• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권6호
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• pp.783-792
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• 2018

This paper presents a detailed theoretical study of the sleeved compression members based on a mechanical model. In the mechanical model, the core protrusion above sleeve and the contact force between the core and sleeve are specially taken into account. Via the theoretical analyses, load-displacement relationships of the sleeved compression members are obtained and verified by the experimental results. On the basis of the core moment distribution changing with the increase of the applied axial load, failure mechanism of the sleeved compression members is assumed and proved to be consistent with the experimental results in terms of the failure modes and the ultimate bearing capacities. A parametric study is conducted to quantify how essential factors including the core protrusion length above sleeve, stiffness ratio of the core to sleeve, core slenderness ratio and gap between the core and sleeve affect the mechanical behaviors of the sleeved compression members, and it is concluded that the constrained effect of the sleeve is overestimated neglecting the core protrusion; the improvement of ultimate bearing capacity for the sleeved compression member is considered to be decreasing with the decrease of the core slenderness ratio and for the sleeved compression member with core of small slenderness ratio, small gap and small stiffness ratio are preferred to obtain larger ultimate bearing capacity and stiffness.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.83-86
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• 2005

The front-end side members of automobiles, such as the hat-shaped section member, absorb most of the energy during the front-end collision. The side members absorb more energy in collision if they have higher strength and stiffness, and stable folding capacity (local buckling). Using the above characteristics on energy absorption, vehicle should be designed light-weight to improve fuel combustion ratio and reduce exhaust gas. Because of their specific strength and stiffness, CFRP are currently being considered for many structural (aerospace vehicle, automobiles, trains and ships) applications due to their potential for reducing structural weight. Although CFRP members exhibit collapse modes that are significantly different from the collapse modes of metallic materials, numerous studies have shown that CFRP members can be efficient energy absorbing materials. In this study, the CFRP side members were manufactured using a uni-directional prepreg sheet of carbon/Epoxy and axial static collapse tests were performed for the members. The collapse mode and the energy absorption capability of the members were analyzed under the static load.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.627-636
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• 2005

본 논문에서는 프리스트레스를 이용한 가시설 공법(IPS)에 적용되는 중간 버팀보의 거동 해석 및 설계 절차에 대한 연구를 수행하였다. IPS 중간 버팀보는 조립 단면을 갖는 기둥과 같은 구조 부재이므로 이에 대한 안전성 검토가 필요하다. 중간 버팀보에 작용하는 하중은 기존 가시설에 재하되는 토압을 적용하여 IPS 중간 버팀보의 설계를 실시하였고 면내 외 좌굴거동 해석을 위한 전산해석모델을 작성하였다. IPS 중간 버팀보의 좌굴에 대한 고유치를 구한 값과 정적 해석을 통해 계산된 부재력을 이용하여 유효 좌굴장을 계산하였다. 허용 축방향 압축응력과 허용 휨압축응력을 도출해 합성응력 검토를 수행하여 IPS 중간 버팀보의 안전성을 검토하였다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.149-158
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• 1995

열간압연된 형강은 수직재나 휨재 등으로 사용할 때 파이프나 덕트 등의 설비에 필요한 공간을 확보하기 위해 웨브에 개구부를 두기도 한다. 개구부를 갖는 형강의 웨브는 면내력을 받는 사각형 평판으로 고려하여 좌굴하중을 구하였다. 재하변은 단순지지로 하고 재하변은 직각인 변은 탄성지지단으로 보고 해석하였으며, 국부좌굴에 대한 보강을 위해 개구부 주위(하중 방향과 평행한 두변)에 보강재를 두어 단면 손실에 대한 좌굴하중의 감소를 보강하였다. 본 연구에서는 평판에 대한 고전적인 이론해와 유한요소에 의한 해석해를 비교하여, 해석에 대한 해의 정확성을 검증한 후 개구부의 크기, 보강재의 크기와 탄성지지단의 비틀림 상수의 변화에 대한 효과를 알아보았다. 그 결과 이론해와 해석해의 오차는 0.31%로 상당히 정밀한 해석해를 얻었으며, 비틀림 상수의 크기와 보강재의 크기에 따라 유공 보강판의 효과적인 개구부 크기를 결정하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.205-216
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• 1997

구속된 ?(restrained warping)효과를 고려하는 박벽 공간뼈대구조의 횡후좌굴거동을 조사하기 위하여 기하학적 비선형 유한요소이론 및 해석법을 제시한다. 가상일의 원리를 이용하여 대변형효과를 고려한 3차원 연속체의 평형방정식으로부터, 구속된 ?효과를 고려하고 유한한 회전각의 2차항의 효과를 포함하는 변위장을 도입하여 초기응력을 받는 박벽 공간뼈대요소의 증분평형방정식을 유도한다. 박벽 공간뼈대구조를 유한요소로 나누고 변위장을 요소변위에 관한 Hermitian 다항식으로 나타내어 이를 평형방정식에 대입함으로써 접선강도행렬을 유도한다. 또한 updated Lagrangian formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다. 박벽 공간뼈대구조의 횡-비틂좌굴 및 후좌굴 거동에 대한 예제들을 통하여 본 연구에 대한 해석결과와 문헌의 결과를 비교 검토함으로써 본 연구에서 제시된 이론 및 해석방법의 정당성을 입증한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권1호
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• pp.83-88
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• 2013

