• Wind and Structures
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• 제3권2호
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• pp.83-96
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• 2000

Due to their high corrosion and chemical resistance, fiber reinforced plastics (FRP) are becoming widely used as the main structural material for industrial chimneys. However, no national code currently exists for the design of such type of chimneys. The purpose of this study is to investigate analytically the response of FRP chimneys to wind loads. The classical lamination theory is used to substitute the angle-ply laminate of a FRP chimney with an equivalent orthotropic material that provides the same stiffness. Dynamic wind loads are applied to the equivalent chimney to evaluate its response to both along and across wind loads. A parametric study is then conducted to identify the material and geometric parameters affecting the response of FRP chimneys to wind loads. Unlike the across-wind response, the along-wind tip deflection is found to be highly dependent on the angle of orientation of the fibers. In general, the analysis shows that FRP chimneys are very vulnerable to across-wind oscillations resulting from the vortex shedding phenomenon.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권3호
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• pp.207-223
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• 2012

This paper deals with critical thermal buckling load optimization of symmetrically laminated four layered angle-ply plates with one or two different intermediate line supports. The design objective is the maximization of the critical thermal buckling load and a design variable is the fibre orientation in the layers. The first order shear deformation theory and nine-node isoparametric finite element model are used for the finite element solution of the laminates. The modified feasible direction (MFD) method is used for the optimization routine. For this purpose, a program based on FORTRAN is used. Finally, the numerical analysis is carried out to investigate the effects of location of the internal line supports, plate aspect ratios and boundary conditions on the optimal designs and the results are compared.

• 산업기술연구
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• 제18권
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• pp.97-105
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• 1998

The most of the design engineers for construction has academic background of bachelors degree. Theories for advanced composite structures are too difficult for such engineers and some simple but accurate enough methods are necessary. The senior author has reported that some laminate orientations have decreasing values of $D_{16}$, $B_{16}$, $D_{26}$ and $B_{26}$ stiffnesses as the ply number increases. Such plates behave as special orthotropic plates and simple formulas developed by the author can be used. Most of the bridge and building slabs on girders have large aspect ratios. For such cases further simplification is possible by neglecting the effect of the longitudinal moment terms($M_x$) on the relevant partial differential equations of equilibrium. In this paper, the result of the study on the subject problem is presented.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.489-496
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• 2002

The lateral buckling of a laminated composite beam is studied. A general analytical model applicable to the lateral buckling of a composite beam subjected to various types of loadings is derived. This model is based on the classical lamination theory, and accounts for the material coupling for arbitrary laminate stacking sequence configuration and various boundary conditions. The effects of the location of applied loading on the buckling capacity are also included in the analysis. A displace-based one-dimensional finite element model is developed to predict critical loads and corresponding buckling modes for a thin-walled composite beam with arbitrary boundary conditions. Numerical results are obtained for thin-walled composites under central point load, uniformly distributed load, and pure bending with angle-ply and laminates. The effects of fiber orientation location of applied load, and types of loads on the critical buckling loads are parametrically studied.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제3권5호
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• pp.38-46
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• 1995

In this paper, an experimental study on the effects of the impact damage and the perforation characteristic of CFRP laminates with different fiber stacking orientation and ply number was done through an observation of interrelations between the impact energy vs. transmitted energy and the impact energy vs. absorbed energy per unit volume. The velocities of the ball before or after impact are measured by the high-speed camera. And when CFRP laminates are subjected to tranverse impact by a steel ball(${\phi}10$), the delamination shapes generated by impact damage are observed by using SAM (Scanning acoustic Microscope).

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.42-50
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• 2001

본 연구에서는 집중하중을 받는 일방향 보강 섬유 금속 적층판의 손상 개시 모델을 연구하였다. 기존의 복합재료 적층판의 해석에 사용하는 일타 전단변형이론을 수정하여 섬유 금속 적층판의 하중 변위 관계를 구하였고, 유한 요소 해석을 통하여 응력을 계산한 다음 Tsai-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하여 섬유층과 금속판의 파괴 지수를 계산하는 방법으로 섬유 금속 적층판의 손상 개시를 모델링하였다. 단순 인장과 원통형 굽힘 하중에서의 적층 각도에 따른 섬유 금속 적층판의 파괴 지수 분포를 통하여 해석의 타당성을 검증하였으며, 이를 바탕으로 집중하중을 받는 경우 섬유 방향에 따른 파괴 지수를 계산하였다. 계산된 파괴 지수를 손상 개시 하중과 비교하기 위하여 압입 시험을 수행하였다. 압입 시험은 섬유 방향의 영향을 보기 위하여 양단 고정인 경계 조건에서 수행하였다. 손상 개시 하중은 압입 선도의 앞 부분을 Hertz식을 이용하여 회귀 분석한 곡선이 실제 하중 곡선과 달라지는 점으로부터 결정하였다. 다양한 섬유 방향에 따른 압입 시험을 수행하였으며 각각의 손상 개시 하중을 파괴 지수와 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.161-171
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• 2006

