• Steel and Composite Structures
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• 제18권2호
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• pp.443-465
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• 2015

In this paper, an efficient and simple trigonometric shear deformation theory is presented for thermal buckling analysis of functionally graded plates. It is assumed that the plate is in contact with elastic foundation during deformation. The theory accounts for sinusoidal distribution of transverse shear stress, and satisfies the free transverse shear stress conditions on the top and bottom surfaces of the plate without using shear correction factor. Unlike the conventional trigonometric shear deformation theory, the proposed sinusoidal shear deformation theory contains only four unknowns. It is assumed that the mechanical and thermal non-homogeneous properties of functionally graded plate vary smoothly by distribution of power law across the plate thickness. Using the non-linear strain-displacement relations, the equilibrium and stability equations of plates made of functionally graded materials are derived. The boundary conditions for the plate are assumed to be simply supported on all edges. The elastic foundation is modelled by two-parameters Pasternak model, which is obtained by adding a shear layer to the Winkler model. The effects of thermal loading types and variations of power of functionally graded material, aspect ratio, and thickness ratio on the critical buckling temperature of functionally graded plates are investigated and discussed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.735-746
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• 2002

소성이론이의 연구방향은 일반적으로 두 가지 대별된다. 첫 째는 강재의 소성변형을 적절하게 나타내는 응력-변형도 관계를 정립하는 것이고, 둘 째는 위의 과정을 이용한 기법을 개발하고 구조물을 설계하는 것이다. 소성이론을 연구하는데 한 가지 중요한 문제는 복잡한 하중이력에 대하여 소성영역에서 경화재료의 거동을 묘사하는 것이다. 또한 구조물이 강한 지진이나 바람하중을 받을 경우, 비례하중보다는 복잡한 불비례하중에 의하여 영향을 받는다. 따라서 소성이론과 강재의 소성거동에 대한 연구는 불비례하중의 거동과 영향을 나타낼 수 있어야 한다. 지금까지 많은 연구자들이 이 분야에서 이론을 발표하였고, 지금도 계속하여 새로운 소성모델 연구를 하고 있다. 본 논문은 지금까지 가장 많이 쓰이고 있는 소성 모델을 two-surface 소성모델을 중심으로 분석하고 각 소성모델의 특징과 문제점을 파악하였고 앞으로의 연구과제를 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권1호
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• pp.1-16
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• 2023

The free vibration of temperature-dependent functionally graded plates (FGPs) resting on a viscoelastic foundation is investigated in this paper using a newly developed simple first-order shear deformation theory (FSDT). Unlike other first order shear deformation (FSDT) theories, the proposed model contains only four variables' unknowns in which the transverse shear stress and strain follow a parabolic distribution along the plates' thickness, and they vanish at the top and bottom surfaces of the plate by considering a new shape function. For this reason, the present theory requires no shear correction factor. Linear steady-state thermal loads and power-law material properties are supposed to be graded across the plate's thickness. Uniform, linear, non-linear, and sinusoidal thermal rises are applied at the two surfaces for simply supported FGP. Hamilton's principle and Navier's approach are utilized to develop motion equations and analytical solutions. The developed theory shows progress in predicting the frequencies of temperature-dependent FGP. Numerical research is conducted to explain the effect of the power law index, temperature fields, and damping coefficient on the dynamic behavior of temperature-dependent FGPs. It can be concluded that the equation and transformation of the proposed model are as simple as the FSDT.

• Computers and Concrete
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• 제12권4호
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• pp.413-429
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• 2013

The primary aim of this study is to develop a three dimensional finite element (FE) model to predict the axial stress-strain relationship and ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns by comparing experimental results. The reliability of four selected confinement models and three design codes such as ACI-440, CSA-S806-02, and ISIS CANADA is also evaluated in terms of agreement with the experimental results. Totally 6 unconfined and 36 different types of the FRP-wrapped UHPC columns are tested under monotonic axial compression. The values of ultimate strengths of FRP-wrapped UHPC columns obtained from the experimental results are compared and verified with finite element (FE) analysis results and the design codes mentioned above. The concrete damage plasticity model (CDPM) in Abaqus is utilized to represent the confined behavior of the UHPC. The results indicate that agreement between the test results and the non-linear FE analysis results is highly satisfactory. The CSA-S806-02 design code is considered more reliable than the ACI-440 and the ISIS CANADA design codes to calculate the ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns. None of the selected confinement models that are developed for FRP-wrapped low and normal strength concrete columns can safely predict the ultimate strength of FRP-wrapped UHPC columns.

