• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.69-77
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• 2000

본 논문에서는 크기가 일정한 비증분 하중과 크기가 커서 증분이론을 사용해야만 하는 증분하중이 동시에 가해지는 구조물의 비선형 해석을 위한 수정 호길이법을 제시한다. 수정된 호길이법에서는 비선형 계산을 수행할 때 증분하중에 의한 변위와 비증분 하중에 의한 변위를 구분하여 처리하게 된다. 제안된 방법의 타당성은 내압, 외압 및 압축하중을 받는 쉘 구조물의 비선형 거동에 대한 기존 결과와의 비교를 통해 검토하였다. 또한 비증분 하중과 증분하중이 함께 가해지는 대표적인 경우로서, 일정 횡압력과 축방향 증분 압축하중을 동시에 받는 쉘 구조물의 비선형 좌굴거동에 대한 인자연구를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.537-544
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• 2003

This paper deals with stress corrosion cracking behavior of high strength steel exposed to marine environments. The objective is to determine the time to failure as a function of hydrogen concentration and tensile stress in the wires. A crack growth curve is modeled using finite element method (FEM) program. The coupled hydrogen diffusion-stress analyses of SCC were programmed separately. The first part is calculating stress and stress intensity /sup 1)/factor of a cylindrical shell, prestressing tendon or suspension bridge wires, from the initiation of cracks to rupture. Virtual crack extension method, contour integral method, and crack tip elements are used for the calculation of stresses in front of the crack tip. Comparisons of the result show a good agreement with the analytical equations and wire tests. The second part of the study deals with the programming of hydrogen diffusion, affected by hydrostatic stress, calculated at the location of boundary of plastic area around the crack tip. The results of paper can be used in the design and management of prestressed structures, cable stayed and suspension bridges. Time dependent correlated parallel reliabilities of a cable, composed of 36 wires, were evaluated by the consideration of the deterioration of stress corrosion cracking.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권5호
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• pp.533-547
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• 2018

In this paper the time-dependent creep analysis of a thick-walled FG cylinder with finite length subjected to axisymmetric mechanical and thermal loads are presented. First order shear deformation theory (FSDT) is used for description of displacement components. Inner and outer temperatures and outer pressure are considered as thermo-mechanical loadings. Both thermal and mechanical loadings are assumed variable along the axial direction using the sinusoidal distribution. To find temperature distribution, two dimensional heat transfer equation is solved using the required boundary conditions. The energy method and Euler equations are employed to reach final governing equations of the cylinder. After determination of elastic stresses and strains, the creep analysis can be performed based on the Yang method. The results of this research indicate that the boundaries have important effects on the responses of the cylinder. The effect of important parameters of this analysis such as variable loading, non-homogeneous index of functionally graded materials and time of creep is studied on the behaviors of the cylinder.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.205-213
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• 1987

본 논문에서는 비압축 선형 점탄성재료를 원통체로 모델화하여 열하중에 대한 거동을 점유적 시간증분과정을 적용하여 수치해를 제시하고 원통체를 제작실험하여 변 형과 비파괴검사를 통해 측정하여 비교검토하였다. 또한 이론적 수치해와 시편과의 안전율을 각 파괴기준(failure criteria)에 적용하여 비파괴검사결과와 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권5호
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• pp.527-536
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• 2018

The free vibration frequency responses of the graded flat and curved (cylindrical, spherical, hyperbolic and elliptical) panel structures investigated in this research considering the rectangular and tilted planforms under unlike temperature loading. For the numerical implementation purpose, a micromechanical model is prepared with the help of Voigt's methodology via the power-law type of material model. Additionally, to incur the exact material strength, the temperature-dependent properties of each constituent of the graded structure included due to unlike thermal environment. The deformation kinematics of the rectangular/tilted graded shallow curved panel structural is modeled via higher-order type of polynomial functions. The final form of the eigenvalue equation of the heated structure obtained via Hamilton's principle and simultaneously solved numerically using finite element steps. To show the solution accuracy, a series of comparison the results are compared with the published data. Some new results are exemplified to exhibit the significance of power-law index, shallowness ratio, aspect ratio and thickness ratio on the combined thermal eigen characteristics of the regular and tilted graded panel structure.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권10호
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• pp.701-708
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• 2022

압축력을 받는 발사체의 추진제 탱크 구조는 좌굴에 의한 파손이 발생할 위험이 크다. 탱크 구조와 같이 두께가 얇고 반지름이 큰 대형 경량 구조물은 제작 과정이 어렵고 복잡하므로 시험 후 사용을 위해 비파괴적 시험법을 이용한 좌굴 하중 예측이 요구된다. 압축 하중-고유 진동수와의 관계를 이용하여 좌굴 하중을 예측하는 Vibration Correlation Technique(VCT)에 관한 많은 연구가 수행되었으나 좌굴 하중을 정확히 예측하기 위하여 큰 압축 하중을 필요로 하는 시험이 요구되었고 구조물의 내부 압력이 증가됨에 따라 예측 정확도가 현저히 떨어지는 경향을 보였다. 본 논문에서는 내압 증가에 따라 예측 정확도가 저하되는 경향과 원인을 분석하고 유한요소해석 결과와 압축 시험 결과를 혼합한 VCT를 제안하여 시험 후 추진제 탱크의 사용이 가능할 정도의 낮은 압축 하중 시험 값에서도 좌굴 하중 예측 정확도를 증대시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에 의한 좌굴 예측값은 실제 좌굴 시험 값과 매우 잘 일치하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.15-25
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• 1993

