• Steel and Composite Structures
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• 제50권6호
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• pp.705-720
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• 2024

Analyzing the collapse behavior of thin-walled steel structures holds significant importance in ensuring their safety and longevity. Geometric imperfections present on the surface of metal materials can diminish both the durability and mechanical integrity of steel shells. These imperfections, encompassing local geometric irregularities and deformations such as holes, cavities, notches, and cracks localized in specific regions of the shell surface, play a pivotal role in the assessment. They can induce stress concentration within the structure, thereby influencing its susceptibility to buckling. The intricate relationship between the buckling behavior of these structures and such imperfections is multifaceted, contingent upon a variety of factors. The buckling analysis of thin-walled steel shell structures, similar to other steel structures, commonly involves the determination of crucial material properties, including elastic modulus, shear modulus, tensile strength, and fracture toughness. An established method involves the emulation of distributed geometric imperfections, utilizing real test specimen data as a basis. This approach allows for the accurate representation and assessment of the diversity and distribution of imperfections encountered in real-world scenarios. Utilizing defect data obtained from actual test samples enhances the model's realism and applicability. The sizes and configurations of these defects are employed as inputs in the modeling process, aiding in the prediction of structural behavior. It's worth noting that there is a dearth of experimental studies addressing the influence of geometric defects on the buckling behavior of cylindrical steel shells. In this particular study, samples featuring geometric imperfections were subjected to experimental buckling tests. These same samples were also modeled using Finite Element Analysis (FEM), with results corroborating the experimental findings. Furthermore, the initial geometrical imperfections were measured using digital image correlation (DIC) techniques. In this way, the response of the test specimens can be estimated accurately by applying the initial imperfections to FE models. After validation of the test results with FEA, a numerical parametric study was conducted to develop more generalized design recommendations for the stainless-steel shell structures with the initial geometric imperfection. While the load-carrying capacity of samples with perfect surfaces was up to 140 kN, the load-carrying capacity of samples with 4 mm defects was around 130 kN. Likewise, while the load carrying capacity of samples with 10 mm defects was around 125 kN, the load carrying capacity of samples with 14 mm defects was measured around 120 kN.

• 대한정형외과학회지
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• 제54권1호
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• pp.37-44
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• 2019

목적: 슬관절 주위 악성 골연부 종양 치료 시 종양의 도약전이나 슬관절 내 침범, 종양인공관절 치환술 후 반복적 감염 치료를 위한 인접골 절제, 국소재발 및 기계적 파괴가 발생한 경우 슬관절 상하부 전치환술은 하지와 슬관절 기능을 보존하는 한 방법이다. 이 중 반복된 감염 치료를 위해 슬관절면 반대측 골까지 절제 후 한시적 슬관절 고정술을 한 환자에서 가동관절로 재치환술 시 적응증, 합병증, 치환물의 생존율에 대하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 본 연구는 슬관절 상하부 전치환술 환자 34예 중 슬관절 주위 종양인공관절 치환술 후 반복적인 감염으로 슬관절면 반대측 골까지 절제한 후 한시적 슬관절 고정술이 불가피했던 13예를 대상으로 하였다. 진단, 원발병소의 위치, 슬관절 상하부 전치 환술을 받기 전까지 수술 횟수 및 기간, 재 재건술 후 치환물의 생존율, 합병증, 기능적 결과를 분석하였다. 결과: 슬관절 상하부 종양인공관절 치환물의 Kaplan-Meier 법에 의한 5, 10년 생존율은 각각 69.0%±12.8%, 46.0%±20.7%였다. 총 13예 중 6예(46.2%)에서 주 합병증이 발생하여 3예는 내고정물을 제거 후 슬관절 고정술을, 2예는 내고정물의 부분교체를, 나머지 1예는 감염된 육아조직만 제거하였다. 최종 추시상 가동관절을 유지한 10예의 Musculoskeletal Tumor Society 기능평가 점수는 평균 24.6점(21-27점)이었다. 슬관절 상하부 종양인공관절 치환술이 실패하여 슬관절 고정술로 재치환 한 3예의 기능평가 평균 점수는 12.3점(12-13점)이었다. 가동관절을 유지한 10예의 슬관절 가동 범위는 평균 67°였다(0°-100°). 슬관절 능동적 신전제한은 평균 48° (20°-80°)였다. 결론: 슬관절 주위 종양인공 치환술 후 반복적인 감염으로 슬관절면 반대측 골까지 절제 후 한시적 슬관절 고정술이 불가피했던 환자에서 슬관절 상하부 종양인공관절 치환술은 합병증의 위험성은 높으나 슬관절 고정술에 비해 기능적 결과가 월등하므로 시도할 가치가 있는 술식이다. 고정된 슬관절을 가동관절로 치환 시 반흔 조직을 철저히 제거하고 연부조직을 확보하여 종양인공관절을 삽입 후 굴곡 및 신전이 가능할 정도의 공간을 확보하는 것이 술식의 성공에 중요하다고 생각된다.