• 한국해양공학회지
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• 제23권5호
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• pp.45-53
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• 2009

In this study, Finite Element Analysis (FEA) was used to decide three kinds of material property of vibration proof rubber with the unique characteristic of non-linear and large deformation. As well, three types of hardness (Hs 50, 55, 60) were compared with the result of fatigue tests, fatigue life was able to be predicted. The request for fatigue life becomes strict more and more as increasing stress under conditions like a compaction, high load and high temperature for parts because it is main characteristics of rubber mount for automotive. Regarding to the fatigue life under dynamic deformation condition, it can be predicted as checking forced deformation extends and its frequency and its strain-life curve. As for material property tests of uniaxial tension test, uniaxial compression test, pure shear test, Ogden model was used for FEA by observing relations between stress and strain's rate as curve fitting. As a result of FEA, fatigue life for rubber mount was predicted and accorded well with the experimental data of fatigue test with hourglass specimens. In addition, its property of the predictable fatigue life method suggested in this study was accorded well with the experimental data by comparing the predicted fatigue life of FEA with the result of fatigue test for rubber component of engine rubber mount.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.25-33
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• 1986

본 연구에서는 선단요소 해법의 방법을 토대로 소형컴퓨터를 위한 비선형 유한요소의 개발을 시도한 것이다. 주로 참조한 선단요소 해법의 프로그램은 Hinton과 Owen이 작성한 프로그램이며 원판메모리를 최대로 활용하여, 활동변수를 최소화 시키므로써, 실제 소형컴퓨터인 HP-3000II(512KB) 컴퓨터에서 총 자유도가 1000정도 되는 유한요소까지는, 해석이 가능하도록 만들어지게 되었다. 이와같이 완성된 프로그램의 응용성과 신뢰성을 검토해 보기 위해서 표준 CT 시편의 유한요소 를 작성하여(124 element, 428 node, 941 freedom) 크랙선단에 형성되는 소성역의 형상과 소성변형 크기를 수치적으로 추적하여 본 결과, 실험결과와 매우 잘 일치함을 볼 수 있어서 프로그램의 신뢰성을 확인 할 수 있었다. 이때 실험은 SUS-304스테인 레스강단의 소성역을 형성시킨다음, 재결정 방법에 의해 소성역의 형상과 크기를 가시 화 및 정량화 하여서 계산결과와 비교 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5A호
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• pp.317-325
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• 2012

본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)의 구속 상태에서의 수축 거동을 평가하고자 국내 외에서 가장 보편적으로 사용되는 링-테스트(ring-test)를 이용하여 구속 수축 실험을 수행하였다. 특히, 다양한 구속도에서의 수축 거동을 평가하기 위하여 내부 강재 링의 두께와 내부 반경을 달리하여 실험을 수행하였으며, 자유 수축과 인장강도 실험을 수반하여 구속도 및 응력 이완, 수축 균열 가능성 등을 복합적으로 평가하였다. 실험 결과 내부 링의 두께가 증가할수록 내부 링의 평균 변형률과 잔류 인장응력은 감소하였으며, 반면에 구속도는 증가하는 경향을 보였다. 내부 링의 반경에 따라서는 변형률 및 잔류 인장응력, 구속도의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 모든 시험체에서 잔류 인장응력이 인장강도에 비해 작은 것으로 나타났으며, 수축 균열은 발생하지 않았다. 지속적으로 작용하는 계면 구속 하중에 의해 탄성 수축 응력의 약 39~65%가 이완되는 것으로 나타났으며, 최대 이완 응력은 내부 링의 두께가 두꺼울수록 증가하는 것으로 나타났다. 마지막으로 본 연구에서는 비선형 회귀분석을 수행하여 재령에 따라 변하는 구속도를 예측하였으며, 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.35-43
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• 2009

