• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제3권3호
• /
• pp.3-13
• /
• 2001

본 연구에서는 재래식 철도터널의 라이닝재로 사용된 조적식 구조물의 해석기법에 대하여 논의하였다. 이를 위하여 기존의 조적식 구조물 모형화 과정과는 다르게 다층 조적조에 대한 해석기법을 제안하였으며 조적의 각종 비등방 물성을 도표화하여 현장에서 손쉽게 적용가능하도록 하였다. 조적조내 균열발생 경우를 고려하여 다층 조적조의 분산형 균열모형을 제안하였으며 균열전파 모형도 함께 고려하였다. 수치해석을 통하여 제안한 모형의 적정성을 검증하였으며 향후 연구방향에 대하여 간단히 언급하였다.

• Composites Research
• /
• 제33권6호
• /
• pp.377-382
• /
• 2020

본 연구에서는 Rayleigh-Ritz 법을 이용하여 열린 단면보로 보강된 복합재료 주름판의 자유진동 특성을 연구하였다. 복합재료 주름판에 대해 등가균질모델을 이용하였으며, 이 등가모델은 주름판을 두 수직방향에 대해 서로 다른 재료특성을 갖도록 직교이방성판으로 취급한다. 등가 직교이방성판의 운동은 회전 관성 및 횡전단변형을 고려하기 위해 1차 전단변형이론을 기초로 표현된다. 또한 진동형상에서 보강재의 위치에 따른 국부 형상을 표현하기 위해 이산보강이론이 적용되었다. 제안된 해석 방법에 대한 타당성을 검증하기 위해 ANSYS를 이용한 유한요소해석을 수행하였으며, 두 방법을 이용해 얻은 진동수 및 진동형상을 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.23-30
• /
• 2022

This study proposed a simplified finite element analysis procedure for designing the nonstructural masonry wall in the out-of-plane direction. The proposed method is a two-step elastic analysis procedure by bilinearizing the behavior of the masonry wall. The first step analysis was conducted with initial stiffness representing the behavior up to the effective-yield point, and the second step analysis was conducted with post-yield stiffness. In addition, the orthotropic material property of the masonry was considered in the FE analysis. The maximum load was estimated as the sum of the maximum loads in the first and second step analyses. The maximum load was converted into the moment coefficients and compared with those from the yield line method applied in Eurocode 6. The moment coefficients calculated through the proposed procedure showed a good match with those from the yield line method with less than 6% differences.

• Coupled systems mechanics
• /
• 제13권2호
• /
• pp.95-113
• /
• 2024

In this paper, we will analyse the thermo-elastic behavior of the plate element of a structure arranged in a climatically aggressive environment (extreme temperature), we use a refined four-variable thick plate theory to take the shear effect into consideration, the proposed theory less computationally expensive and more accurate so that it incorporates the shear effect into the formulation. The plate is assumed to be simply supported on its four edges, so exact (closed-form) solutions are found according to the Navier expansion, and the governing stability equations and associated boundary conditions of the problem are obtained via the virtual works principle. The plate studied ismade of laminated composite materials, so a parametric study is needed to see the effect of different types of parameters and coupling on the critical temperature value causing thermo-elastic instability of the plate and also on the natural frequency of free vibration, as well as for other parameters such as anisotropy, slenderness and aspect ratio of the plate and finally the lamination angle. Numerical results are obtained for specially orthotropic and antisymmetrical plates and are compared with those obtained by othertheoriesin the literature to validate the analysis approach used.

• Fibers and Polymers
• /
• 제7권4호
• /
• pp.389-397
• /
• 2006

The beneficial effects of graduated compression stockings (GCS) in prophylaxis and treatment of venous disorders of human lower extremity have been recognized. However, their pressure functional performances are variable and unstable in practical applications, and the exact mechanisms of action remain controversial. Direct surface pressure measurements and indirect material properties testing are not enough for fully understanding the interaction between stocking and leg. A three dimensional (3D) biomechanical mathematical model for numerically simulating the interaction between leg and GCS in dynamic wear was developed based on the actual geometry of the female leg obtained from 3D reconstruction of MR images and the real size and mechanical properties of the compression stocking prototype. The biomechanical solid leg model consists of bones and soft tissues, and an orthotropic shell model is built for the stocking hose. The dynamic putting-on process is simulated by defining the contact of finite relative sliding between the two objects. The surface pressure magnitude and distribution along the different height levels of the leg and stress profiles of stockings were simulated. As well, their dynamic alterations with time processing were quantitatively analyzed. Through validation, the simulated results showed a reasonable agreement with the experimental measurements, and the simulated pressure gradient distribution from the ankle to the thigh (100:67:30) accorded with the advised criterion by the European committee for standardization. The developed model can be used to predict and visualize the dynamic pressure and stress performances exerted by compression stocking in wear, and to optimize the material mechanical properties in stocking design, thus, helping us understand mechanisms of compression action and improving medical functions of GCS.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권1호
• /
• pp.29-38
• /
• 1994

