• 전산구조공학
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• 제11권1호
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• pp.179-190
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• 1998

두개의 케이블요소를 이용한 3차원 케이블망의 정적 비선형 유한요소해석기법을 제시한다. 먼저, 공간 트러스요소와 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)의 접선강도행렬과 질량행렬을 유도하는 과정을 간략히 요약한다. 지점 변위를 일으키고 자중을 받는 케이블망의 초기평형 상태를 결정하기 위하여, Newton-Raphson 반복법에 근거한 하중증분법과 현수케이블요소를 적용하는 경우에 viscous damping을 고려한 dynamic relaxation법을 제시한다. 또한 초기의 정적평형상태를 기준으로 추가하중에 대한 케이블망의 정적 비선형해석을 수행한다. 지점변위와 외력을 받는 케이블 구조에 대하여 비선형해석을 수행하고, 해석결과들을 기존의 문헌의 결과와 비교, 검토하므로써 본 논문에서 제시한 이론 및 해석방법의 타당성을 입증한다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.119-124
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• 2008

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 복합적인 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 동일조건하에서 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 함께 고려하며, 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.39-48
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• 1990

큰 동하중을 받는 낮은 아치는 큰 변형이 발생하므로 선형해석으로는 실제적으로 정확한 해석이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 낮은 원호아치의 동적 비선형 해석방법을 제시하였으며, 제시된 방법을 토대로 낮은 아치의 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 프로그램을 개발 하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 동적운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 이때 동적운동방정식의 시간적분으로 Newmark 해법을 채택하였다. 프로그램은 만재 방사형등분포하중을 받는 낮은 원호아치를 해석하여 그 결과치를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 모형해석을 통해서는 큰동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며, 아치가 낮아질수록 좌굴발생가능성이 높아짐을 알았다. 또한 여러가지 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기왕의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권5호
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• pp.619-629
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• 2017

This paper focuses on the study of complete dynamic modeling and maximum dynamic load carrying capacity computation of N-flexible links and N-flexible joints mobile manipulator undergoing large deformation. Nonlinear dynamic analysis relies on the Timoshenko theory of beams. In order to model the system completely and precisely, structural and joint flexibility, nonlinear strain-displacement relationship, payload, and non-holonomic constraints will be considered to. A finite element solution method based on mixed method is applied to model the shear deformation. This procedure is considerably more involved than displacement based element and shear deformation can be readily included without inducing the shear locking in the element. Another goal of this paper is to present a computational procedure for determination of the maximum dynamic load of geometrically nonlinear manipulators with structural and joint flexibility. An effective measure named as Moment-Height Stability (MHS) measure is applied to consider the dynamic stability of a wheeled mobile manipulator. Simulations are performed for mobile base manipulator with two flexible links and joints. The results represent that dynamic stability constraint is sensitive when calculating the maximum carrying load. Furthermore, by changing the trajectory of end effector, allowable load also changes. The effect of torsional spring parameter on the joint deformation is investigated in a parametric sensitivity study. The findings show that, by the increase of torsional stiffness, the behavior of system approaches to a system with rigid joints and allowable load of robot is also enhanced. A comparison is also made between the results obtained from small and large deformation models. Fluctuation range in obtained figures for angular displacement of links and end effector path is bigger for large deformation model. Experimental results are also provided to validate the theoretical model and these have good agreement with the simulated results.

• Coupled systems mechanics
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• 제7권2호
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• pp.111-139
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• 2018

A successful methodology for modelling controlled destruction and progressive collapse of 2D reinforced concrete frames is presented in this paper. The strategy is subdivided into several aspects including the failure mechanism creation, and dynamic motion in failure represented with multibody system (MBS) simulation that are used to jointly capture controlled demolition. First phase employs linear elasto-plastic analysis with isotropic hardening along with softening plastic hinge concept to investigate the complete failure of structure, leading to creation of final failure mechanism that behaves like MBS. Second phase deals with simulation and control of the progressive collapse of the structure up to total demolition, using the nonlinear dynamic analysis, with conserving/decaying energy scheme which is performed on MBS. The contact between structure and ground is also considered in simulation of collapse process. The efficiency of the proposed methodology is proved with several numerical examples including six story reinforced concrete frame structures.

