• 한국정밀공학회지
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• 제15권9호
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• pp.117-126
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• 1998

For investigating rubber pad sheet metal forming process, the rubber pad deformation characteristics as well as the contact problem of rubber pad-sheet metal has been analyzed. In this paper, the behavior of the rubber deformation is represented by hyper-elastic constitutive relations based on a generalized Mooney-Rivlin model. Finite element procedures for the two-dimensional responses, employing total Lagrangian formulations are implemented in an implicit form. The volumetric incompressibility condition of the rubber deformation is included in the formulation by using penalty method. The sheet metal is characterized by elasto-plastic material with strain hardening effect and analyzed by a commercial code. The contact procedure and interface program between rubber pad and sheet metal are implemented. Inflation experiment of circular rubber pad identifies the behaviour of the rubber pad deformation during the process. The various form dies and scaled down apparatus of the rubber-pad forming process are fabricated for simulating realistic forming process. The obtaining experimental data and FEM solutions were compared. The numerical solutions illustrate fair agreement with experimental results. The forming pressure distribution according to the dimensions of sheet metal and rubber pads, various rubber models and rubber material are also compared and discussed.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.234-248
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• 1998

거친 절리면의 수직팽창 특성이 전단거동에 미치는 영향을 고려할 수 있는 새로운 전단거동 구성법책을 탄소성이론에 근거하여 제시하였다. 공식화 과정에서는 항복함수 및 소성포텐셜 함수로 Barton의 경험적 강도식들이 이용되었다. 전단강도의 경화 및 연화현상을 반영시키기 이해 mobilized JRC 개념이 적용되었다. 최대전단강도 이전과 이후의 JRC 변화는 절리면 전단방향 소성일의 함수로 표현할 수 있다고 가정하였다. 제안된 구성모델을 개별체 절리 유한요소에 적용하여 실행시켰다. 경계조건을 달리한 수치 직접전단시험을 통하여 제안된 모델을 검증하였다. 해석결과는 여러 문헌에 보고된 실험결과들과 잘 일치하였다. 또한 제안된 모델은 거친 절리면의 전단시험에서 특징적으로 나타나는 현상들을 잘 모사할 수 있음을 보였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권1호
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• pp.1-18
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• 2010

The analysis of structure response and design of buried structures subjected to dynamic destructive loads have been receiving increasing interest due to recent severe damage caused by strong earthquakes and terrorist attacks. For a comprehensive design of buried structures subjected to blast loads to be conducted, the whole system behaviour including simulation of the explosion, propagation of shock waves through the soil medium, the interaction of the soil with the buried structure and the structure response needs to be simulated in a single model. Such a model will enable more realistic simulation of the fundamental physical behaviour. This paper presents a complete model simulating the whole system using the finite element package ABAQUS/Explicit. The Arbitrary Lagrange Euler Coupling formulation is used to model the explosive charge and the soil region near the explosion to eliminate the distortion of the mesh under high deformation, while the conventional finite element method is used to model the rest of the system. The elasto-plastic Drucker-Prager Cap model is used to model the soil behaviour. The explosion process is simulated using the Jones-Wilkens-Lee equation of state. The Concrete Damage Plasticity model is used to simulate the behaviour of concrete with the reinforcement considered as an elasto-plastic material. The contact interface between soil and structure is simulated using the general Mohr-Coulomb friction concept, which allows for sliding, separation and rebound between the buried structure surface and the surrounding soil. The behaviour of the whole system is evaluated using a numerical example which shows that the proposed model is capable of producing a realistic simulation of the physical system behaviour in a smooth numerical process.

