• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권3호
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• pp.497-517
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• 2015

In this study, nonlocal nonlinear buckling analysis of embedded polymeric temperature-dependent microplates resting on an elastic matrix as orthotropic temperature-dependent elastomeric medium is investigated. The microplate is reinforced by single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in which the equivalent material properties nanocomposite are estimated based on the rule of mixture. For the carbon-nanotube reinforced composite (CNTRC) plate, both cases of uniform distribution (UD) and functionally graded (FG) distribution patterns of SWCNT reinforcements are considered. The small size effects of microplate are considered based on Eringen's nonlocal theory. Based on orthotropic Mindlin plate theory along with von K$\acute{a}$rm$\acute{a}$n geometric nonlinearity and Hamilton's principle, the governing equations are derived. Generalized differential quadrature method (GDQM) is applied for obtaining the buckling load of system. The effects of different parameters such as nonlocal parameters, volume fractions of SWCNTs, distribution type of SWCNTs in polymer, elastomeric medium, aspect ratio, boundary condition, orientation of foundation orthtotropy direction and temperature are considered on the nonlinear buckling of the microplate. Results indicate that CNT distribution close to top and bottom are more efficient than those distributed nearby the mid-plane for increasing the buckling load.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.65-76
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• 2001

본 연구의 목적은 평판의 모서리 둔각이 135도까지를 갖는 재료적 비선형 경사평판을 해석하기 위해 C°-계층적 평판요소를 개발하는 것이다. 기하학적 변환을 통해 경사진 경계조건은 직각좌표계의 좌표변환을 이용하여 해결할 수 있다. 여기서, 경사경계는 경사진 변 전체 또는 경사교량의 교좌위치와 관련된 몇 개의 선택지점만을 고려할 수 있게 하였다. 이 목적을 위해 경사교량의 교좌장치의 이동방향을 설명할 수 있도록 1차 전단변형을 갖는 Reissner/Mindlin 평판이론에 기초를 둔 5-자유도 경사평판요소가 정식화되었다. 한편, 평판의 극한내하력을 추정하기 위해 von-Mises 항복기준에 기초를 둔 소성유동법칙을 갖는 증분소성이론이 채택되었다. 또한, ADINA 소프트웨어에 의한 h-version 모델과 제안된 p-version 모델을 사용하여 경사각, 경계조건과 하중의 변화에 따른 영향을 조사하였다. 해석결과는 이론값과 문헌에 보고된 수치해석값과 비교되었다. 자유도 수에 따른 정확도를 비교기준으로 한다면, 본 연구에서 제안된 해석모델은 지금까지 개발된 가장 효율적 도구의 하나라고 할 수 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.43-49
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• 2007

The reinforced concrete slab is one of main structure members in the construction industry sector. However, most of researches regarding to RC slabs have been focused on two-dimensional Mindlin-type plate element on the basis of laminated plate theory since three-dimensional solid element has a lot of difficulties in finite element formulation and costs in CPU time. In reality, the RC slabs are subjected to dynamic loads like a heavy traffic vehicle load, and thus should insure the safety from the static load as well as dynamic load. Once we can estimate the dynamic behaviour of RC slabs exactly, it will be very helpful for design of it. In this study, the 20-node solid element has been used to analyze the dynamic characteristics of RC slabs with clamped edges. The elasto-visco plastic model for material non-linearity and the smeared crack model have been adopted in the finite element formulation. The applicability of the proposed finite element has been tested for dynamic behaviour of RC slabs with respect to characteristics of concrete materials in terms of cracking stress, crushing strain, fracture energy and Poisson's ratio. The effect on dynamic behaviour is dependent on not crushing strain but cracking stress, fracture energy and Poisson's ratio. In addition to this, it is shown the damping phenomenon of RC slabs has been identified from the numerical results by using Rayleigh damping.

• Advances in nano research
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• 제12권5호
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• pp.441-455
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• 2022

This study explores the linear and nonlinear solutions of sigmoid functionally graded material (S-FGM) nanoplate with porous effects. A size-dependent numerical solution is established using the strain gradient theory and isogeometric finite element formulation. The nonlinear nonlocal strain gradient is developed based on the Reissner-Mindlin plate theory and the Von-Karman strain assumption. The sigmoid function is utilized to modify the classical functionally graded material to ensure the constituent volume distribution. Two different patterns of porosity distribution are investigated, viz. pattern A and pattern B, in which the porosities are symmetric and asymmetric varied across the plate's thickness, respectively. The nonlinear finite element governing equations are established for bending analysis of S-FGM nanoplates, and the Newton-Raphson iteration technique is derived from the nonlinear responses. The isogeometric finite element method is the most suitable numerical method because it can satisfy a higher-order derivative requirement of the nonlocal strain gradient theory. Several numerical results are presented to investigate the influences of porosity distributions, power indexes, aspect ratios, nonlocal and strain gradient parameters on the porous S-FGM nanoplate's linear and nonlinear bending responses.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.83-92
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• 1999

