• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권2호
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• pp.221-229
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• 2004

In this work, an elastic-plastic stress analysis has been conducted for silicon carbide fiber reinforced magnesium metal matrix composite beam. The composite beam has a rectangular cross section. The beam is cantilevered and is loaded by a single force at its free end. In solution, the composite beam is assumed perfectly plastic to simplify the investigation. An analytical solution is presented for the elastic-plastic regions. In order to verify the analytic solution results were compared with the finite element method. An rectangular element with nine nodes has been choosen. Composite plate is meshed into 48 elements and 228 nodes with simply supported and in-plane loading condations. Predictions of the stress distributions of the beam using finite elements were overall in good agreement with analytic values. Stress distributions of the composite beam are calculated with respect to its fiber orientation. Orientation angles of the fiber are chosen as $0^{circ},\;30^{circ},\;45^{circ},\;60^{circ}\;and\;90^{circ}$. The plastic zone expands more at the upper side of the composite beam than at the lower side for $30^{circ},\;45^{circ}\;and\;60^{circ}$ orientation angles. Residual stress components of ${\sigma}_{x}\;and \;{\tau}_{xy}$ are also found in the section of the composite beam.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.37-45
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• 2006

다주교각의 횡방향 철근비에 따른 연성도 및 소성힌지 영역을 단주교각과 비교하여 평가하였다. 횡방향 철근비가 높을수록 연성도 증가는 뚜렷하며 다주교각의 경우 교축직각방향 거동시에는 단주보다 더 큰 연성도 증가를 보였다. 또한 횡철근 배근을 위한 소성힌지영역을 산정하였으며 목표연성도를 크게 할수록 횡구속 철근비의 증가와 함께 횡구속 되어야 하는 소성힌지영역 또한 높아져야함을 밝혔다. 다주교각의 방향별 거동에 따른 소성힌지 영역에는 차이가 있으며, 다주교각의 교축직각방향 거동시에는 모멘트 분포의 차이에 의해 보다 낮은 구간에서 소성변형을 보인다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제44권1호
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• pp.40-47
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• 2016

구조용 집성재 라멘 접합부에 일반적으로 사용되는 접합철물을 대신하여 단판과 GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic)를 복합시킨 GFRP 보강적층판과 삽입 접착형 GFRP rod를 접합물로 사용하였다. 이들을 적용시킨 접합부에 대한 모멘트저항 성능평가 결과, 접합철물을 이용한 실험체(Type-1)와 비교하여 GFRP 보강적층판과 GFRP rod 핀을 사용한 실험체의 항복모멘트는 4% 낮게 측정되었으나 회전강성은 29% 높게 측정되었다. 또한 GFRP 보강적층판과 목재(Eucalyptus marginata)핀을 사용한 실험체는 Type-1 실험체와 비교하여 항복모멘트 11%, 회전강성 56% 높게 측정되며 가장 양호한 성능을 나타냈었다. 파괴형상과 완전탄소성 분석을 통해서도 핀에 의한 전단내력으로부터의 취성파괴가 아닌 연성거동을 나타내며, 접합내력이 상승하고 부재의 일체화가 이루어짐을 확인하였다. 반면, GFRP rod를 삽입 접착한 실험체는 접착 불량으로 측정이 불가하거나 접합성능이 매우 낮게 측정되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.825-832
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• 2010

철근콘크리트 구조물은 위험 단면이 휨강도에 도달하더라도 이 단면에서 소성힌지가 형성되어 휨모멘트가 재분배되어 곧바로 파괴에 도달하지 않는다. 이러한 소성힌지 영역에서 발생하는 비탄성 변형에 의해 소성 회전이 발생한다. 소성힌지길이는 주로 재료 특성에 영향을 받는다. 이 연구에서는 유로코드2에서 제시하고 있는 재료 모델로부터 산정된 휨곡률 분포로부터 소성힌지길이와 소성회전각을 일관되게 산정하였다. 재료 모델의 한계값 즉, 콘크리트 극한변형률, 철근 극한변형률 및 철근의 경화비(k)가 소성회전능력에 미치는 영향을 분석하였다. 해석 결과 콘크리트 극한변형률 및 철근 극한변형률이 증가함에 따라 소성회전능력이 증가하였고 특히, 철근의 경화비(k)가 증가함에 따라 소성 회전각은 크게 증가되는 것으로 나타났다. 따라서 각 재료 모델의 한계값 결정에 세심한 주의가 필요할 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1078-1085
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• 2022

선박에 부착된 수중생물은 선체에서 성장하면서 선박의 저항을 크게 증가시킬 뿐만 아니라 부착생물이 배와 함께 이동하면서 지역의 해양 생태계 교란을 야기시키기도 한다. 이에 따라 국제해사기구에서는 선체부착생물의 이동을 막기 위해 선체부착생물 제거 및 청소성능 평가 논의를 시작해 오고 있다. 본 연구에서는 소형선박에 사용되는 FRP(Fiber Reinforced Plastic), HDPE((High Density Polyethylene), CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 재료의 시편을 격포항(전락북도)에 약 80일간 양생시킨 후 물 제트 노즐을 이용하여 부착생물 제거실험을 수행하였다. 그 결과 김과 같은 해조류는 노즐과 시편과의 거리가 1.8cm, 100bar 일 때 제거되었지만, 따개비의 경우 200 bar 이상은 되어야 청소가 되는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권3호
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• pp.258-265
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• 2014