강한 지진에 대한 필로티형 고층 철근콘크리트 건물의 거동을 묘사하기 위한 해석기법의 개발과 성능평가를 위해, 상부벽식 하부 골조형식인 필로티형 건물에 대한 1/12축소 진동대 실험결과와 OpenSees를 이용하여 실험모델에 대한 비선형 시간이력해석을 수행한 결과를 비교하였다. 하부골조 형식은 모두 골조로 이루어진 형태(BF)와 전단벽이 한쪽 외부골조에 치우쳐 비틀림이 발생하는 형태(ESW)의 실험체에 대해 해석연구를 수행하였다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률관계를 정의한 후 이를 단면에 이식시킨 섬유모델을 통해 비선형거동을 나타내도록 하였으며, 벽체는 MVLEM모델을 이용하였다. 해석결과 본 논문에서 제시한 비선형 모델은 필로티층의 거동(예를 들면 필로티층의 항복강도와 강성 상부구조물의 흔들림, 거동, 그리고 축력의 변화에 따른 축강성과 전단강성의 변화)을 비교적 정확하게 묘사하였다. 그러나 MVLEM으로 벽체의 비선형거동을 구성한 결과 거시거동은 실제 모델을 잘 따랐으나, 비틀림이 주된 진동주기일 때 발생하는 벽체 횡강성의 급격한 증가와 Warping현상으로 인해 코너기둥에 발생하는 과도한 인장력은 제대로 반영하지 못하였다. 비선형 해석으로 설계부재력을 구할 경우 실제보다 약 $20{\sim}30%$ 작게 나타났는데, 이는 실험과 해석방법의 차이때문에 발생한 것으로 보이며, 비선형 거동이 과도하게 발생한 수준의 지진에 대해서는 필로티형 건물의 거동특성을 충실히 나타내었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.451-469
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• 2023

The use of precast hollow-core slabs (PCHCS) in civil construction has been increasing due to the speed of execution and reduction in the weight of flooring systems. However, in the literature there are no studies that present a finite element model (FEM) to predict the load-slip relationship behavior of pushout tests, considering headed stud shear connector and PCHCS placed at the upper flange of the downstand steel profile. Thus, the present paper aims to develop a FEM, which is based on tests to fill this gap. For this task, geometrical non-linear analyses are carried out in the ABAQUS software. The FEM is calibrated by sensitivity analyses, considering different types of analysis, the friction coefficient at the steel-concrete interface, as well as the constitutive model of the headed stud shear connector. Subsequently, a parametric study is performed to assess the influence of the number of connector lines, type of filling and height of the PCHCS. The results are compared with analytical models that predict the headed stud resistance. In total, 158 finite element models are processed. It was concluded that the dynamic implicit analysis (quasi-static) showed better convergence of the equilibrium trajectory when compared to the static analysis, such as arc-length method. The friction coefficient value of 0.5 was indicated to predict the load-slip relationship behavior of all models investigated. The headed stud shear connector rupture was verified for the constitutive model capable of representing the fracture in the stress-strain relationship. Regarding the number of connector lines, there was an average increase of 108% in the resistance of the structure for models with two lines of connectors compared to the use of only one. The type of filling of the hollow core slab that presented the best results was the partial filling. Finally, the greater the height of the PCHCS, the greater the resistance of the headed stud.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 1999

인공 슬관절에 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene : UHMWPE)의 마모는 삽입물의 수명을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. UHMWPE의 마모로 입자가 발생하여 조직반응을 일으키고 이에 따른 일련의 반응으로 골용해가 일어나 인공관절의 실패의 원인으로 작용한다. 여러 보고들에 의하면 관절 운동시 발생하는 접촉응력은 UHMWPE의 마모에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나로 알려져 있다. 그러나 이러한 보고들은 관절 접촉면에서의 접촉 조건만을 고려했고 UHMWPE 삽입물을 지지하고 있는 금속 지지판과의 접촉면에서의 접촉 조건은 고려하지 않았다. 본 연구에서는 이러한 접촉 조건들을 고려하여 UHMWPE의 모양, 두께, 마찰, 굴곡 정도 그리고 구성 요소들에 대한 UHMWPE 표면과 내부에서의 응력해석을 통해 이들 변수가 UHMWPE의 마모현상에 미치는 영향을 알아보았다. UHMWPE의 모양에 따른 관절의 일치정도(conformity)에 대한 영향의 경우, 일치정도가 높은 모델이 응력을 줄여줄 수 있는 유형으로 나타났으며, 금속 지지판과의 접촉면에서 접촉조건을 준 경우가 완전히 결합된 것으로 가정한 경우보다 UHMWPE 내부에서의 최대 응력이 1-2mm 더 아래에서 나타났다. 또한 UHMWPE로만 된 유형이 금속 지지판이 있는 유형보다 낮은 응력분포를 보여줌으로써 높은 응력으로 인한 UHMWPE의 마모와 균열을 줄이기 위해서는 UHMWPE로만 된 유형의 삽입물의 사용이 좋을 것으로 사료되었다.