• Coupled systems mechanics
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• 제12권5호
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• pp.429-444
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• 2023

The comprehension and structural modeling of masonry constructions is fundamental to safeguard the integrity of built cultural assets and intervene through adequate actions, especially in earthquake-prone regions. Despite the availability of several modeling strategies and modern computing power, modeling masonry remains a great challenge because of still demanding computational efforts, constraints in performing destructive or semi-destructive in-situ tests, and material uncertainties. This paper investigates the shear behavior of masonry walls by applying a plane-stress FE continuum model with the Modified Masonry-like Material (MMLM). Epistemic uncertainty affecting input parameters of the MMLM is considered in a probabilistic framework. After appointing a suitable probability density function to input quantities according to prior engineering knowledge, uncertainties are propagated to outputs relying on gPCE-based surrogate models to considerably speed up the forward problem-solving. The sensitivity of the response to input parameters is evaluated through the computation of Sobol' indices pointing out the parameters more worthy to be further investigated, when dealing with the seismic assessment of masonry buildings. Finally, masonry mechanical properties are calibrated in a probabilistic setting with the Bayesian approach to the inverse problem based on the available measurements obtained from the experimental load-displacement curves provided by shear compression in-situ tests.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권1호
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• pp.63-73
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• 2024

Improving the blast resistance of structural establishments has become an imperative engineering commitment to prevent property damage and fatalities in terrorist incidents. This study investigates the effects of blast mass and stand-off distance on CFRP skin concrete core sandwich bunkers of varying thicknesses using ABAQUS/Explicit software with CONWEP functionality. The considered parameters include TNT masses of 1, 10, and 25 kg and stand-off distances of 0.1, 1, 2, and 2.5 meters on structures with 200, 250, and 500 mm core thicknesses. The study finds that there exists a declining response corresponding to the blasting mass reduction coupled with increases in the stand-off distance and core thickness. The 500 mm thick bunker sustains less damage compared to those with 200 mm and 250 mm core thicknesses. The sandwich configuration remains structurally advantageous vs. those without skins. The sandwich bunker with a 500 mm thick concrete core gives the best performance against the 10 kg TNT blast load with a 1 m standoff distance exhibiting a 22.8% reduction in damage vs. that without skins. Mathematical expressions are then formulated for predicting maximum von Mises stress, principal stress, and displacement of sandwich bunkers as functions of TNT masses, stand-off distances, and core thicknesses.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.295-302
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• 2006

본 논문은 자이로콥터의 유한요소 모델링과 로터의 회전에 의한 동하중을 고려한 전산진동해석을 수행하였다. 이를 위해 자이로콥터의 최종 조립된 3차원 CATIA 모델을 구축하였으며, 3차원 데이터를 바탕으로 비구조 질량을 포함한 구조진동해석을 위한 유한요소모델을 생성하였다. 실용적인 전산구조동역학 해석을 위해 상용 유한요소 해석프로그램인 MSC/NASTRAN과 자체 개발한 프로그램을 병용하여 사용하였다. 비행 중 회전하는 로터에 의해 발생하는 동하중은 상용 CFD 프로그램인 FLUENT를 이용하였다. 유체해석과 구조진동해석의 결합을 위해 자체적으로 통합 연계 시스템을 구축하였다. 3차원 구조의 효율적인 진동특성을 고찰하기 위해 모달영역에서 천이응답해석과 주파수응답해석을 수행하였다. 실제 자이로콥터의 연료조건과 비행조건을 고려하였으며, 전산해석을 통하여 고유진동, 주파수 응답 및 천이응답 특성을 고찰하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권6호
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• pp.709-725
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• 2006