• 전산구조공학
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• 제8권2호
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• pp.153-161
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• 1995

세계적으로 대공간 구조물의 건설은 점점 늘어나고 있으며, 이러한 증가 추세와 함께 붕괴 사고 또한 점차 늘어나고 있다. 보다 안전하고 경제적인 구조물의 구축을 위해서는 사고 및 붕괴의 원인이 정확히 규명되어야 한다. 따라서 이러한 규명을 위하여 대공간 구조물의 붕괴 메커니즘의 정확한 규명이 필요하며, 많은 연구자들에 의한 연구가 보고되고 있다. Step 하중 하에서의 동적 파괴 메커니즘은 비교적 많은 연구가 진행되어 왔으나, 주기성을 가진 동적 외력에 의한 파괴 메커니즘에 관한 연구는 거의 없는 실정이며, Step 하중하에서의 메커니즘과는 매우 다르리라 예상된다. 본 연구는 주기성을 가진 동적 외력에 의한 얕은 EP 쉘(Elliptic Paraboloidal Shell)의 동적 불안정 현상을 Fourier 스펙트럼을 이용하여 분석한다. 즉 1 자유도의 얕은 EP 쉘의 동적 좌굴 현상과 파라메트릭 공진 현상과의 상호 작용을 파악하기 위하여 비선형 응답의 연속 스펙트럼(runing spectrum)을 이용한다. 연구 결과, 동적 불안정 현상은 외력의 성질에 따라 크게 다른 메커니즘을 나타내는 것을 알 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권2호
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• pp.213-226
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• 2020

In this manuscript, static and dynamic behaviors of geometrically imperfect carbon nanotubes (CNTs) subject to different types of end conditions are investigated. The Doublet Mechanics (DM) theory, which is length scale dependent theory, is used in the analysis. The Euler-Bernoulli kinematic and nonlinear mid-plane stretching effect are considered through analysis. The governing equation of imperfect CNTs is a sixth order nonlinear integro-partial-differential equation. The buckling problem is discretized via the differential-integral-quadrature method (DIQM) and then it is solved using Newton's method. The equation of linear vibration problem is discretized using DIQM and then solved as a linear eigenvalue problem to get natural frequencies and corresponding mode shapes. The DIQM results are compared with analytical ones available in the literature and excellent agreement is obtained. The numerical results are depicted to illustrate the influence of length scale parameter, imperfection amplitude and shear foundation constant on critical buckling load, post-buckling configuration and linear vibration behavior. The current model is effective in designing of NEMS, nano-sensor and nano-actuator manufactured by CNTs.

• 한국농공학회지
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• 제42권5호
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• pp.151-159
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• 2000

Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses will into the inelastic range and the influence of geometry changes on the response is also significant in may cases. In general , the shell structures designed according to quasi-Static analysis may collapse under condition of dynamic loading. Therefore, for a more realistic prediction on the lad carrying capacity of these shell. both material and geometric nonlinear effects should be considered. In this study , the material nonlinearity effect on the dynamic response is formulated by the elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behavior of the material. Also, the geometrically nonlinear behavior is taken into account using a Total Lagrangian formulation. the reinforcing bars are modeled by the equivalent steel layer at the location of reinforcements, and Von Mises yield criteria is adopted for the steel layer behavior. Also, Drucker-Prager yield criteria is applied for the behavior of concrete. the shape imperfection of dome is assumed as 'dimple type' which can be expressed Wd1=Wd0(1-(r-a)m)n while the shape imperfection of wall is assumed as sinusoidal curve which is Wwi =Wwo sin(n $\pi$y/l). In numerical test, three cases of shape imperfection of 0.0 -5.0cm(opposite direction to loading ; inner shape imperfection)and 5cm (direction to loading : outward shape imperfection) and thickness of steel layer determined by steel ratio of 0,3, and 5% were analyzed. The effect of shape imperfection and steel ratio and behavior characteristics of perfect shape shell and imperfect shape shell are identified through analysis of above mentioned numerical test. Dynamic behaviors of dome and wall according toe combination of shape imperfection and steel ratio are also discussed in this paper.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.41-48
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• 2008

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 두 효과를 함께 고려한 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
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• 제38권5호
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• pp.74-84
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• 1996

Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range and the influence of geometric changes on the dynamic response is also significant in many cases. Therefore, both material and geometric nonlinearity effects should be considered in case that a dynamic load acts on the structure. For developing a program to analyze the dynamic response of an axisymmetric shell in this study, the material nonlinearity effect on the dynamic response was formulated by the elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behavior of the material. Also, the geometrically nonlinear behavior is taken into account using a total Lagrangian coordinate system, and the equilibrium equation of motion was numerically solved by a central difference scheme. A complete finite element program has been developed and the results obtained by it are compared with those in the references 1 and 2. The results are in good agreement with each other. As a case study of its application, the developed program was applied to a dynamic response analysis of a nuclear reinforced concrete containment structure. The results obtained from the' numerical examples are summarized as follows : 1. The dynamic magnification factor of the displacement and the stress were unrelated with the concrete strength. 2. As shown by the results that the displacement dynamic magnification factor were form 1.7 to 2.3 and the stress dynamic magnification factor from 1.8 to 2.5, the dynamic magnification factor of stress were larger than that of displacement. 3. The dynamic magnification factor of stress on the exterior surface was larger than that on the interior surface of the structure.