연쇄붕괴는 충격이나 폭발 등의 비정상 하중에 의하여 구조물의 하중 전달요소가 제거됨으로써 구조물의 일부 또는 전체가 연쇄적으로 붕괴되는 형상을 말한다. 예상외의 하중이 기둥부재에 작용할 경우, 좌굴이 발생하며 내력저하가 급격히 진행되어 붕괴에까지 이르게 된다. 하지만 좌굴 후 에너지를 흡수할 수 있는 잔존내력이 충분하면 붕괴를 막을 수 있다. 따라서, 구조물이 최종 붕괴상태에 도달되는 전 과정에 대한 기둥부재의 하중-변형관계를 명확히 파악할 필요가 있다. 본 논문에서는 비선형유한요소해석을 실시하여 H 형 강재기둥의 단부 구속조건이 고정일 경우 잔존내력의 변화추이를 파악하였다. 또한, 처짐이론을 기반으로 이론식을 도출하여 해석값과의 적합성을 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권3호
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• pp.331-337
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• 2012

본 논문은 위상최적화 기법을 이용하여 전방측면 부재를 최적화 한다. 전방측면 부재에 최적화를 진행하기 전에 사각단면 부재에 최적화를 진행한다. 목적함수는 1 차 좌굴 계수가 길이방향으로 최소화되도록 설정한다. 설계변수는 법선방향으로 질점의 이동이다. 사각단면부재의 반응표면법을 이용한 최적화 모델과 위상최적화 모델에 대해 충돌해석을 수행한다. 위상최적화 기법을 검증하기 위해 두 결과를 비교한다. 그 결과 위상최적화 기법을 충돌해석에 적용할 수 있다는 것을 확인하고 실제차량의 전방측면부재에 적용한다. 결과적으로 전방측면 부재는 최적화되고 내충격성이 향상한다.

• Advances in nano research
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• 제8권4호
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• pp.323-333
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• 2020

In recent years, there has been an upsurge for the usage of buckling restrained braces (BRB) rather than ordinary braces, as they have evidently performed better. If the overall brace buckling is ignored, BRBs are proven to have higher energy absorption capacity and flexibility. This article aims to deliberate an economically efficient yet adequate type of all-steel BRB, comprised of the main components as in traditional ones, such as : (1) a steel core that holds all axial forces and (2) a steel restrainer tube that hinders buckling to occurr in the core; there is a more practical detailing in the BRB system due to the elimination of a filling mortar. An investigation has been conducted for the proposed rectangular-tube core BRB and it is hysteric behavioral results have been compared to previous researches conducted on a structure containing a similar plate core profile that has the same cross-sectional area in its core. A loss of strength is known to occur in the BRB when the limiting condition of local buckling is not satisfied, thus causing instability. This typically occurs when the thickness of the restrainer tube's wall is smaller than the cross-sectional area of the core plate or its width. In this study, a parametric investigation for BRBs with different formations has been performed to verify the effect of the design parameters such as different core section profiles, restraining member width to thickness ratio and relative cross-sectional area of the core to restrainer, on buckling load evaluation. The proposed BRB investigation results have also been presented and compared to past BRB researches with a plate profile as the core section, and the advantages and disadvantages of this configuration have been discussed, and it is concluded that BRBs with tubular core section exhibit a better seismic performance than the ones with a plate core profile.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.77-85
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• 2015

본 연구에서는 세장한 부재가 압축력을 받을 경우 발생하는 횡좌굴에 의한 내력의 저하를 방지하기 위해, 좌굴 전에 항복을 유도하는 응력제한장치의 개발에 관한 것으로서, 기존의 면외저항방식 및 슬롯방식과는 상이한 단면절삭방식을 제안하고 그 유효성을 실험적, 해석적으로 규명하고 있다. 단면절삭방식은 단면의 절삭범위에 따라 역학적 특성 및 구조적 성능이 상이한 것으로서, 연구의 대상은 절삭의 폭 및 절삭개수를 주 대상으로 하고 있다. 연구결과, 단면 깊이가 같은 경우 단면 절삭폭의 영향은 나타나지 않았으며, 단면 절삭폭을 좁게, 절삭개수가 많을수록 소성영역에서 좀 더 안정적인 거동을 나타내었다. 따라서, 단면절삭을 이용한 응력제한 장치는 항복 후 안정된 이력거동을 나타내고 있어 응력제한 장치로서 그 유효성이 확인되었으며, 향후 실 구조물에의 적용이 가능하리라 판단된다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.21-33
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• 2014

The tied braced frame (TBF) system was developed to achieve uniform seismic inelastic demand along the height of multi-storey eccentrically braced steel frames. A modular tied braced frame (M-TBF) configuration has been recently proposed to reach the same objective while reducing the large axial force demand imposed on the vertical tie members connecting the link beams together in TBFs. M-TBFs may however experience variations in storey drifts at levels where the ties have been removed to form the modules. In this paper, the possibility of reducing the discontinuity in displacement response of a 16-storey M-TBF structure by introducing energy dissipating (ED) devices between the modules is examined. Two M-TBF configurations are investigated: an M-TBF with two 8-storey modules and an M-TBF with four 4-storey modules. Three types of ED devices are studied: friction dampers (FD), buckling restrained bracing (BRB) members and self-centering energy dissipative (SCED) members. The ED devices were sized such that no additional force demand was imposed on the discontinuous tie members. Nonlinear response history analysis showed that all three ED systems can be used to reduce discontinuities in storey drifts of M-TBFs. The BRB members experienced the smallest peak deformations whereas minimum residual deformations were obtained with the SCED devices.