목구조물 접합부에 기존 드리프트핀(Drift pin)을 대체하고자 단판이나 합판을 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass fiber reinforced plastic)과 복합 적층시킨 GFRP보강적층목재핀을 제작하였다. 더불어 GFRP보강적층목재핀을 사용하여 집성재 접합부의 인장형 전단내력 시험을 실시하였다. GFRP 배열에 따른 보강적층목재핀의 휨강도 시험결과 GFRP를 각층에 1장씩 삽입한 시험편(Type-A)이 가장 양호한 성능을 발휘하였다. 또한 압체압력 $1.96N/mm^2$, 온도 $150^{\circ}C$에서 한 시간 열압하여 고밀화한 시험편이 고밀화하지 않은 시험편과 비교하여 휨강도 성능이 1.57배 향상됨을 확인하였으며, 하중방향에 따라 Edgewise가 Flatwise보다 3.51배 높은 성능을 발휘하였다. 시험을 통해 가장 양호한 성능을 보인 Type-A 보강적층목재핀을 이용하여 전단내력 시험을 실시하였다. 접합구의 종류와 접합판의 종류를 달리하여 시험한 결과 드리프트핀과 강판을 적용한 시험체(Type-DS)와 비교하여 GFRP보강적층목재핀과 GFRP보강목재적층판을 적용한 시험체(Type-WL)가 1.12배 높은 전단내력이 측정되었으며 최대하중 이후에도 매우 양호한 인성이 관찰되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.57-63
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• 2005

철근콘크리트구조물은 시간이 경과함에 따라 노후화현상이 일어난다. 이에 갱생수단으로 보수 보강이 이루어지고 있다. 현재 보강재료로써 FRP가 높은 관심과 더불어 많은 활용을 하고 이에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 그에 따른 효과를 파악하기 위해 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 탄소섬유막대(CFRP)의 순수전단내력을 파악하고, 전단보강에 따른 시험체의 전단파괴거동을 파악하고자 한다. 또한 실험변수를 탄소섬유막대(CFRP)의 보강량과 보강간격으로 두어, 이에 따른 전단보강효과를 파악하고자 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권3호
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• pp.253-267
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• 2014

Based on the test on a 1/2.5-scaled model of a two-bay and three-story inner frame composed of reinforced concrete beams and lattice steel reinforced concrete (SRC) irregular section columns under low cyclic reversed loading, the failure process and the features of the frame were observed. The subsequence of plastic hinges of the structure, the load-displacement hysteresis loops and the skeleton curve, load bearing capacity, inter-story drift ratio, ductility, energy dissipation and stiffness degradation were analyzed. The results show that the lattice SRC inner frame is a typical strong column-weak beam structure. The hysteresis loops are spindle-shaped, and the stiffness degradation is insignificant. The elastic-plastic inter-story deformation capacity is high. Compared with the reinforced concrete frame with irregular section columns, the ductility and energy dissipation of the structure are better. The conclusions can be referred to for seismic design of this new kind of structure.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권2호
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• pp.285-293
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• 2022

Lumped damage mechanics (LDM) is a recent nonlinear theory with several applications to civil engineering structures, such as reinforced concrete and steel buildings. LDM apply key concepts of classic fracture and damage mechanics on plastic hinges. Therefore, the lumped damage models are quite successful in reproduce actual structural behaviour using concepts well-known by engineers in practice, such as ultimate moment and first cracking moment of reinforced concrete elements. So far, lumped damage models are based in the strain energy equivalence hypothesis, which is one of the fictitious states where the intact material behaviour depends on a damage variable. However, there are other possibilities, such as the energy equivalence hypothesis. Such possibilities should be explored, in order to pursue unique advantages as well as extend the LDM framework. Therewith, a lumped damage model based on the energy equivalence hypothesis is proposed in this paper. The proposed model was idealised for reinforced concrete structures, where a damage variable accounts for concrete cracking and the plastic rotation represents reinforcement yielding. The obtained results show that the proposed model is quite accurate compared to experimental responses.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제8권4호
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• pp.483-491
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• 2007

A closed form solution of a composite mechanics system is performed for the investigation of elastic-plastic behavior in order to predict fiber stresses, fiber/matrix interfacial shear stresses, and matrix yielding behavior in short fiber reinforced metal matrix composites. The model is based on a theoretical development that considers the stress concentration between fiber ends and the propagation of matrix plasticity and is compared with the results of a conventional shear lag model as well as a modified shear lag model. For the region of matrix plasticity, slip mechanisms between the fiber and matrix which normally occur at the interface are taken into account for the derivation. Results of predicted stresses for the small-scale yielding as well as the large-scale yielding in the matrix are compared with other theories. The effects of fiber aspect ratio are also evaluated for the internal elastic-plastic stress field. It is found that the incorporation of strong fibers results in substantial improvements in composite strength relative to the fiber/matrix interfacial shear stresses, but can produce earlier matrix yielding because of intensified stress concentration effects. It is also found that the present model can be applied to investigate the stress transfer mechanism between the elastic fiber and the elastic-plastic matrix, such as in short fiber reinforced metal matrix composites.