• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권7호
• /
• pp.474-480
• /
• 2018

최근 구조물의 장수명화에 대한 관심이 증가하면서 내부식, 고내구성이 뛰어난 재료적 특성으로 인해 유지관리비용이 현저히 절감되는 FRP를 건설 구조물에 활용하기 위한 연구가 다방면에서 시도 되고 있다. 본 연구에서 대상으로 하는 복합소재 패널은 곡선을 가지는 부재로서 터널 등의 구조물에 가장 많이 사용되는 아치형 부재이다. 최근 복합소재 곡면패널은 자동화 제작장치에 의해 고품질, 대량생산이 가능하게 되었으며 성형공정을 토대로 강화섬유의 공급 및 배열에서 최종 제품의 절단까지 일괄공정으로 이루어진다. 하지만 아직까지는 구조부재로서의 적용 빈도가 낮아 관련 설계기준 및 실험데이터가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 FRP 곡면패널의 구조부재로서 성능을 검증하기 위하여 우선적으로 부재 단위의 역학적 성능을 검토하는 것이다. 이를 위해 섬유방향 복합소재 패널로부터 시편을 제작하여 부재단위의 인장실험, 압축실험, 연결부 성능실험을 수행하여 FRP 패널에 적용된 부재의 역학적 특성을 파악하고자 한다. 인장 실험결과 곡률이 큰 시험체의 인장강도가 더 크게 나타났으며, 압축 시험결과 복합소재 단면이 콘크리트 단면보다 압축강도가 더 크게 나타났다. 마지막으로 연결부 성능 시험결과 연결부의 부착성능은 FRP 복합소재 패널의 강도보다 동등 이상의 강도를 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.1221-1222
• /
• 2011

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권3A호
• /
• pp.367-373
• /
• 2008

국내/외에서 설계되는 강곡선거더교 복부판의 전단강도는 복부판의 4변을 단순지지라는 가정 하에서 산정되는 탄성전단좌굴강도로 제안하고 있다(AASHTO Guide Specifications, 2003). 그러나, Lee et al.(1996, 1999)과 Bradford(1996)의 최근 연구에서 실제의 설계범위를 갖는 직선이나 곡선 복부판에서 어느 정도의 강성을 갖는 플랜지에 의해서 접하는 변의 경계조건은 단순지지 보다는 고정지지에 더 근접하며, 복부판의 형상비에 따라서는 AASHTO의 탄성좌굴강도가 60%이상 낮게 평가되고 있음을 발표하였다. 특히 강곡선복부판의 전단좌굴강도는 곡률의 영향으로 AASHTO Guide Specifications(2003)의 탄성전단좌굴강도보다 최대 38%이상 증가하고 있음이 Lee and Yoo(1999)의 연구에서 조사되었다. 본 논문에서는 선형좌굴해석을 이용하여 곡률과 경계조건이 동시에 고려된 강곡선 복부판의 전단좌굴계수를 합리적으로 추정할 수 있는 산정식을 제안하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권4A호
• /
• pp.727-734
• /
• 2006

강곡선복부판의 전단설계에서 Guide Specifications(AASHTO, 2003)에서는 여전히 후좌굴강도를 반영하고 있지 않다. 그러나 최근 강곡선 복부판의 전단거동에 관한 해석 및 실험연구를 통해서 탄성좌굴 후에 직선교 복부판과 같이 후좌굴강도를 발현하고 있으며, 일반적인 설계범위에서 직선교 복부판과 유사한 크기의 극한전단강도를 나타내고 있는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 강곡선복부판의 극한전단강도를 조사하기 위하여 유한요소해석과 실험연구를 수행하였다. 연구결과를 통해서 일반적으로 설계가 수행되는 기하학적인 범위 내에서 강곡선복부판은 후좌굴강도를 발현하며, 그 크기는 동일한 재료를 적용한 직선복부판과 유사하다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 강도한계상태에서 강곡선복부판도 Lee and Yoo(1998)가 제안한 직선복부판의 극한전단강도를 이용하여 설계할 수 있음을 본 연구를 통해서 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.714-721
• /
• 2018

본 논문은 강교량 거더, 교각, 선박이나 대형 저장 시설 등 주요 구조 부재에 활용되는 곡판 및 강관을 효과적으로 보강하는 방안에 관한 것이다. 최근 연구에서 압축을 받는 평판이 종방향 보강재의 단면회전강성에 의해 국부좌굴강도가 향상되는 특징을 정량적으로 분석하였고, 폐단면리브 단면회전강성과의 상관관계를 규명한 바 있다. 본 논문에서는 곡판에 대해 이와 같은 효과를 정량적으로 검토하고자 한다. 일축압축이 재하된 경우에 폐단면리브로 보강된 두께방향으로 곡률을 가지는 곡판의 좌굴거동을 살펴보기 위해 범용 구조해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3차원 유한요소해석 모델을 생성하였다. 이를 통해 좌굴거동에 대한 수치해석을 수행하였으며, 영향인자에 대한 변수해석적 연구를 수행하여 좌굴응력과 좌굴모드의 변동특성을 정량적으로 평가하였다. 폐단면리브 단면회전강성의 구속효과로 인한 좌굴강도 증가효과와 판의 곡률에 따른 좌굴강도 계수를 고려하여 좌굴강도를 추정하는 방법론을 이론적으로 제안하였다. 제안된 공식은 유한요소해석 결과와 비교하여 서로 유의미성이 검토되었다. 또한 평판에서와 마찬가지로 일축압축 상태에서 폐단면리브의 단면강성에의해 부여되는 양측단 회전강성의 증가로 인해 곡판의 국부좌굴강도가 이에 비례하여 증가하였고, 양측단에서 회전이 고정된 곡판의 좌굴강도에 수렴하는 경향을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.37-45
• /
• 2020

