• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.74-79
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• 2008

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 저속충격을 받는 복합적층판(Graphite/Epoxy)의 충격과도응답을 조사한다. 판의 대처짐을 고려한 von-Karman 이론에 Mindlin의 전단변형 효과와 회전관성 효과를 포함한 비선형 이론을 도입한다. 과도응답의 수렴은 정적만입실험을 통해 얻은 접촉법칙을 사용하며, 다양한 복합적층판의 두께 변화에 따른 접촉력, 변위응답, 변형률 등을 조사하여 비교 분석한다.

• Composites Research
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• 제13권5호
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• pp.18-30
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• 2000

일축방향 섬유강화 복합재료 C링의 최적설계를 위하여, 이의 점 하중 하에서의 점탄성적 하중완화거동을 해석하였다. 이를 위하여 곡선보의 굽힘 이론을 이용하여 탄성학적 처짐과 굽힘 강성의 해석을 수행한 후 상당원리(correspondence theorem)를 이용하여 점탄성학적 하중완화 거동을 해석하였다. 일축방향 섬유강화 복합재료의 직교이방성 뿐만 아니라 복합재료의 인장강성과 압축강성의 차이에서 기인하는 비대칭물성도 함께 고려하였다. 그 결과 C링의 단면의 두께가 반지름에 비해 충분히 작은 보라면 보이론만으로도 정확하게 곡선보를 해석할 수 있고 하중완화 이론값 또한 실험값과 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제30권11호
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• pp.881-890
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• 1993

MAS system has narrow sintering temp. range due to the liquid phae sintering and thereby densify rapidly. And especially, its poor mechanical properties limitedthe industrial application. In this study, the improvement of mechanical properties and densification is suggested by the consideration of the toughening mechanisms and isolated pore generation mechanism which is derived by the liquid phase sintering theory in 3Y-TZP added composites. After Pressureless sintering up to 140$0^{\circ}C$ for 5hr, the dihedral angle and contact angle are analyzed by the observation of microstructure. As a result of microstructure analysis, the sintering stage of the specimen sintered for 5hr is analyzed as solid-skeleton stage. And the isolated pore generation mechanisms are considered as (1) The swelling of the liquid phase is predominent due to the facts that dihedral angle is larger than 60$^{\circ}$, contact angle is large and that liquid volume fraction is smaller than 10%. (2) The porous characteristics of the MAS system is also suggested as: the SiO2-rich liquid film is firstly formed at the srface and therefore this reduces the contiguity of the pore, which induces the isolated pore. The strength and fracture toughness increased with the addition of 3Y-TZP and the main fracture toughness improvement mechanisms are analyzed as the crack deflection.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.147-161
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• 2023

Based on the ideas of variational differential quadrature (VDQ) and finite element method (FEM), a numerical approach named as VDQFEM is applied herein to study the large deformations of plate-type structures under static loading with arbitrary shape hole made of functionally graded graphene platelet-reinforced composite (FG-GPLRC) in the context of higher-order shear deformation theory (HSDT). The material properties of composite are approximated based upon the modified Halpin-Tsai model and rule of mixture. Furthermore, various FG distribution patterns are considered along the thickness direction of plate for GPLs. Using novel vector/matrix relations, the governing equations are derived through a variational approach. The matricized formulation can be efficiently employed in the coding process of numerical methods. In VDQFEM, the space domain of structure is first transformed into a number of finite elements. Then, the VDQ discretization technique is implemented within each element. As the last step, the assemblage procedure is performed to derive the set of governing equations which is solved via the pseudo arc-length continuation algorithm. Also, since HSDT is used herein, the mixed formulation approach is proposed to accommodate the continuity of first-order derivatives on the common boundaries of elements. Rectangular and circular plates under various boundary conditions with circular/rectangular/elliptical cutout are selected to generate the numerical results. In the numerical examples, the effects of geometrical properties and reinforcement with GPL on the nonlinear maximum deflection-transverse load amplitude curve are studied.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권1호
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• pp.13-22
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• 2024

The nonlinear snap-through buckling of functionally graded (FG) carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) curved tubes is analytically investigated in this research. It is assumed that the FG-CNTRC curved tube is supported on a three-parameter nonlinear elastic foundation and is subjected to the uniformly distributed pressure and thermal loads. Properties of the curved nanocomposite tube are distributed across the radius of the pipe and are given by means of a refined rule of mixtures approach. It is also assumed that all thermomechanical properties of the nanocomposite tube are temperature-dependent. The governing equations of the curved tube are obtained using a higher-order shear deformation theory, where the traction free boundary conditions are satisfied on the top and bottom surfaces of the tube. The von Kármán type of geometrical non-linearity is included into the formulation to consider the large deflection in the curved tube. Equations of motion are solved using the two-step perturbation technique for nanocomposite curved tubes which are simply-supported and clamped. Closed-form expressions are provided to estimate the snap-buckling resistance of FG-CNTRC curved pipes rested on nonlinear elastic foundation in thermal environment. Numerical results are given to explore the effects of the distribution pattern and volume fraction of CNTs, thermal field, foundation stiffnesses, and geometrical parameters on the instability of the curved nanocomposite tube.