In this paper the buckling and post-buckling behavior of slender bars under self-weight are studied. In order to study the post-buckling behavior of the bar, a geometrically exact formulation for the non-linear analysis of uni-directional structural elements is presented, considering arbitrary load distribution and boundary conditions. From this formulation one obtains a set of first-order coupled nonlinear equations which, together with the boundary conditions at the bar ends, form a two-point boundary value problem. This problem is solved by the simultaneous use of the Runge-Kutta integration scheme and the Newton-Raphson method. By virtue of a continuation algorithm, accurate solutions can be obtained for a variety of stability problems exhibiting either limit point or bifurcational-type buckling. Using this formulation, a detailed parametric analysis is conducted in order to study the buckling and post-buckling behavior of slender bars under self-weight, including the influence of boundary conditions on the stability and large deflection behavior of the bar. In order to evaluate the quality and accuracy of the results, an experimental analysis was conducted considering a clamped-free thin-walled metal bar. As this kind of structure presents a high index of slenderness, its answers could be affected by the introduction of conventional sensors. In this paper, an experimental methodology was developed, allowing the measurement of static or dynamic displacements without making contact with the structure, using digital image processing techniques. The proposed experimental procedure can be used to a wide class of problems involving large deflections and deformations. The experimental buckling and post-buckling behavior compared favorably with the theoretical and numerical results.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권5호
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• pp.368-375
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• 2018

본 연구에서는 부유식 플랫폼의 6자유도 방향으로의 주기 운동이 로터 공력 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 부유식 해상 풍력터빈에 대한 공력 해석이 수행되었다. 수치 해석을 위해 블레이드 요소 운동량 방법을 이용하였으며, 유동 박리와 후류 영향에 의한 비정상 공력 효과를 포착하기 위해 인디셜 응답 방법에 기반한 동적 실속 모델을 이용하였다. 로터에 의해 유도되는 내리 흐름은 운동량 이론과 난류 후류 상태에 대한 경험적 모델을 연계하여 계산하였다. heave, sway, surge 방향으로의 병진 운동과 roll, pitch, yaw 방향으로의 회전 운동을 포함한 플랫폼 주기 운동을 고려하였으며, 각각의 모션은 사인함수 형태로 적용되었다. 수치해석을 위한 대상 풍력터빈으로는 NREL 5MW 풍력터빈이 사용되었다. 해석 결과로부터 세 방향 병진 운동 모드 중, surge 운동 시 로터 공력 변화가 상대적으로 크게 나타났으며, 회전 운동 모드의 경우, pitch 운동에 의해 로터 공력이 크게 변화됨을 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제32권1호
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• pp.23-27
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• 2008

컨테이너 크레인의 설계 시 적용되는 하중 조건 중에서 풍하중이 가장 중요하게 고려되어지는바, 본 연구는 75m/s의 풍하중이 컨테이너 크레인에 작용 할 때 컨테이너 크레인의 구조적 안정성에 미치는 영향을 보다 정확하게 예측하기 위하여 유동-구조 연성해석을 실시하였다. 컨테이너 크레인에 작용하는 실제 유동현상을 고려하기 위하여 먼저 전산유동해석을 실시하였으며, 이를 통해서 얻어진 풍하중을 구조해석의 하중조건으로 적용하는 유동-구조 연성해석을 통하여 컨테이너 크레인 각 지지점에서의 반력을 도출하고 그 결과를 분석하였다. 사용된 모델은 주변 환경으로 인하여 컨테이너 크레인의 최대 고도가 제한 될 경우 사용되는 관절형 컨테이너 크레인이며 전산유동해석 및 유동-구조 연성해석 프로그램으로는 ANSYS ICEM CFD 10.0과 ANSYS CFX 10.0을 사용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.163-171
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• 2024

본 논문에서는 다목적 구조물인 다중연결 해양부유체를 대상으로 변형 기반 모드 차수축소법을 적용하고 차수축소모델의 구조응답 예측 성능을 향상시키기 위해 유전 알고리즘 기반의 센서 배치 최적화를 수행하였다. 다중연결 해양부유체의 차수축소모델 생성에 필요한 변형 기반 모드 데이터를 얻기 위해 다양한 규칙파랑하중조건에 대한 유체-구조 연성 수치해석을 수행하고 변형 기반 모드의 직교성, 자기상관계수를 이용하여 주요 변형 기반 모드를 선정하였다. 다중연결 해양부유체의 경우 차수축소모델의 구조응답 예측 성능이 계측 및 예측 구조응답 위치에 따라 민감하기 때문에 유전 알고리즘 기반의 최적화를 수행하여 최적의 센서 배치를 도출하였다. 최적화 결과, 모든 센서 배치 조합에 대한 차수축소모델 생성 및 예측 성능 평가 대비 약 8배의 계산 비용을 절감하였으며, 예측 성능 평가 지표인 평균 제곱근 오차가 초기 센서 배치보다 84% 감소하였다. 또한, 다중연결 해양부유체 모형시험 결과를 이용하여 불규칙파랑하중에 대한 최적화된 센서 배치의 차수축소모델의 구조응답 예측 성능을 평가 및 검증하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권5호
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• pp.387-395
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• 2014

