• Journal of Welding and Joining
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• 제22권4호
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• pp.73-81
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• 2004

Failure mechanisms of welded joints under fatigue loads are interpreted that multiple collinear surface cracks initiating randomly along the weld toes propagate under the mutual interaction and coalescence of adjacent two cracks. To estimate fatigue crack propagation life for three types of the representative welded joints, i.e. non-load carrying cruciform, cover plate and longitudinal stiffener joint, the stress intensity factors at the front of the surface cracks have to be calculated, which are influenced strongly by the geometry of attachments, weld toes and the crack shapes. For the effective calculation of the stress intensity factors the Mk-factor was introduced which can be derived by a parametric study performed by FEM considering influence of the geometrical effects. The fatigue life of the cruciform joint was estimated by using the Mk-factors and the method considering the propagation mechanisms of the multiple surface cracks. Analysis results for the fatigue life had a good agreement with that of experiment.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.123-127
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• 2013

본 논문에서는 해상풍력발전터빈의 기초형식 중 하나인 버켓기초의 관입시 발생할 수 있는 좌굴거동에 대한 연구를 수행하였다. 유한요소를 사용하여 대상구조물을 모델링하고 현재 설계기준의 기본인 원통형 쉘의 좌굴거동을 해석하여, Batdorf의 계수에 따라 설계기준에 제시된 식과 비교하여 모델의 검증을 수행하였다. 검증된 해석 모델을 바탕으로 인접한 지반의 영향 및 하중조건을 적용하고 종방향보강재와 관입깊이가 좌굴성능에 미치는 영향을 평가하였다. 평가결과 종방향보강재의 적용은 특정영역에서 좌굴강도를 크게 증가시키고 인접한 지반의 영향은 관입에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권4호
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• pp.281-289
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• 2017

현재의 AASHTO LRFD 및 Eurocode 3 기준은 수평보강 플레이트거더의 휨강도를 과소 평가하는 것으로 나타났다. 이는 웨브보강으로 인한 웨브-플랜지 상호작용을 적절히 고려치 않는 것에 그 원인이 있다. 즉, 웨브 보강 시 압축플랜지의 회전을 구속하는 효과가 증가하여 압축플랜지의 좌굴강도가 증가한다. 또한 압축플랜지와 수평보강재가 웨브의 회전을 구속함으로써 웨브의 일정 영역이 항복강도에 도달하게 된다. 본 연구에서는 수평보강재로 1단 보강된 플레이트 거더에 대해 압축플랜지의 좌굴강도 증가와 웨브의 실제 응력분포를 고려하여 휨강도를 합리적으로 평가하기 위한 모델을 제안하였다. 일반강(SM490) 및 고강도강(HSB800) 플레이트거더에 대해 비선형해석으로부터 휨강도를 평가하고 본 제안 모델의 적용성을 분석하였다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.369-374
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• 2016

본 연구에서는 굽힘-비틀림 커플링(bend-twist coupled, BTC) 설계개념을 적용한 10 MW급 복합재 풍력 블레이드의 구조 최적 설계를 수행하였다. BTC 설계개념은 동적 하중 상황에서 블레이드의 굽힘과 비틀림 거동 사이의 연동을 유도하여, 단면 받음각 변화에 의한 수동적인 적응 하중저감이 가능하다. 인자연구를 통해 최적의 BTC 설계인자를 추출하여 블레이드 구조설계에 적용하였다. BTC 개념이 동적 하중 감소에 미치는 영향을 가늠하기 위해 블레이드 루트 부에서의 피로등가하중을 계산한 결과, BTC 개념이 적용된 블레이드를 적용한 경우 피로등가하중이 2-3% 정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. BTC 효과를 시험적으로 검증하기 위해 1:29 비율의 블레이드 stiffener 축소모델을 제작하였으며, 정하중 시험을 통해 처짐 거동 시 끝단에서의 비틀림을 측정하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.118-131
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• 1995

수중폭발을 받게 되는 해군 함정이나 충격하중을 받게 되는 초고속선의 구조에 대한 내충격 파손해석을 거시해석(global or macro analysis)과 미시해석(fine or micro analysis)의 두 단계로 나누어 수행하였다. 거시해석은 이중근사기법(DAA : Doubly Asymptotic Approximation)을 이용하였다. 심한 충격하중을 받는 구조는 주로 세 가지 파괴모드를 나타내는데 이는 충격후기에 주로 나타나는 동소성좌굴(Dynamic plastic buckling)에 기인하는 소성대변형과 충격초기에 주로 나타나는 인장 파괴(Tensile tearing failure)와 횡전단파괴(Transverse shear failure)가 있다. 본 논문의 미시해석에서는 잠수구조의 종보강재에 충격압력이 가해진 경우에 대하여 응력파(stress wave)의 파급과 이 응력파와 균열과의 상호작용에 의한 동적응력강도계수 $K_I(t)$의 계산함으로써 인장 파괴모드(Tensile tearing failure mode)해석을 수행하였다. 특히, 동적응력강도계수 $K_I(t)$의 계산에 있어서 실험적 방법으로 널리 사용되는 shadow optical method of caustic로부터 개발된 numerical caustic method를 사용하였다. 본 논문의 충격파손해석 수치 예로서 해석모델을 완전잠수주상체로 잡고 거시해석을 수행한 후 이로부터 구한 충격압력을 입력자료로 하여 종보강재에 대하여 미시해석을 수행하였다.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2011년도 특별논문집
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• pp.117-126
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• 2011