• 한국농공학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.47-54
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• 2007

This paper is on the research of the special character of the dynamic response according to a design of the clamped reinforced concrete slab. In this study, the 20-node solid element has been used to analyze the dynamic characteristics of RC slabs with clamped edges. The elasto-visco plastic model for material non-linearity and the smeared crack model have been adopted in the finite element formulation. The design factor, which affect the dynamic response of the reinforced concrete slab, are the steel layer thickness, steel layer depth, steel layout method, steel layout angle and the slab thickness and span ratio. The main purpose of this study was to find out the dynamic response of the reinforced concrete slab according to above variables. The reduction of deflection/thickness ratio appeared less than 2% when the slab thickness between 20 and 21cm. It is desirable that the slab thickness must be above 20-21cm. The reduction ratio of deflection is appeared greatly when the value of the span/thickness ratio is between 25 and 30. In conclusion, the steel layer depth and thickness had a little effect on deflection of the dynamic response, but had no effect on the steel layout angle.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권6호
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• pp.753-765
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• 2017

This paper aims to investigate the strength degradation of reinforced concrete piers wrapped with steel plates which corrode at the pier base by employing a three dimensional elasto-plastic finite element formulation. The prediction accuracy of the employed finite element analysis method is firstly verified by comparing the analytical results with test results. Then, a series of parametric studies is carried out to investigate the effects of steel plate's corrosion position along width direction, corrosion depth along plate thickness, corrosion range along width direction, and steel plate-concrete bonding degradation on the strength of the piers. It is observed that the strength degradation of the piers is closely related to steel plate's corrosion position, corrosion depth and corrosion range in the case of local corrosion on the webs. In contrast, when the base of flanges corrodes, the strength degradation of the piers is only related to steel plate's corrosion depth and corrosion range, and the influence of corrosion position on the strength degradation is very gentle. Furthermore, the strength of the piers decreases with the degradation of steel plate-concrete bonding behavior. Finally, the maximum strength of the piers obtained from numerical analysis corresponding to different bonding behavior is compared with theoretical results within an accepted error.

• 전산구조공학
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• 제10권3호
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• pp.241-250
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• 1997

콘크리트에 발생하는 변형률 국소화는 연화거동에 수반하여 변형이 국부적으로 집중되는 현상으로 이를 유한요소해석 할 수 있는 일관된 알고리즘을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 변형률 국소화현상이 발생한 콘크리트는 변형률이 집중되는 국소화영역과 그외의 영역인 비국소화영역으로 크게 구분할 수 있으며 국소화영역에서는 연화현상을 포함하는 탄소성거동을 하게 되며 비국소화영역은 손상제하거동을 수반하게 된다. 변형률 국소화현상이 진행중인 콘크리트의 국소화영역을 모델링하기 위하여 열역학적으로 정식화된 전형적인 소성모델에 콘크리트의 극한응력 이후에 비선형 연화로 표현되는 소성거동을 고려할 수 있는 일반화된 Drucker-Prager모델을 도입하였으며 소성이론식의 적분을 위해 return-mapping 알고리즘을 사용하고 일관된 알고리즘을 전개하였다. 또한, 콘크리트의 비국소화영역의 모델링을 위하여 열역학적 자유에너지함수를 수정하여 비선형 탄성 및 손상의 일관된 알고리즘을 전개하였다. 개발된 알고리즘에 의한 유한요소해석을 통해 압축을 받는 콘크리트 부재의 변형률 국소화 현상을 해석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.93-103
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• 2006

격납건물은 원자로 사고발생시 방사능물질의 외부 유출을 막는 최후의 방벽이므로 가동 중 원전의 격납건물에 대한 안전성평가는 반드시 수행되어야 된다. 이러한 맥락에서 이 논문은 원전 격납건물의 비선형해석을 위해 탄소성 모델을 바탕으로 개발된 8절점 가변형도 쉘 요소와 이를 이용한 구조물의 비선형해석에 대하여 기술하였다. 비선형해석을 위해 콘크리트의 압축거동에 Drucker-Prager 파괴기준을 적용하였고 파괴포락선의 형상을 결정짓는 재료매개변수는 이축응력 실험으로부터 도출하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 횡 전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였고 쉘의 두께가 얇거나, 즉 종횡비가 작거나, 균일하지 않은 유한요소망을 사용할 경우 구조물의 강성이 과대하게 평가되는 묶임현상(locking phenomenon)을 제거하기 위해 본 논문에서는 가변형도법을 도입하였다. 개발된 철근콘크리트 쉘 요소의 성능검증을 위해서 벤치마크 테스트를 수행하였고 그 결과 이 논문에서 도출한 유한요소해석 결과는 실험결과와 잘 일치 하였다