In this paper, a numerical analysis for an internal turret moored vessel located at a 400-m water depth is conducted. The target vessel has an internal turret that is located at the 0.2 Lpp position from the fore-side, with $3{\times}4$ complex mooring lines installed around the turret circumference. To investigate the motion response of the vessel and the structural reliability of the lines, model tests were conducted. The KRISO ocean basin has a water depth of 3.2 m, which represents 192m using a scaling of 1:60. In order to precisely represent the real-scale condition, equivalent mooring lines needed to be designed. Truncated mooring lines were designed to supplement the restriction of the flume's water depth and increase the reliability of the model testing. These truncated mooring lines were composed of two different chains in order to match the pre-tension, simultaneously restoring the curve and variation in the effective line tension. The static similarities were compared using a static pull-out test and free decaying test, and the dynamic similarities were matched via a regular wave test and combined environments test. Consequently, the designed truncated mooring system could represent the prototype mooring system relatively well in the aspects of kinematics and dynamics.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.29-36
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• 2009

본 연구에서는 2차원 유한요소해석을 통하여 부마찰(negative skin friction) 이 작용하는 단독말뚝의 거동을 분석하였다. 압밀의 진행에 따른 부마찰의 변화를 검토하기 위하여 압밀해석을 실시하였으며, 말뚝과 주변지반 사이에서의 항복(yielding, slip)을 고려하였다. 일반적으로 널리 사용되는 -방법에 의해 부마찰력을 산정하는 경우 중립면 부근에서의 전단강도의 부분발현 및 지중응력의 감소를 반영할 수 없기 때문에 정밀유한요소 해석에 비하여 부마찰력이 25% 정도 과하게 평가된다. 압밀이 진행 중일 때 말뚝과 지반사이 대부분의 구간에서 항복이 발생하는 경우 더 이상의 부마찰력의 증가는 그리 크지 않은 것으로 나타났다. 부마찰이 발생하는 말뚝에 코팅을 실시하는 경우 부마찰력의 크기 및 말뚝의 침하를 효과적으로 감소시킬 수 있으나, 말뚝두부에 상재하중이 작용할 때 말뚝의 선단이 충분히 견고한 지지층에 설치되어 있지 않은 경우 말뚝의 마찰저항력이 매우 작아서 말뚝에 큰 침하가 발생할 우려가 있는 것으로 나타났다.

• Coupled systems mechanics
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• 제6권3호
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• pp.229-249
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• 2017

A new technique to mitigate irregular buildings with soil structure interaction (SSI) effect subjected to critical seismic waves is presented. The L-shape in plan irregular building for various reasons was selected, subjected to seismic a load which is a big problem for structural design especially without separation gap. The L-shape in plan building with different dimensions was chosen to study, with different rectangularity ratios and various soil kinds, to show the effect of the irregular building on the seismic response. A 3D building subjected to critical earthquake was analyzed by structural analysis program (SAP2000) fixed and with SSI (three types of soils were analyzed, soft, medium and hard soils) to find their effect on top displacement, base shear, and base torsion. The straining actions were appointed and the treatment of the effect of irregular shape under critical earthquake was made by using tuned mass damper (TMD) with different configurations with SSI and without. The study improve the success of using TMDs to mitigate the effect of critical earthquake on irregular building for both cases of study as fixed base and raft foundation (SSI) with different TMDs parameters and configurations. Torsion occurs when the L-shape in plan building subjected to earthquake which may be caused harmful damage. TMDs parameters which give the most effective efficiency in the earthquake duration must be defined, that will mitigate these effects. The parameters of TMDs were studied with structure for different rectangularity ratios and soil types, with different TMD configurations. Nonlinear time history analysis is carried out by SAP2000 with El Centro earthquake wave. The numerical results of the parametric study help in understanding the seismic behavior of L-shape in plan building with TMDs mitigation system.