The buckling assessment of plate panels described in common structural rules (CSR) is to be determined according to the buckling utilization factor with hull girder stresses calculated on net hull girder sectional properties. As the thickness requirement for the buckling assessment of plate panels is not explicitly given in CSR, a lot of time is spent to find the proper thickness of plate panels until reaching to an allowable buckling utilization factor. In this study, in order to reduce time and cost, the thickness requirement of plate panels satisfying buckling assessment was derived. The structural design system included with the thickness requirement for buckling assessment was developed. The system is called as Oil-tanker Automated Structural Investigation System (OASIS). The design result of longitudinal strength members using OASIS was verified by Nauticus Hull which is the rule scantling software of DNV. Finally, optimum design of a double hull tanker for the minimum weight using OASIS was presented.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.125-129
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• 2002

Authors had developed the model for the fatigue life assessment of welded details considering residual stress and its relaxation. The model consists of three ingredients; a hot-spot stress approach, a residual stress relaxation, and an equivalent stress. The equivalent stress is induced by stress ranges and the ratios between the applied mean stresses and the ultimate stress of material. Once being tuned with two specific fatigue tests by using load carrying cruciform joint, this model can be applied to many kinds of welded details which structural stress concentration factors are different from each other. This paper reports the application of the proposed model for various welded details including cover plate, longitudinal stiffener, gusset and side attachment. From the investigation of predicted results by using the proposed model it was shown that the ambiguous fatigue characteristics of the various details influenced widely by the welding residual stress are clarified, and also the model could be applied to assess fatigue life of general welded structures.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권7호
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• pp.977-985
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• 2004

An evaluation of fatigue life of welded components is complicated due to various geometrically complex welding details and stress raisers in vicinity of weld beads, ego under cuts, overlaps and blow holes. These factors have a considerable influence on the fatigue strength of welded joints, as well as the welding residual stress which is relaxed depending on the distribution of local stress at the front of the stress raisers. To reasonably evaluate fatigue life, the effect of geometries and welding residual stress should be taken into account. The several methods based on the notch strain approach have been proposed in order to accomplish this. These methods, however, result in differences between analytical and experimental results due to discrepancies in estimated amount of relaxed welding residual stress present. In this paper, an approach that involves the use of a modified notch strain approach considering geometrical effects and a residual stress relaxation model based on experimental results was proposed. The fatigue life for five types of representative welding details, ego cruciform, cover plate, longitudinal stiffener, gusset and side attachment joint, are evaluated using this method.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권3호
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• pp.545-569
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• 2016

Stiffeners have widely been used in lateral load resisting systems to improve the buckling stability of shear panels in steel frames. However, due to major differences between plate girders and steel plate shear walls (SPSWs), use of plate girder equations often leads to uneconomical and, in some cases, incorrect design of stiffeners. Hence, this paper uses finite element analysis (FEA) to describe the effect of the rigidity and arrangement of stiffeners on the buckling behavior of plates. The procedures consider transverse and/or longitudinal stiffeners in various practical configurations. Subsequently, curves and formulas for the design of stiffeners are presented. In addition, the influence of stiffeners on the inward forces subjected to the boundary elements and the tension field angle is investigated as well. The results indicate that the effective application of stiffeners in SPSW systems not only improves the structural behavior, such as stiffness, overall strength and energy absorption, but also leads to a reduction of the forces that are exerted on the boundary elements.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.135-140
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• 2016

본 논문은 팔각단면 모듈러 타워의 공칭압축강도의 산정에 관한 것이다. 종방향으로 보강된 팔각단면 타워모듈의 압축강도 성능을 3차원 유한요소해석으로 평가하고, 유로코드를 응용해서 산정한 공칭강도와의 비교 분석을 통해 적정 내하력 산정방식에 대해 검토하였다. 수치해석적으로 평가된 압축강도는 공칭압축강도에 비해 상당히 높게 나타나고 있으므로, 해당 범위의 팔각단면 타워모듈에 대한 적용성을 보여주나 다소 과도하게 보수적인 면에 대해서는 후속 연구를 통해 보완될 필요성이 있다.