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.24-34
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• 1990

본 연구에서는 축력과 굽힘모멘트의 조합하중(組合荷重)을 받는 손상원통부재의 최종강도(最終强度)를 해석하기위하여 간이유한요소해석이론을 정식화한다. 여기서, 굽힘 및 국부손상이 존재하는 원통부재(圓筒部材)를 보요소로 모델링하며, 각요소의 접선탄성강성행렬(接線彈性剛性行列)은 기하학적 비선형 효과를 고려하여 updated Lagrangian 기법에 의하여 도출한다. 이때, 국부손상부위의 강성이 외력에 대한 저항에 기여하는 정도는 비교적 작다고 생각되므로 요소의 강성평가시에 국부손상부위의 강성은 무시한다. 요소의 소성화는 국부손상부위의 영향을 고려한 전단면(全斷面) 소성강도(塑性强度) 상관관계식을 적용하여 요소의 각절점에서 판정하며, 접선(接線) 탄소성(彈塑性) 강성행렬(剛性行列)은 소성절점법(塑性節點法)에 의하여 계산한다. 마지막으로 본 연구에서 정식화한 해석법을 바탕으로 컴퓨터프로그램을 작성하고 실험 등에 의하여 얻어진 기존의 결과에 대해 재해석하여 본해석법의 정도와 유용성을 확인한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.19-26
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• 2008

This study has been carried out to investigate the dynamic characteristics of RC slabs. For this purpose, the 20-node solid element has been used to discretize the RC slabs into two parts of concrete and rebar. The material non-linearity considering elasto-visco plastic model and the smeared crack model have been adopted in the finite element formulation. The applied load can handle step load, load intensity of harmonic load, area of distributed load and frequency. The frequency of harmonic load has an significant effect on dynamic behaviour in terms of displacement. As the frequency is increased, the effect of load amplitude is more serious. Especially, if the frequency of harmonic load exceeds 30 Hz, it is noted that the displacement by harmonic load is greater than that by step load. In case of harmonic load, the damping effect shows no certain tendency with respect to frequency of load. In details, the damping is effective when the frequency of harmonic load is 2 Hz, but there is no consistent tendency according to damping ratio. The dynamic response when the frequency of harmonic load is 3 Hz shows same result for undamped case as well as for damped case with 5% damping ratio. It is also noted that we can get the largest deflection for damped case with 1% damping ratio. However, there is not any damping effect when the frequency of harmonic load is greater than 4 Hz.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.37-43
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• 2005

암반의 거동을 예측하기 위해 1980년 발표된 Hoek-Brown 모델은 지속적인 개선과 더불어 수많은 문제들을 해결하기 위해 널리 사용되고 있다. 그러나 Hoek-Brown 모델의 유한요소법 등 수치해석에 대한 적용성에 관한 연구는 미미한 실정이다. 본 논문에서는 Hoek-Brown 모델을 일반적 소성론 절차에 따라 구성모델로 정식화하여 그 특징을 살펴보았고, 수치적 문제점을 유발하게 되는 항복면의 모서리부를 곡면으로 처리한 Rounded Hoek-Brown 모델을 제시하였다. 제안모델은 탄소성 구성모델로서의 요구조건들을 만족하며, 압축측에서 원래의 Hoek-Brown 모델과 동일한 항복면을 갖는다. 제안 모델을 일반적인 비선형 유한요소해석에 적용하기 위하여 제안 모델의 구성방정식을 수립하였다.