Unstiffened and stiffened cylindrically curved plates are often used in ship structures. For example, they can be found on a deck with a camber, a side shell at the fore and aft parts, and the circular bilge part of a ship structure. It is believed that such cylindrically curved plates can be fundamentally modelled using a portion of a circular cylinder. From estimations using cylindrically curved plate models, it is known that the curvature generally increases the buckling strength compared to a flat plate under axial compression. The existence of curvature is also expected to increase both the ultimate and buckling strengths. In the present study, a series of finite element analyses were conducted on stiffened curved plates with several varying parameters such as the curvature, panel slenderness ratio, and web height and type of stiffener applied. The results of numerical calculations on stiffened and unstiffened curved plates were examined to clarify the influences of such parameters on the characteristics of their buckling/plastic collapse behavior and strength under an axial compression.

• Advances in aircraft and spacecraft science
• /
• 제8권4호
• /
• pp.345-372
• /
• 2021

The analysis of nonlinear vibrations, buckling, post-buckling, flutter boundary determination and post-flutter behavior of a homogeneous curved plate assuming cylindrical bending is conducted in this article. Other assumptions include simply-supported boundary conditions, supersonic aerodynamic flow at the top of the plate, constant pressure conditions below the plate, non-viscous flow model (using first- and third-order piston theory), nonlinear structural model with large deformations, and application of mechanical and thermal loads on the curved plate. The analysis is performed with constant environmental indicators (flow density, heat, Reynolds number and Mach number). The material properties (i.e., coefficient of thermal expansion and modulus of elasticity) are temperature-dependent. The equations are derived using the principle of virtual displacement. Furthermore, based on the definitions of virtual work, the potential and kinetic energy of the final relations in the integral form, and the governing nonlinear differential equations are obtained after fractional integration. This problem is solved using two approaches. The frequency analysis and flutter are studied in the first approach by transferring the handle of ordinary differential equations to the state space, calculating the system Jacobin matrix and analyzing the eigenvalue to determine the instability conditions. The second approach discusses the nonlinear frequency analysis and nonlinear flutter using the semi-analytical solution of governing differential equations based on the weighted residual method. The partial differential equations are converted to ordinary differential equations, after which they are solved based on the Runge-Kutta fourth- and fifth-order methods. The comparison between the results of frequency and flutter analysis of curved plate is linearly and nonlinearly performed for the first time. The results show that the plate curvature has a profound impact on the instability boundary of the plate under supersonic aerodynamic loading. The flutter boundary decreases with growing thermal load and increases with growing curvature.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제25권3호
• /
• pp.347-360
• /
• 2017

The goal of this study is to fill this apparent gap in the area about vibration analysis of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) curved panels by providing 3-D vibration analysis results for functionally graded multiwalled carbon nanotubes (FG-MWCNTs) sandwich structure with power-law distribution of nanotube. The effective material properties of the FG-MWCNT structures are estimated using a modified Halpin-Tsai equation. Modified Halpin-Tsai equation was used to evaluate the Young's modulus of MWCNT/epoxy composite samples by the incorporation of an orientation as well as an exponential shape factor in the equation. The exponential shape factor modifies the Halpin-Tsai equation from expressing a straight line to a nonlinear one in the MWCNTs wt% range considered. Also, the mass density and Poisson's ratio of the MWCNT/phenolic composite are considered based on the rule of mixtures. Parametric studies are carried out to highlight the influence of MWCNT volume fraction in the thickness, different types of CNT distribution, boundary conditions and geometrical parameters on vibrational behavior of FG-MWCNT thick curved panels. Because of using two-dimensional generalized differential quadrature method, the present approach makes possible vibration analysis of cylindrical panels with two opposite axial edges simply supported and arbitrary boundary conditions including Free, Simply supported and Clamped at the curved edges. For an overall comprehension on 3-D vibration analysis of sandwich panel, some mode shape contour plots are reported in this research work.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제20권4호
• /
• pp.383-391
• /
• 2015

Transparent type noise barrier is a desirable facility since it provides a secure view to drivers and passengers. However, reflection from this type of barrier could annoy dwellers on the sides of the road. To reduce reflection noise by transparent type barrier, modification can be made to the shapes on the front side and hence get effects by distortion of sound transmission. To achieve this, we have conducted simulation by which the effects of patterned screens of noise barrier on high-ways were investigated. The reduction effects of reflected sounds were evaluated for swelling, swelling with curved, rectangular and V-shaped screen type barriers, compared to the planar panel. The emitting noise was generated by 6-lane road and the patterned noise barriers had shown the reduction effects, especially in swelling and swelling with curved type for middle height dwellers, and the V-shaped screen type for higher elevation dweller. The swelling-type showed a decrease of 0.7~1.2 dB, performing the best diminution effect among the tested noise barriers.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.53-64
• /
• 2016

Solar power is being spotlighted recently as a new energy source due to environmental problems and applications of solar power to curved structures are increasing. Solar panels installed on curved surfaces have different efficiencies depending on its position and the efficient positioning of solar panels plays a critical role in the design of solar power generation systems. In this study, the changing characteristics of solar irradiance were analyzed for hemispherical dome with a large curvature and the positioning of solar panels that can efficiently utilize solar energy was investigated. With an icosahedron-based hemispherical dome consisting of triangular elements as target model, a program for calculating solar irradiance using a normal vector of the solar module on each face was developed. Furthermore, the change of solar irradiance according to the sun's path was analyzed by time and season, and its effects on shades were also examined. From the analysis results, the effective positioning could be determined on the basis of the efficiency of the solar panels installed on the dome surfaces on solar irradiance.