본 연구는 축대칭 충구조체의 복합이론 및 유한요소해석 프로그램의 개발에 목적이었다. 연구대상인 축대칭 층구조체는 회전축에 수직으로 층을 이루고 있으며 선형, 탄성, 작은변형 및 축대칭 하중조건의 제한을 두었다. 개발된 복합이론은 multiscale의 방식을 사용하여 비균등질 층구조체를 등가 균등질로 취급할 수 있도록 하였으며 이 과정에서 주 변수들의 연속성만을 필요로 하였다. 그결과 종전에 시용되어온 비교적 복잡한 이론들과는 달리 $C_o$ 연속의 유한요소 프로그램의 개발이 가능하였으며 4 node isoparametric 요소를 사용하였다. 본 연구의 복합이론은 선형조건에 제한하였으나, 본 연구에서 제안한 multiscale 해석법을 이용하면 교량용 받침에 대한 연성재료의 비선형거동의 해석도 가능하게된다. 본 연구에서의 복합이론 및 유한요소해석의 타당함을 보이기위하여 두가지 하중조건 하에서 축대칭 층구조체를 해석하여 기존의 복합이론 및 이산화해석의 결과치와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.269-279
• /
• 1994

본 논문은 콘크리트 구조물의 재료 비선형과 시간의존적 거동을 고려한 유한요소 해석에 관한 것으로 회전균열모델에 토대를 둔 면내균열모델을 사용하여 하중에 따른 균열의 영향을 모사하였으며 콘크리트는 직교이방성 거동을 한다고 가정하였다. 특히 휨거동 시의 인장보강효과(tension stiffening effect)를 고려하기 위해 파괴에너지 개념에 토대를 둔 한계식을 제안하였고 이를 통해 수치해석시 나타나는 유한요소의 크기에 따른 수치해석 오차의 최소화를 도모하였다. 또한 embedded model을 사용하여 철근의 거동을 모사할 경우 콘크리트의 변위장에 따라 효율적으로 대처할 수 있도록 구성방정식을 체계화 하였으며 비균열단면, 균열단면 등 여러 상황에서 구조물의 시간에 따른 거동을 살펴보기 위해 평면응력 상태에서 재령보정 탄성계수법에 따른 구성방정식을 유도하고 이를 토대로 예제해석을 수행하였다.

• 한국군사과학기술학회지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.93-100
• /
• 2012

In this paper, the deterministic optimal design for the tail plane made of composite materials is conducted under the deterministic loading condition and compared with that of the metallic materials. Next, the reliability analysis with five random variables such as loading and material properties of unidirectional prepreg is conducted to examine the probability of failure for the deterministic optimal design results. The MATLAB programing is used for reliability analysis combined with FEA S/W(COMSOL) for structural analysis. The laminated composite is assumed to the equivalent orthotropic material using classical laminated plate theory. The response surface methodology and importance sampling technique are adopted to reduce computational cost with satisfying the accuracy in reliability analysis. As a result, structural weight of composite materials is lighter than that of metals in deterministic optimal design. However, the probability of failure for the deterministic optimal design of the tail plane structures is too high to be neglected. The sensitivity of each variable is also estimated using probabilistic sensitivity analysis to figure out which variables are sensitive to failure. The computational cost is considerably reduced when response surface methodology and importance sampling technique are used. The study of the computationally inexpensive method for reliability-based design optimization will be necessary in further work.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제26권6호
• /
• pp.673-691
• /
• 2018

The main goal of this research is to examine the in-plane and out-of-plane forced vibration of a curved nanocomposite microbeam. The in-plane and out-of-plane displacements of the structure are considered based on the first order shear deformation theory (FSDT). The curved microbeam is reinforced by functionally graded carbon nanotubes (FG-CNTs) and thus the extended rule of mixture is employed to estimate the effective material properties of the structure. Also, the small scale effect is captured using the strain gradient theory. The structure is rested on a nonlinear orthotropic viscoelastic foundation and is subjected to concentrated transverse harmonic external force, thermal and magnetic loads. The derivation of the governing equations is performed using energy method and Hamilton's principle. Differential quadrature (DQ) method along with integral quadrature (IQ) and Newmark methods are employed to solve the problem. The effect of various parameters such as volume fraction and distribution type of CNTs, boundary conditions, elastic foundation, temperature changes, material length scale parameters, magnetic field, central angle and width to thickness ratio are studied on the frequency and force responses of the structure. The results indicate that the highest frequency and lowest vibration amplitude belongs to FGX distribution type while the inverse condition is observed for FGO distribution type. In addition, the hardening-type response of the structure with FGX distribution type is more intense with respect to the other distribution types.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.627-637
• /
• 2009

복합재료는 재료적, 역학적으로 뛰어난 특성을 가진 재료로서 엔지니어링분야의 많은 부분에 적용되고 있다. 특히 무게 대비 강성비가 높은 특성을 가지고 있으며 다양한 형상에 대한 성형성도 뛰어나다. 그러나 재료의 특성상 두 가지 재료를 조합하여 제작하는 복잡한 과정은 재료상수에 높은 임의성을 야기할 가능성이 있다. 본 연구에서는 재료상수 중 포아송비의 공간적 임의성을 고려한 추계론적 유한요소해석 정식화를 제시한다. 직교이방성 복합적층구조의 두 재료축에 대한 상호관계를 적용하여 두 재료축방향의 포아송비를 하나의 대표값으로 나타내었고, 이를 합력-변형률관계에 적용하였다. 이를 통하여 합력-변형률관계를 포아송비의 변동항의 수학적 표현인 추계장함수의 차수에 따라 분해된 형태로 유도하였고, 이를 정식화에 적용하여 응답분산계수를 제시하였다. 제시한 응답분산계수는 몬테카를로 해석의 결과와 비교하였다.