• Steel and Composite Structures
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• 제38권2호
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• pp.189-211
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• 2021

An analytical solution is presented to analyze the thermoelastoplastic response of a rotating thick-walled cylindrical pressure vessel made of functionally graded material (FGM). The analysis is based on Tresca's yield condition, its associated flow rule and linear strain hardening material behaviour. The uncoupled theory of thermoelasticity is used, and the plane strain condition is assumed. The material properties except for Poisson's ratio, are assumed to vary nonlinearly in the radial direction. Elastic, partially plastic, fully plastic, and residual stress states are investigated. The heat conduction equation for the one-dimensional problem in cylindrical coordinates is used to obtain temperature distribution in the vessel. It is assumed that the inner surface is exposed to an airstream and that the outer surface is exposed to a uniform heat flux. Tresca's yield criterion and its associated flow rule are used to formulate six different plastic regions for a linearly hardening condition. All these stages are studied in detail. It is shown that the thermoelastoplastic stress response of a rotating FGM pressure vessel is affected significantly by the nonhomogeneity of the material and temperature gradient. The results are validated with those of other researchers for appropriate values of the system parameters and excellent agreement is observed.

• Coupled systems mechanics
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• 제12권2호
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• pp.127-149
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• 2023

A theoretical method is developed to analyze the free vibration of an elastic annular plate in contact with an ideal liquid. The displacement potential functions of the contained liquid are expressed as a combination of the Bessel functions that satisfy the Laplace equation and the liquid boundary conditions. The compatibility condition along the interface between the annular plate and the contained liquid is taken into account to consider the fluid-structure coupling. The dynamic displacement of the wet annular plate is assumed to be a combination of dry eigenfunctions, allowing for prediction of the natural frequencies using the Rayleigh-Ritz method. The study investigates the effect of radial liquid boundary conditions on the natural frequencies of the wet annular plate, considering four types of liquid bounding: outer container bounded, outer and inner bounded, inner bounded, and radially unbounded. The proposed theoretical method is validated by comparing the predicted wet natural frequencies with those obtained from finite element analysis, showing excellent accuracy. The results indicate that the radial liquid bounding effect on the natural frequencies is negligible for the axisymmetric vibrational mode, but relatively significant for the mode with one nodal diameter (n =1) and no nodal circle (m' = 0). Furthermore, the study reveals that the wet natural frequencies are the largest for the plate with an inner bounded cylinder among the radial liquid boundary cases, regardless of the vibration mode.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권2호
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• pp.98-106
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• 2003

비파괴시험(NDT)은 구조물의 기능에 손상을 주지 않으면서 콘크리트에 대한 많은 정보를 준다. 여러 가지 NDT 방법들 중에서, 초음파 속도법과 충격반향기법과 같이 탄성파의 속도를 이용하는 방법은 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 포아송비의 추정뿐만 아니라, 내부 미세구조 변화 모니터링과 결함 탐지 등을 위해 이용되고 있다. 본 연구에서는 물-결합재비가 $0.27{\sim}0.50$이고 시멘트 중량의 20%를 플라이 애쉬로 대체 사용한 콘크리트를 제조한 후, 동일한 콘크리트에 대해 초음파 속도법과 충격반향기법을 이용하여 종파 속도를 각각 측정하여 서로 비교하였다. 실험 결과, 콘크리트 공시체로부터 측정된 초음파 속도가 충격반향기법에 의해 측정된 종파 속도, 즉 막대파 속도보다 큰 경향을 나타내었으며, 이들의 차이는 재령이 증가함에 따라 그리고 콘크리트의 강도가 커질수록 각각 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 동포아송비, 정탄성계수, 동탄성계수, 속도-강도의 상관관계 등을 실험적으로 결정하였다. 그 결과, 동적인 방법으로 결정되는 포아송비와 탄성계수가 정적인 시험에 의한 것보다 크게 나타났다. 따라서, 탄성파 속도를 이용하여 콘크리트의 성질들을 보다 정확하게 추정하기 위해서는 속도 특성에 대한 이해가 필요할 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.498-506
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• 2009

복공식 압축공기 저장 터널의 라이닝은 고압의 공기압을 견뎌야 하므로 일반 도로터널 라이닝의 경우와는 다른 접근법에 의해 안정성 해석이 수행될 필요가 있다. 이에 따라 이 연구에서는 원통형 실린더의 탄성해 및 탄소성 해를 기반으로 하여 복공식 압축공기 저장터널에 설치되는 콘크리트 라이닝의 안정성 해석법이 제안되었다. 탄성해석의 경우 라이닝 내측 경계면의 항복개시조건을 라이닝 파괴기준으로 설정하였다. Mohr-Coulomb 항복기준을 적용한 탄소성 해석의 경우 최대 허용 항복 깊이까지 항복영역이 확대되는 조건을 파괴기준으로 설정하였다. 제안된 방법을 이용한 안정성해석 결과 라이닝의 내측 공기압과 배면하중의 상대적 크기가 라이닝의 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 상대적으로 추정이 힘든 배면하중의 정확한 예측이 라이닝 안정성 평가에서 매우 중요한 것으로 나타났다. 이에 따라 배면하중의 크기에 큰 영향을 주는 라이닝 설치시점 선택의 중요성이 강조되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권2호
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• pp.91-99
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• 2016

