유한요소해석법을 사용하여 예측하였으며 열팽창에 따른 금형의 길이를 측정함으로써 해석의 정확성을 검증하였다. 각 온도에서의 해석과 실험값의 차이로써 매우 근사한 값을 얻을 수 있었으며, 틈새 예측 값의 목표치인 ${\pm}0.05mm$ 안에 들어오는 것을 확인하였다. 이를 통하여 복합소재에 작용하는 압력을 추정한 해석값이 신뢰할 수준임을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권2호
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• pp.123-137
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• 2012

Steel plate-masonry composite structure is a newly-developed type of structural technique applicable to existing masonry buildings by which the load-bearing walls can be removed for large spaces. This kind of structure has been used in practice for its several advantages, but experimental investigation on its elements is nearly unavailable in existing literature. This paper presents an experimental study on the flexural behaviour of four steel plate-masonry composite beams loaded by four-point bending. Test results indicate that failure of the tested beams always starts from the local buckling of steel plate, and that the tested beams can satisfy the requirement of service limit state. In addition, the assumption of plane section is still remained for steel plate prior to local buckling or steel yielding. By comparative analyses, it was also verified that the working performance of the beam is influenced by the cross-section of steel plate, which can be efficiently enhanced by epoxy adhesive rather than cement mortar or nothing at all. Besides, it was also found that the contribution of the encased masonry to the flexural capacity of the composite beam cannot be ignored when the beam is injected with epoxy adhesive.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.691-697
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• 2007

보 구조물의 고유치 해석의 경우 보 이론에 근거한 기존의 다양한 방법들을 통해 효율적이고 수월하게 수행이 가능하다. 하지만 보의 단면이 두 가지 이상의 복합재질로 구성되어 있을 경우 전통적인 보 이론을 적용하기 위해서는 단일의 등가 물성을 산출해야할 필요가 있다. 본 논문에서는 복합단면 보 구조물의 효율적인 유한요소 고유치 해석을 위해 등가의 물성을 산출하였다. 이론 연구를 토대로 개발한 연구용 프로그램으로 대표적인 보 구조물에 대한 유한요소 고유치 해석을 수행하였으며, 해석결과에 대한 신뢰성 검증을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS의 3차원 솔리드 모델의 해석결과와 비교하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
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• pp.1083-1088
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• 2004

This paper deals with the vibration and stability of a circular cylindrical shaft, modeled as a tapered thin-walled composite beam and spinning with constant angular speed about its longitudinal axis, and subjected to an axial compressive force. Hamilton's principle and the assumed mode method are employed to derive the governing equations of motion. The resulting eigenvalue problem is analyzed, and the stability boundaries are presented for selected taper ratios and axial compressive force combinations. Taking into account the directionality property of fiber reinforced composite materials, it is shown that for a shaft featuring flapwise-chordwise-bending coupling, a dramatic enhancement of both the vibration and stability behavior can be reached. It is found that by the structural tailoring and tapering, bending natural frequencies, stiffness and stability region can be significantly increased over those of uniform shafts made of the same material. In addition, the particular case of a classical beam with internal damping effect is also included.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권5호
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• pp.649-655
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• 2022

In presented paper, moving load problem of simply supported axially functionally graded (AFG) beam is investigated under temperature rising based on the first shear beam theory. The material properties of beam vary along the axial direction. Material properties of the beam are considered as temperature-dependent. The governing equations of problem are derived by using the Lagrange procedure. In the solution of the problem the Ritz method is used and algebraic polynomials are used with the trivial functions for the Ritz method. In the solution of the moving load problem, the Newmark average acceleration method is used in the time history. In the numerical examples, the effects of material graduation, temperature rising and velocity of moving load on the dynamic responses ofAFG beam are presented and discussed.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.26-31
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• 2007

Understanding viscoelastic properties of composite materials is essential for the design and analysis of composite structures. Specially, the loss factor and Young's modulus must be known to develop finite element codes for a composite structure with several damping materials. In this study, an advanced technique for obtaining accurate loss factor and Young's modulus of a composite structure is introduced based on the method of American Society for Testing and Materials (ASTM). The loss factor and Young's modulus of a composite structure are measured for different temperatures by performing the test in a vibration measurement room where temperature can be controllable from 5 to 45 Celsius.

• Steel and Composite Structures
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• 제10권5호
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• pp.373-383
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• 2010

This paper presents the experimental studies of the flexural behavior of steel-concrete composite beams. Herein, steel-concrete composite beams were constructed with a welded steel I section beam and concrete slab with different material strength. Four simply supported composite beams subjected to two-point concentrated loads were tested and compared to investigate the effect of high strength engineering materials on the overall flexural response, including failure modes, load deflection behavior, strain response and interface slip. The experimental results show that the moment capacity of composite beams has been improved effectively when high-strength steel and concrete are used. Comparisons of the ultimate flexural strength of beams tested are then made with the calculated results according to the methods specified in guideline Eurocode 4. The ultimate flexural strength based on current codes may be slightly unconservative for predicating the moment capacity of composite beams with high-strength steel or concrete.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.473-482
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• 2007

합성보가 구조적으로 안전하게 거동하고, 합성단면이 고유의 극한모멘트를 발휘하기 위해서는 전단연결재의 강도뿐만아니라 연성적 거동이 전제조건으로 작용한다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트가 사용된 합성보에서 하중형태, 합성율 및 전단스터드의 배치를 달리 하였을 때 일반강도 콘크리트가 사용된 경우에 비해 비교적 적은 스터드의 변형능력이 구조거동 및 설계조건에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 분석하여 보았다. 해석결과에 따르면 고강도 콘크리트를 사용한 합성보의 부분합성 설계에서는 스터드 자체의 강도와 상대변위로 평가되어지는 변형능력이 함께 고려되어야 한다. 특히, 스터드가 등간격으로 배치된 합성보에 등분포 또는 유사 형태의 하중이 작용할 경우 스터드의 변형능력이 합성설계에 대한 제약조건으로 작용하며 이러한 경우 스터드는 외부하중에 대한 전단력의 분포를 고려하여 배치되어야 한다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.401-407
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• 2020

공학 및 산업 분야에서는 구조적인 부분들에서 경량 복합 소재가 강과 같은 금속 소재를 대체해 오고 있다. 이러한 복합 소재는 리벳, 용접이나 볼트 및 너트를 이용한 체결 방법을 대신하여 접착제 체결 방법을 적용하고 있다. 복합 소재에 접착제 체결 방법을 적용하기 위해서는 접착계면에 대한 강도 특성 연구가 필수적으로 요구된다. 섬유 강화 플라스틱 복합 소재인 CFRP를 용이하게 가공하여 본 연구를 수행하였다. CFRP와 알루미늄(Al6061), 알루미늄 폼(Al-foam)을 가진 이종 복합 소재로 된 경사진 이중외팔보(TDCB) 시험편들로서 면내 전단과 면외 전단의 하중 조건들하에서 정적 실험을 수행하였다. 본 연구 결과를 통하여 이중외팔보들의 파괴 특성과 그 파단 시점을 파악하여 접착계면을 가진 이종 복합 소재 구조물에 관한 내구성을 검토하였다.