• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.182-190
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• 2015

The phenomenological evolution laws of damage can be defined either based on residual life or residual strength. The failure of a specimen can be defined immediately after or before fracture. The former is called in this paper by "failure defined by approach I" and the latter "failure defined by approach II." Usually at failure there is a discontinuity of loading variables and, because of this, damage at failure is discontinuous. Therefore the values of damage at failure by two different approaches are not the same. Based on this idea the sequence effects of the phenomenological evolution law of damage given by $dD/dN=g(D)f({\Phi})$ were studied. Thin-walled graphite/epoxy tubes consisting of four of $[{\pm}45]_s$ laminates were used for the experimental study of sequence effects and the effects of mean stress on fatigue life. It was found that the sequence effects in two step uniaxial fatigue for $[{\pm}45]_s$ graphite/epoxy tubular specimen showed that a high-low block loading sequence was less damaging than a low-high one.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권6호
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• pp.634-641
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• 2001

형상기억복합재료는 복합재료내에 압축잔류응력을 발생시킴으로써 재료의 인장강도를 증가시키는데 사용되어 지고 있다. 본 연구에서는 형상기억복합재료를 제조하기 위하여 TiNi 강화재와 A16061 기지재를 사용하였으며 핫프레스 방법에 의해 TiNi/A16061 형상기억복합재료를 제조하였다. 그러나 핫 프레스 방법에 의해 제조된 형상기억복합재료는 하중을 받을 시 강화재와 기지재 사이에 계면손상현상이 발생하였으며 이를 위하여 내간압연을 실시하였다. 냉간압연을 받은 시험편은 냉간압연을 받지 않은 시험편에 비하여 인장강도가 현저히 증가하였다. 또한 본 연구에서는 고온에서 형상기억복합재료의 미시적 손상을 평가하기 위하여 음향방출기법을 이용하였다.

• Composites Research
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• 제27권4호
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• pp.174-181
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• 2014

본 연구에서는 탄소섬유 강화 복합재의 점탄성 성질을 적용한 유한요소 해석에 대해서 기술하였다. 고온의 성형과정에서 발생하는 가장 중요한 문제 중 하나는 잔류응력의 발생이다. 잔류응력으로 인해 성형이 끝난 후 뒤틀림, 균열이 일어 날 수 있으며 이는 완성품에 심각한 결함을 가져올 수 있다. 잔류응력의 주요 원인은 점탄성이며 고온의 성형과정에서 열팽창계수의 차이와 수지의 시간 및 온도에 대한 물성의 변화로 인해 발생하는 탄소섬유 강화 복합재의 특징이다. 화학 수축도 잔류응력에 많은 영향을 주며 이를 고려한 뒤틀림 예측에서 오차를 줄일 수 있는 중요한 요소이다. 본 연구는 복합재 성형에 사용된 온도변화에 대한 경화도와 점탄성 효과, 화학수축을 유한요소 해석으로 수행하기 위한 기법을 연구하고, 점탄성의 영향성을 연구하였다. 기존에 연구되어 있는 논문을 참고하여 서브루틴의 타당성을 검증한 후 나아가 복합재의 적층각의 변화에 따른 응력과 변형을 해석해 봄으로써 실제 복합재의 성형 시 발생하는 휨 현상에 대한 예측방법을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.220-227
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• 2020

탄소 섬유 강화 복합재료 성형 시 섬유는 열변형이 거의 없는 반면에 수지는 시간 및 온도변화에 따라 물성이 변화하며 제품에 잔류응력이 발생한다. 잔류응력의 원인은 경화 과정에서의 섬유와 수지의 열팽창 계수 차이, 수지의 화학 수축이며 이로 인해 스프링 인, 뒤틀림 등의 열 변형이 발생한다. 열 변형은 제품의 품질을 결정하는 주요한 요인으로 복합재료 공정에 있어 반드시 고려되어야 한다. 본 연구는 잔류응력에 의한 열 변형을 예측하기 위해 3-D 점탄성 모델을 적용하여 서브루틴을 제작하고 기존의 2-D 점탄성 모델의 평판 유한 요소 해석결과와 비교해 유한 요소 해석 기법을 검증하였다. 검증된 기법으로 L-형상 구조를 해석하여 스프링 인 현상을 예측, 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.985-1000
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• 2015