The global demand for oil and natural gas has increased, and resource development is moving to the deep sea. Floating and flexible offshore structures such as semi-submersible, spar, and FPSO structures have been widely used. The major equipment of floating structures is always exposed to waves, currents, and other marine environmental factors, which cause structural damage. Moreover, flexible risers are susceptible to an exciting force due to the motion of the floating body. The inline and transverse responses from the three-dimensional behavior of a floating structure occur because of various forces. Typical risers are made of steel pipe and applied in the oil and gas development field, but flexible materials such as polyethylene are suitable for OTEC risers. Consequently, the optimal design of a flexible offshore plant requires a dynamic behavior analysis of slender bodies made of the different materials commonly used for offshore flexible risers. In this study, a three-dimensional motion measurement device was used to analyze the displacements of riser models induced by external force factors, and forced oscillation of a riser was linked to forced oscillation under a steady flow and regular wave condition.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.107-119
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• 1991

본 연구에서는 테이프의 미소한 수직 변형에 대한 실험을 수행하여 이에 대한 계측 이론 및 계측방법을 정립한다. 회전 헤드와 주행 테이프를 구동할 수 있는 실 험 장치를 개발하고 주행 테이프의 변형을 정밀 계측할 수 있는 측정 시스템을 구성한 다. 이러한 측정 시스템을 이용하여 고속이면서 미소한 주행 테이프의 변형에 대해 비접촉적인 방법으로 3차원 계측을 실시한다. 헤드의 형상 및 크기가 다른 모델들을 설계 및 가공을 통해 제작하여 주행 테이프의 부상 특성을 평가한다. 주행 테이프의 부상 특성에 관한 수치 해석 결과에 대하여 실제와의 부합 여부를 검토할 수 있도록 실험을 수행한다. 본 연구에서 구성한 비접촉 측정 시스템으로 계측한 테이프의 3차 원 변형에 대한 실험 결과와 수치 해석 결과를 비교 검토한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.159-164
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• 1988

연직하중(鉛直荷重), 구속압(拘束壓) 및 torque를 각각 독립적으로 작용시킬 수 있는 비틀림전단시험(剪斷試驗)을 실시하여 주응력축(主應力軸)을 회전(回轉)시켰을 경우, 변형율증분방향(變形率增分方向)과 응력방향(應力方向) 혹은 응력증분방향(應力增分方向) 사이의 관계가 조사되었다. 이 비틀림전단시험(剪斷試驗)은 $K_0$-압밀점토시료(壓密粘土試料)에 대하여 비배수(非排水) 및 배수(排水) 상태하에서 주응력축회전(主應力軸回轉)이 가능한 전 응력경로(應力徑路)로 실시되었다. 본(本) 연구(硏究)결과 파괴시의 변형율증분(變形率增分)벡터의 방향은 응력(應力)벡터방향과 일치함을 알 수 있었다. 즉 변형율증분(變形率增分)벡터방향은 초기의 낮은 응력단계(應力段階)에서는 응력증분(應力增分)벡터 방향과 일치하지만 높은 응력단계(應力段階)에서는 응력(應力)벡터방향과 일치하게 된다. 이는 점토(粘土)의 거동(擧動)이 응력의 증가에 따라 탄성(彈性)에서 소성(塑性)으로 변천되어 감을 의미한다. 따라서 주응력축회전(主應力軸回轉)시의 점토거동(粘土擧動)의 구성식화(構成式化)에는 탄소성이론(彈塑性理論)의 적용이 가능함이 입증되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제12권3호
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• pp.323-331
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• 2012

1970년대부터 고온을 받은 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 열응력 등 콘크리트에 영향을 미칠 수 있는 내적, 외적 인자들의 역학적 특성은 조사되어 왔다. 특히, 골재의 열적 특성이나 냉각 방법은 잔존 역학적 특성을 평가하는데 가장 중요하다. 본 연구에서는, 골재 종류와 냉각 방식에 따른 콘크리트의 역학적 특성에 대해 평가했다. 본 연구에서는 열적특성이 다른 일반 골재와 경량골재를 사용했다. 또한, ${\O}100{\times}200mm$ 원주형 공시체를 사용하여 목표 온도, 서냉 및 급냉조건 후에 역학적 특성을 평가하였다. 결과적으로, 보통 골재를 사용한 콘크리트는 경량골재를 사용한 콘크리트보다 냉각조건이 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 그리고 냉각 속도가 빠르지 않을수록 콘크리트의 잔존 역학적 특성이 크게 나타났다.

• 한국농공학회지
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• 제39권3호
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• pp.72-82
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• 1997

In all inelastic deformations time rate effects are always present to some degree. Whether or not their exclusion has a significant influence on the prediction of the material behaviour depends upon several factors. In the study of structural components under static loading conditions at normal temperature it is accepted that time rate effects are generally not important. However metals, especially under high temperatures, exhibit simultaneously the phenomena of creep and viscoplasticity. In this study, elastoplastic and elasto-viscoplastic models include nonlinear geometrical effects were developed and several numerical examples are also included to verify the computer programming work developed here in this work. Comparisons of the calculated results, for the elasto-viscoplastic analysis of an internally pressurised thick cylinder under plane strain condition, have shown that the model yields excellent results. The results obtained from the numerical examples for an elasto-viscoplastic analysis of the Nuclear Reinforced Concrete Containment Structure(NRCCS) subjected to an incrementally applied internal pressure were summarized as follows : 1. The steady state hoop stress distribution along the shell layer of dome and dome wall junction part of NRCCS were linearly behave and the stress in interior surfaces was larger than that in exterior. 2.However in the upper part of the wall of NRCCS the steady state hoop stress in creased linearly from its inner to outer surfaces, being the exact reverse to the previous case of dome/dome-wall junction part. 3.At the lower part of wall of NRCCS, the linear change of steady state hoop stress along its wall layer began to disturb above a certain level of load increase.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.217-228
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• 1997

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.