• Composites Research
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• 제17권3호
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• pp.29-37
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• 2004

본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 정지 비행 시 복합재 무베어링 로우터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로우터 시스템은 유연보, 토오크 튜브, 피치 링크, 그리고 메인 블레이드로 구성된다. 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 플랩 굽힘, 리드-래그 굽힘, 비틀림 그리고 축 방향 변형의 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 또한, 유연보를 복합재료 적층판으로 구성된 비틀림에 유연한 직사각형 단면을 갖는 보로 모델링 하여, 1차원 보 해석에 필요한 유효 단면 상수를 얻었다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's principle)를 이용하여 얻었다. 공력 탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 p-k 방법을 이용하였으며, 유연보의 적층각과 적층 순서에 따른 구조적 연성이 무베어링 로우터 시스템의 공란성 안정성에 미치는 영향을 알아보았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.161-167
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• 2001

RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험은 하중-변위곡선 형상이 불규칙하고 안정된 균열 발생 후 최종 균열이 발생하기 때문에 정확한 파괴인성을 구하는 것은 어렵다. 그러나 디스크 시험은 균열개시하중만 알면 쉽게 파괴인성을 구할 수 있다. 따라서, RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험보다 파괴인성 계산의 편리함을 보이기 위해 중앙에 노치가 있는 고강도 콘크리트 디스크를 실험하여 실험결과와 유한요소해석에 의한 결과를 비교하였다. 또한 실험에 의한 파괴 포락선과 이론에 의한 파괴 포락선도 비교하였으며, 콘크리트 강도수준에 따른 파괴특성의 차이를 나타내었다. 본 연구의 결과는 다음과 같다 유한요소해석과 실험결과를 비교해 볼 때, 최대 원주방향 인장응력 이론을 적용한 유한요소해석은 실험결과와 좋은 일치를 보였다. 그리고 콘크리트의 강도수준에 따른 파괴특성의 차이는 균열개시하중과 파괴인성 등에 영향을 끼치지만 최종 균열전파각의 변화에는 큰 영향이 없었다. 또한, 최대 원주방향 인장응력이론에 의한 파괴 포락선과 실험에 의한 포락선이 일치하지 않는 이유는 콘크리트에서 혼합모드와 면내전단모드(모드 II) 파괴를 유발하는 데 필요한 에너지량이 크기 때문이라고 판단된다

• Steel and Composite Structures
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• 제34권2호
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• pp.261-277
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• 2020

The main objective of this research paper is to consider vibration analysis of vacancy defected graphene sheet as a nonisotropic structure via molecular dynamic and continuum approaches. The influence of structural defects on the vibration of graphene sheets is considered by applying the mechanical properties of defected graphene sheets. Molecular dynamic simulations have been performed to estimate the mechanical properties of graphene as a nonisotropic structure with single- and double- vacancy defects using open source well-known software i.e., large-scale atomic/molecular massively parallel simulator (LAMMPS). The interactions between the carbon atoms are modelled using Adaptive Intermolecular Reactive Empirical Bond Order (AIREBO) potential. An isogeometric analysis (IGA) based upon non-uniform rational B-spline (NURBS) is employed for approximation of single-layered graphene sheets deflection field and the governing equations are derived using nonlocal elasticity theory. The dependence of small-scale effects, chirality and different defect types on vibrational characteristic of graphene sheets is investigated in this comprehensive research work. In addition, numerical results are validated and compared with those achieved using other analysis, where an excellent agreement is found. The interesting results indicate that increasing the number of missing atoms can lead to decrease the natural frequencies of graphene sheets. It is seen that the degree of the detrimental effects differ with defect type. The Young's and shear modulus of the graphene with SV defects are much smaller than graphene with DV defects. It is also observed that Single Vacancy (SV) clusters cause more reduction in the natural frequencies of SLGS than Double Vacancy (DV) clusters. The effectiveness and the accuracy of the present IGA approach have been demonstrated and it is shown that the IGA is efficient, robust and accurate in terms of nanoplate problems.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권6호
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• pp.779-789
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• 2022

This work presents a non-linear cylindrical bending analysis of functionally graded plate reinforced by single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in thermal environment using a simple integral higher-order shear deformation theory (HSDT). This theory does not require shear correction factors and the transverse shear stresses vary parabolically through the thickness. The material properties of SWCNTs are assumed to be temperature-dependent and are obtained from molecular dynamics simulations. The material properties of functionally graded carbon nanotube-reinforced composites (FG-CNTCRs) are considered to be graded in the thickness direction, and are estimated through a micromechanical model. The non-linear strain-displacement relations in the Von Karman sense are used to study the effect of geometric non-linearity and the solution is obtained by minimization of the total potential energy. The numerical illustrations concern the nonlinear bending response of FG-CNTRC plates under different sets of thermal environmental conditions, from which results for uniformly distributed CNTRC plates are obtained as benchmarks.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.491-499
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• 2002

직교이방성 적층평판해석을 위해 퇴화 쉘요소에 기초를 둔 p-version 유한요소법이 제안되었다. 이 모델의 비선형 정식화과정에서 기하비선형의 경우 von Karman의 대변형-소변형률 가정을 설명하기 위해 Total Lagrangian 방법이 채택되었으며, 재료비선형의 경우 Huber-Mises의 항복기준과 변형률경화 항복함수에 근거를 둔 Prandtl-Reuss 유동법칙이 사용되었다. 재료모델은 이방성을 표현하는 매개변수에 의해 이방겅재료를 고려할 수 있도록 하였다. 적층평판이론으로는 전단변형 효과를 고려할 수 있는 등가단출이론(ESL Theory)에 기초를 두었기 때문에 두 적층간 계면에서의 전단변형률은 연속이라는 조건을 갖게된다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되었으며 형상함수의 차수는 1차에서 10차까지 변화시킬 수 있다. 또한, Causs-Lobatto 수치적될법을 사용하기 때문에 기존의 가우스 적분점에서 계산되던 응력값은 이 적분법의 적분점이 절점에 위치하므로 절점에서 바로 응력값이 산출되도록 하였다 극한하중 수렴성, 비선형 효과, 소성역의 형상 등의 비교관점을 통해 p-version 유한요소 모델의 적정성을 보이고자 하였다.