본 논문에서는 거대 부유체의 유체-구조 상호작용에 대한 보다 엄밀한 해석법을 전개하여 사파중에 놓은 구조물의 유탄성 거동에서 전단변형의 영향을 고찰하였다. 구조 해석 방법으로는 Mindlin 판 이론에 바탕을 둔 유한요소법을 사용하였으며, 유체장은 일정패널법을 이용한 그린함수법을 적용하였다. 유탄성 해석의 검증을 위해 선수파의 경우에 Yago & Endo가 수행한 Mega Float 모델의 실험결과와 비교하였는데, 전반적인 거동은 비교적 잘 일치하나 양단에서의 변위는 약간의 차이를 보였다. 유체-구조간의 상호작용에 기인하는 방사압력이 파 강제압력보다 국부적으로 큼을 보였으며, 계류계에 의하여 응답이 크게 줄어들 수 있음을 확인하였다. 또한 상기한 메가 프로트의 경우 사파중에서 전체 변형중 전단변형이 차지하는 비중은 대략 4% 정도임을 밝혔다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.37-43
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• 2010

본 논문에서는 선형 구조물에 대해 성능함수법을 이용하여 신뢰성기반 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 구조물을 라이즈너-민들린(Ressiner-Mindlin) 판 요소로 분할하였으며, 각 요소의 재료 물성치를 설계변수로 사용하였다. 설계변수와 임의변수의 효율적인 설계민감도를 구하기 위하여 연속체 역학에 기초한 해석기법 중 보조변수법(Adjont variable method)을 사용하였다. 또한 확률론적 제약조건을 평가하기 위해서 성능함수법(Performance measure approach)을 사용하였으며 변위 제약조건을 두어 위상 최적설계 문제를 구성하였다. 이 때 재료 물성치와 하중을 불확실 변수로 고려하였으며 수치적 예제를 통하여 본 논문에서 제안한 최적설계 방법론을 기존의 결정론적 방법, 안전계수법(Safety factor approach), 최악조건법(Worst case approach) 등과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.311-320
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• 2005

본 논문에서는 평판구조물의 정적 및 동적해석에 사용할 목적으로 성능이 향상된 평판유한요소를 제시하였다. 이 요소는 비적합변위형과 선택적 감차적분방법 그리고 대체전단변형률장을 복합적으로 적용하여 각각의 장점들을 포함하는 향상된 거동을 보여주고 있다. 또한 비적합변위형의 적용으로 발생되는 조각시험의 실패 문제점을 해결하기 위하여 직접수정법을 평판유한요소의 개선에 사용하였다. 대표적인 검증문제에 대한 수치해석작업을 통하여 본 연구에서 개발한 요소는 가상적인 제로에너지모드 및 전단잠김현상의 발생과 같은 문제를 나타내지 않음을 알 수 있었다. 특히 찌그러진 형상으로 모형화 한 경우에 있어서도 전단잠김현상이 발생하지 않았다. 본 연구에서 수행한 동적반응해석 시험에 있어서도 이론해와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• Advances in nano research
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• 제8권2호
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• pp.135-148
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• 2020

The incorporation of carbon nanotubes in a polymer matrix makes it possible to obtain nanocomposite materials with exceptional properties. It's in this scientific background that this work was based. There are several theories that deal with the behavior of plates, in this research based on the Mindlin-Reissner theory that takes into account the transversal shear effect, for analysis of the critical buckling load of a reinforced polymer plate with parabolic distribution of carbon nanotubes. The equations of the model are derived and the critical loads of linear and parabolic distribution of carbon nanotubes are obtained. With different disposition of nanotubes of carbon in the polymer matrix, the effects of different parameters such as the volume fractions, the plate geometric ratios and the number of modes on the critical load buckling are analysed and discussed. The results show that the critical buckling load of parabolic distribution is larger than the linear distribution. This variation is attributed to the concentration of reinforcement (CNTs) at the top and bottom faces for the X-CNT type which make the plate more rigid against buckling.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.335-342
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• 2005

Using higher order Mindlin plates and piezoelectric materials, eigenvalue problems are considered. Since piezoelectric crystal resonators produce a proper amount of electric signal for a thickness-shear frequency, the objective is to decouple the thickness-shear mode from the others. Design variables are the bulk material densities corresponding to the mass of masking plates for electrodes. The design sensitivity expressions for the thickness-shear frequency and mode shape vector are derived using direct differentiation method(DDM). Using the developed design sensitivity analysis (DSA) method, we formulate a topology optimization problem whose objective function is to maximize the thickness-shear component of strain energy density at the thickness-shear mode. Constraints are the allowable volume and area of masking plate. Numerical examples show that the optimal design yields an improved mode shape and thickness-shear energy.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제8권4호
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• pp.325-341
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• 1999

A procedure for the computation of the load carrying capacity of perfectly plastic plates in bending is presented. The approach, based on the kinematic theorem of limit analysis, requires the evaluation of the minimum of a convex, but non-smooth, function under linear equality constraints. A systematic solution procedure is devised, which detects and eliminates the finite elements which are predicted as rigid in the collapse mechanism, thus reducing the problem to the search for the minimum of a smooth and essentially unconstrained function of nodal velocities. Both Kirchhoff and Mindlin plate models are considered. The effectiveness of the approach is illustrated by means of some examples.