본 논문은 고정과 자유 경계의 다양한 조합을 갖는 직사각형 복합적층판의 고유진동에하고 있다. 본 연구에서는 수학적으로 완전한 특성직교다항식으로 표현되는 근사변위와 Ritz법을 이용하여 Lagrange 범함수의 정상값을 구하였다. 3차원 모델의 정확성이 무차원 진동수의 수렴도를 검토하여 이루어졌으며, 또한 기존 문헌상의 해석결과와의 비교를 통하여 진동수의 정확성을 검토하였다. 본 논문에서 제시된 3차원 진동수의 결과를 이용하여 복합적층판의 기하 및 재료에 관한 매개변수 즉, 형상비(${\mathcal{a/b}}$), 폭두께비(${\mathcal{a/h}}$), 재료의 직교이방성, 플라이 수(${\mathcal{N}}$), 섬유배향각(${\theta}$) 및 적층순서가 미치는 효과를 설명하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.217-238
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• 2023

In this study, a parametric study was performed considering material properties of concrete, material properties of steel, the number of longitudinal reinforcement (reinforcement ratio), CFRP ply orientations, a number of layers as variables by using ABAQUS. Firstly, the parameters used in the Hashin failure criteria were verified using four coupon tests of CFRP. Secondly, the numerical models of the beams strengthened by CFRP were verified using five experimental data. Finally, eighty numerical models and eighty analytic calculations were developed to investigate the effects of the aforementioned variables. The results revealed that in the case of using fibrous polymer to prevent shear failure, the variables related to reinforced concrete significantly affected the behavior of specimens, whereas the variables related to CFRP composite have a slight effect on the behavior of the specimens. As a result of numerical analysis, while the increase in the longitudinal tensile and compression reinforcement, load bearing capacity increases between 23.6%-70.7% and 5.6%-12.2%, respectively. Increase in compressive strength (29 MPa to 35 MPa) leads to a slight increase in the load-carrying capacity of the specimens between 4.6% and 7.2%. However, the decrease in the compressive strength (29 MPa to 20 MPa) significantly affected (between 6.4% and 8.1% decrease observed) the behavior of the specimens. As the yield strength increases or decreases, the capacity of specimens increase approximately 27.1% or decrease 12.1%. The effects of CFRP ply orientation results have been obtained as a negligible well approximately 3.7% difference. An increasing number of CFRP layers leads to almost no effect (approximately 2.8%) on the behavior of the specimen. Finally, according to the numerical analysis, the ductility values obtained between 4.0 and 6.9 indicate that the beams have sufficient ductility capacity.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.8-16
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• 2007

자동차 충돌이나 전복사고에 있어서 부재들의 변형은 축방향 압축붕괴와 함께 굽힘붕괴가 혼합된 변형양상을 보여주고 있으며, 자동차에 사용되는 대부분의 박벽관 부재는 굽힘붕괴가 주된 붕괴형태로 나타나고 있다. 하지만 혼성 사각관의 굽힘붕괴에 대한 연구는 축방향 붕괴의 연구에 비해 많이 부족한 현실이다. 본 논문에서는 알루미늄-복합재료 혼성 사각관의 굽힘 붕괴 거동 및 에너지 흡수 특성을 실험적 방법으로 연구하여 경량화 구조부재로서의 적용가능성을 조사하였다. 접착필름 살입형 경화법으로 제작된 알루미늄-복합재료 혼성 사각관 보에 대해 복합 재료 층의 적층두께와 적층 각에 따른 굽힘 성능을 평가하였다. 본 혼성 사각관 보는 복합재료만으로 구성된 사각관 보에서 발생할 수 있는 불안정한 붕괴모드를 안정적인 붕괴로 전환시키면서, 단순 알루미늄 사각관에 비해 에너지 흡수 능력이 향상되었고, 특히 $[0^{\circ}/90^{\circ}]s$를 적층한 혼성 사각관의 경우 벽두께 1mm인 알루미늄 사각관 시험편과 비교하여 흡수에너지가 1.78배 증가하였고 단위무게당 흡수에너지는 1.29배로 증가함을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권2호
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• pp.119-130
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• 2002

무시멘트 인공 고관절 전치환술 후, 복합재료 스템을 갖는 대퇴골의 장기 거동과 인공 대퇴 보철물의 설계 성능을 분석하기 위하여 비선형 유한요소 프로그램이 개발되었다. 한 발로 서 있을 때의 관절 접촉 하중과 근육하중이 적용되었고, 816개의 brick요소를 갖는 타원형 단면의 복합재료 스템으로 치환된 대퇴골이 3차원 유한요소로 모델링 되었다. 프로그램을 사용하여 대퇴골의 밀도 변화, 응력분포, 상대미소운동이 plate cut과 bend mold와 같은 제작 방법에 대한 스템의 적층 각도 변경에 따라서 평가되었다. 결과는 코발트 크롭 합금, 티타늄 합금, 스테인레스 강과 같은 금속 재료보다 AS4/PEEK, T300/976과 같은 복합재료가 적은 골 흡수를 보였다. 대퇴골 보철물의 장기 안정성 증대는 적당한 복합재료의 적층과 적층 각도의 선택에 의하여 얻어질 수 있었다.