• Structural Engineering and Mechanics
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• 제3권2호
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• pp.163-172
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• 1995

A simple numerical method is applied to calculate the large deflection of a cantilever beam under an elastic-plastic deformation by dividing the deformed axis into a number of small segments. Assuming that each segment can be approximated as a circular arc, the method allows large deflections and plastic deformation to be analyzed. The main interests are the load-deflection relationship, curvature distribution along the beam and the length of the plastic region. The method is proved to be easy and particularly versatile. Comparisons with other studies are given.

• 대한조선학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-10
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• 1980

The nonlinear analysis of ship plating with flat bar stiffners has been carried out by the finite element method based on the load incremental approach. The large deflection analysis has been done by using the Lagrangian description. The elastoplastic analysis has been performed by adopting the flow theory of plasticity and the von Mises yield condition. The layered elements are used to show the process of yielding through the plate thickness in the elasto-plastic analysis. The following results are obtained; 1) According to the large deflection analysis, it is shown that the small deflection theory to the plate is applicable in the range of the lateral deflection-the thickness ratio $w/h{\leqq}0.3$ and ship plating in the range of $w/h{\leqq}0.5$. 2) By means of the elasto-plastic analysis, it is found that the maximum load-carrying capacity of the plate increases as much as 1.8 times of the initial yield load in the case of the simply supported condition and 2.2 times in the clamped condition. It is also shown that the maximum load-carrying capacity of ship plating increase as much as 4.3 times in the simply supported condition and 4.2 times in the clamped condition. This method would be applied and extended to solve combined nonlinear problems which involve both material nonlinearity and geometric nonlinearity.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제3권5호
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• pp.463-474
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• 1995

When a tubular cantilever beam is loaded by a dynamic force applied transversely at its tip, the strain hardening of the material tends to increase the load carrying capacity and local buckling and cross-sectional overlization occurring in the tube section tends to reduce the moment carrying capacity and results in structural softening. A theoretical model is presented in this paper to analyze the deformation of a tubular beam in a dynamic response mode. Based on a large deflection analysis, the hardening/softening M-${\kappa}$ relationship is introduced. The main interest is on the curvature development history and the deformed configuration of the beam.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.41-49
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• 1993

2차원 곡선보요소를 이용하여 대변형효과 및 탄소성거동을 고려한 유한요소법을 제시한다. Total Lagrangian 방법을 적용하며, 보요소는 평면응력요소로부터 유도된다. 또한, 임의의 단면을 갖는 평면뼈대 구조의 탄소성 해석을 수행하기 위하여 layered approach를 사용한다. 비선형 유한요소해석은 하중증분 또는 변위증분법을 적용한다. 본 연구에서 제안한 보요소의 거동과 정확도를 검증하기 위하여, 다른 문헌의 결과와 본 연구의 결과를 비교 분석한 해석예제를 제시한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권6호
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• pp.705-726
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• 2014

In general, cylindrically curved plates are used in ships and offshore structures such as wind towers, spa structures, fore and aft side shell plating, and bilge circle parts in merchant vessels. In a number of studies, it has been shown that curvature increases the buckling strength of a plate under compressive loading, and the ultimate load-carrying capacity is also expected to increase. In the present paper, a series of elastic and elastoplastic large deflection analyses were performed using the commercial finite element analysis program (MSC.NASTRAN/PATRAN) in order to clarify and examine the fundamental buckling and collapse behaviors of curved plates subjected to combined axial compression and lateral pressure. On the basis of the numerical results, the effects of curvature, the magnitude of the initial deflection, the slenderness ratio, and the aspect ratio on the characteristics of the buckling and collapse behavior of the curved plates are discussed. On the basis of the calculated results, the design formula was developed to predict the buckling and ultimate strengths of curved plates subjected to combined loads in an analytical manner. The buckling strength behaviors were simulated by performing elastic large deflection analyses. The newly developed formulations were applied in order to perform verification analyses for the curved plates by comparing the numerical results, and then, the usefulness of the proposed method was demonstrated.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권1호
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• pp.27-33
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• 2009

압축하중 및 횡하중의 조합하중을 받는 연속 보강판넬의 좌굴강도 및 최종강도의 평가는 선체구조 안정성을 재고하는데 아주 중요한 요소이다. 예를들면, 선박의 공창 상태에서 선체외판은 수압하중에 의해서 파생되는 횡방향 면내 압축하중과 선체외판에 작용하는 횡하중은 대표적인 하중 성분이다. 지금까지의 대부분의 연구 결과들은 실험테스트 및 이론석인 접근 그리고 수치계산 방법에 의해서 수행되었으며, 단일 판 또는 보강판의 조합하중에 대한 많은 업적들이 있다. 그러나, 이들 중 대부분의 연구는 종방향 면내 압축하중과 횡하중에 의한 연구결과가 대부분이며, 횡방항 면내 압축하중과 횡하중에 대한 결과들은 상대적으로 많지가 않다. 게다가 이전의 연구들은 주고 네변 단순지지된 판부재를 고려하였으나, 실제의 구조를 고려해보면, 횡방향 프레임과 종방향 거더들이 교차되어 있는 보강 판넬 구조이다. 본 연구는, 3척의 실적선에서 얻은 이중저 판넬 모델을 적용하고, 횡하중의 크기를 변수로 한 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 이러한 여러 가지 수치 해석을 통하여, 횡하중의 크기 변화에 대한 영향과 횡방향 압축하중이 작용하는 붕괴 매커니즘에 대해서 고찰하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권3호
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• pp.271-279
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• 2007

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재의 하중분담 능력 혹은 최종강도 평가는 선체구조의 합리적인 설계 및 구조의 안정성 평가에 있어서는 아주 중요하다. 또한, 선체구조를 구성하고 있는 구조요소들은 작용외력에 대하여 개별적으로 작용하지 않으며 전체적으로 연속거동을 하게 된다. 실제 선박에서의 붕괴형태 중 한가지는 종방향 굽휨에 의해서 갑판 혹은 선저부에 좌굴 및 소성붕괴이다. 그래서, 합리적인 설계에서는 이러한 급작스런 붕괴형태를 방지하기 위하여 좌굴 및 소성붕괴 거동을 파악하는 것이 아주 중요하며, 실제 선박에서는 갑판부와 선저부에서는 하중분담 능력을 증가시키기 위하여 여러개의 종보강재를 가진 보강판 구조의 설계를 하게 된다. 본 연구에서는 선체 판넬구조의 모델링 방법에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석 모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며 유한요소해석 모델링 시 3가지 단면형상에 대해 각각 6가지 서로 다른 해석모델을 적용하였으며, 이때 보강재의 단면형상을 변화하였다. 본 연구의 목적은 압축하중이 작용하는 선체 보강판구조에서 해석영역에 대한 좌굴 및 최종강도 거동의 특성을 분석하였다.