복합재료를 효과적으로 사용하기 위하여 복합재료 구조물의 설계기준 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 금속 셀의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함의 영향과 탄성임계좌굴응력을 근거로 한 녹다운계수(Knock-down factor)를 정의하는 것이 중요한 과정이나 복합재료 쉘의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함에 대한 민감도가 거의 연구되어 있지 않은 실정이다. 복합재료 쉘의 좌굴거동에 영향을 주는 설계변수는 많기 때문에, 쉘의 설계시 이 변수들로 인한 초기 결함 민감도를 분석하기 위하여 많은 실험을 필요로 하고 있으며 실험 이외의 다른 방법으로서는 이미 검증된 수치모델을 사용하는 것이다. 본 논문에서는 복합재료 쉘요소를 개발하는데 사용된 이론을 요약, 정리 하였으며 수치예제를 통하여 본 연구에서 제안한 쉘요소의 정확성을 검증하였다. 그리고 축방향으로 압축을 받는 GFRP 곡선형 판넬의 설계시 고려해야 하는 각 변수들을 다양하게 변화시키면서 좌굴거동에 미치는 영향을 유한요소 모델링에 의해 고찰하였다. 방법으로서 초기 결합 및 두께의 진폭을 고려한 비선형 해석과 고유치 해석을 수행하였으며 이 결과를 이용하여 녹다운 계수를 산출하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제3권4호
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• pp.274-285
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• 2011

The supercavitating vehicle is an underwater vehicle that is surrounded almost completely by a supercavity to reduce hydrodynamic drag substantially. Since the cruise speed of the vehicle is much higher than that of conventional submarines, the drag force is huge and a buckling may occur. The buckling phenomenon is analyzed in this study through static and dynamic approaches. Critical buckling load and pressure as well as buckling mode shapes are calculated using static buckling analysis and a stability map is obtained from dynamic buckling analysis. When the finite element method (FEM) is used for the buckling analysis, the solver requires a linear static solver and an eigenvalue solver. In this study, these two solvers are integrated and a consolidated buckling analysis module is constructed. Furthermore, Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is combined in the buckling analysis module to perform a design optimization computation of a simplified supercavitating vehicle. The simplified configuration includes cylindrical shell structure with three stiffeners. The target for the design optimization process is to minimize total weight while maintaining the given structure buckling-free.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.9-15
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• 2010

본 논문에서는 압전복합재 작동기가 표면에 부착된 Hull 구조물의 유한요소모델을 구성하여 동적 특성을 고찰하였으며, 구조물의 진동제어 특성을 평가하였다. Hull 구조물은 양 끝이 닫혀있는 실린더형 쉘 구조물을 고려하였으며, 항공기 동체나 잠수함과 같은 수중 구조물 등의 간단한 모델로 사용될 수 있다. 구조물의 진동제어를 위해 최근 NASA Langley 연구소에서 개발된 압전복합재인 Macro-Fiber Composite(MFC)를 적용하였다. MFC는 압전세라믹 섬유를 이용하여 유연성을 향상시키고, 맞물림 전극을 적용하여 면내 방향에서 큰 압전효과를 구현할 수 있도록 하였다. 유한요소모델을 바탕으로 구조물의 지배방정식을 도출하였으며, 동적 특성을 해석하여 실제 제작된 구조물의 실험결과와 비교 검증하였다. 최적제어 알고리즘을 구성하여 구조물의 진동제어 성능을 평가하였으며, 효과적으로 구조물의 진동을 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.262-267
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• 2017

LNG 운반선용 구형 탱크의 제작을 위해서는 탱크의 크기에 따라 별도의 공장 설비가 필요하며 시설 투자의 한계로 인해 현실적으로 조선소에서 다양한 크기의 완전 구형 LNG 탱크를 제작하는 것은 매우 어려운 일이다. 다양한 용량의 LNG 탱크 제작을 위해서는 기존 구형 탱크의 중앙부에 원통 형태의 확장부를 삽입하여 적재 용량을 키우는 방법이 효과적이다. 본 연구에서는 원통 확장부를 갖는 구형 LNG 탱크에 대하여 수평 가속도에 의한 동적 압력분포 산출식을 유도하였다. 본 논문에서 유도한 압력 분포 산출식을 이용함으로써 원통 확장부를 갖는 구형 탱크를 화물창 형식으로 하는 LNG 운반선의 구조설계 시 구조 안전성 평가를 위한 동적 설계하중을 간편하게 구하여 해석에 적용할 수 있다. 또한, 이미 개발되어 있는 원통 확장부를 갖는 구형 LNG 탱크의 정적 하중에 대한 설계하중 산출식과 결합함으로써 정적 및 동적하중을 모두 고려한 정도 높은 간이해석법의 개발이 가능하며, 이를 통해 초기 견적 시 많은 시간과 비용을 소요하는 유한요소 해석을 대신하여 짧은 시간에 정도 높은 물량 산출이 가능할 것으로 기대된다.