The method of cross-section analysis for different sections in a structural frame has been widely investigated since the 1960s for determination of sectional capacities of beam-columns. Many hand-calculated equations and design graphs were proposed for the specific shape and type of sections in pre-computer age decades ago. In design of many practical sections, these equations may be uneconomical and inapplicable for sections with irregular shapes, leading to the high construction cost or inadequate safety. This paper not only proposes a versatile numerical procedure for sectional analysis of beam-columns, but also suggests a method to account for residual stress and geometric imperfections separately and the approach is applied to design of high strength steels requiring axial force-moment interaction for advanced analysis or direct analysis. A cross-section analysis technique that provides interaction curves of arbitrary welded sections with consideration of the effects of residual stress by meshing the entire section into small triangular fibers is formulated. In this study, two doubly symmetric sections (box-section and H-section) fabricated by high-strength steel is utilized to validate the accuracy and efficiency of the proposed method against a hand-calculation procedure. The effects of residual stress are mostly not considered explicitly in previous works and they are considered in an explicit manner in this paper which further discusses the basis of the yield surface theory for design of structures made of high strength steels.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.509-510
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• 2008

• 한국정밀공학회지
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• 제25권12호
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• pp.27-32
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• 2008

• Steel and Composite Structures
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• 제18권1호
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• pp.273-288
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• 2015

As one of the most common failure types of arch bridges, stability is one of the critical aspects for the design of arch bridges. Using 3D finite element model in ABAQUS, this paper has studied the stability performance of an arch bridge with inclined arch ribs and hangers, and the analysis also took the effects of geometrical and material nonlinearity into account. The impact of local buckling and residual stress of steel plates on global stability and the applicability of fiber model in stability analysis for steel arch bridges were also investigated. The results demonstrate an excellent stability of the arch bridge because of the transverse constraint provided by transversely-inclined hangers. The distortion of cross section, local buckling and residual stress of ribs has an insignificant effect on the stability of the structure, and the accurate ultimate strength may be obtained from a fiber model analysis. This study also shows that the yielding of the arch ribs has a significant impact on the ultimate capacity of the structure, and the bearing capacity may also be approximately estimated by the initial yield strength of the arch rib.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.123-130
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• 2013

본 논문에서는 주파수 선택적 투과막(FSS)이 결합된 복합재료 구조에서 구성 재료 간의 열팽창계수 차이로 잔류응력이 발생하므로 이로 인한 층간분리나 FSS의 손상 등 구조적인 파손 가능성과 잔류응력으로 인하여 변형된 FSS가 전파투과특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. FSS는 단위요소의 종류, 설계변수, 배열에 따라 전파특성이 다르게 나타나므로, PSO 알고리즘을 이용하여 다이폴이 목표주파수에서 투과특성을 갖도록 설계하고 그 설계치수를 다른 N-pole 종류 단위요소(Tripole, Cross dipole, Jerusalem cross)에 적용하여, 복합재료 구조에 발생하는 잔류응력과 그로인한 구조적 손상과 전파 특성을 영향성을 관찰하고 FSS패턴과 복합재료의 적층 변화에 따라 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권3호
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• pp.423-440
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• 2020

In the recent years, steel box girder bridges have been extensively used due to high bending stiffness, torsional rigidity, and rapid construction. Therefore, researches related to this girder bridge have been widely conducted. This paper investigates the effect of residual stresses and geometric imperfections on the load-carrying capacity of steel box girder bridges spanning 30 m and 50 m. A three - dimensional finite element model of the steel box girder with a closed section was developed and analyzed using ABAQUS software. Nonlinear inelastic analysis was used to capture the actual response of the girder bridge accurately. Based on the results of analyses, the superimposed mode of webs and flanges was recommended for considering the influence of initial geometric imperfections of the steel box model. In addition, 4% and 16% strength reduction rates on the load - carrying capacity of the perfect structural system were respectively recommended for the girders with compact and non-compact sections, whose designs satisfy the requirements specified in AASHTO LRFD standard. As a consequence, the research results would help designers eliminate the complexity in modeling residual stresses and geometric imperfections when designing the steel box girder bridge.