• Steel and Composite Structures
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• 제31권1호
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• pp.43-51
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• 2019

This paper is concerned with the numerical calculation of mixed-mode stress intensity factors (SIFs) of 2-D isotropic functionally graded materials (FGMs) by the natural element method (more exactly, Petrov-Galerkin NEM). The spatial variation of elastic modulus in non-homogeneous FGMs is reflected into the modified interaction integral ${\tilde{M}}^{(1,2)}$. The local NEM grid near the crack tip is refined, and the directly approximated strain and stress fields by PG-NEM are enhanced and smoothened by the patch recovery technique. Two numerical examples with the exponentially varying elastic modulus are taken to illustrate the proposed method. The mixed-mode SIFs are parametrically computed with respect to the exponent index in the elastic modulus and external loading and the crack angle and compared with the other reported results. It has been justified from the numerical results that the present method successfully and accurately calculates the mixed-mode stress intensity factors of 2-D non-homogeneous functionally graded materials.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권5호
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• pp.565-581
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• 2021

In this paper the buckling analysis of the nanoplate made of arbitrary bi-directional functionally graded (BDFG) materials with small scale effects are investigated. To study the small-scale effects on buckling load, the Eringen's nonlocal theory is applied. Employing the principle of minimum potential energy, the governing equations are obtained. Generalize differential quadrature method (GDQM) is used to solve the governing equations for various boundary conditions to obtain the buckling load of BDFG nanoplates. These models can degenerate into the classical models if the material length scale parameter is taken to be zero. Comparison between the results of GDQ method and other papers for buckling analysis of a simply supported rectangular nano FGM plate reveals the accuracy of GDQ method. At the end some numerical results are presented to study the effects of material length scale parameter, plate thickness, aspect ratio, Poisson's ratio boundary condition and side to thickness ratio on size dependent Frequency.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권3호
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• pp.365-374
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• 2023

This paper presents a new scheme for constructing locking-free finite elements in thick and thin plates, called Discrete Shear Gap element (DSG), using multiphase material topology optimization for triangular elements of Reissner-Mindlin plates. Besides, common methods are also presented in this article, such as quadrilateral element (Q4) and reduced integration method. Moreover, when the plate gets too thin, the transverse shear-locking problem arises. To avoid that phenomenon, the stabilized discrete shear gap technique is utilized in the DSG3 system stiffness matrix formulation. The accuracy and efficiency of DSG are demonstrated by the numerical examples, and many superior properties are presented, such as being a strong competitor to the common kind of Q4 elements in the static topology optimization and its computed results are confirmed against those derived from the three-node triangular element, and other existing solutions.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권5호
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• pp.649-655
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• 2022

In presented paper, moving load problem of simply supported axially functionally graded (AFG) beam is investigated under temperature rising based on the first shear beam theory. The material properties of beam vary along the axial direction. Material properties of the beam are considered as temperature-dependent. The governing equations of problem are derived by using the Lagrange procedure. In the solution of the problem the Ritz method is used and algebraic polynomials are used with the trivial functions for the Ritz method. In the solution of the moving load problem, the Newmark average acceleration method is used in the time history. In the numerical examples, the effects of material graduation, temperature rising and velocity of moving load on the dynamic responses ofAFG beam are presented and discussed.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권2호
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• pp.203-210
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• 2023

In the present research, dynamic deflections of a sandwich beam having functionally graded (FG) porous core have been investigated assuming that the sandwich beam is exposed to a pulse load of blast type. The two layers of sandwich beam have been made of a polymeric matrix reinforced by graphene oxide powder (GOP). The micromechanical formulation of the layers has been done via Halpin-Tsai model. The solution method is chosen to be Ritz method which is an efficient method to solve the system of equations of beams modeled based on a higher-order theory. To derive the time history of sandwich beam under pulse load, Laplace method has been used. The porosity content of the core, the GOP content of the layers, thickness of the layer and also duration of the applied load have great influences of the responses of sandwich beam.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권3호
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• pp.349-359
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• 2023

Dynamic response and economic of a laminated porous concrete beam reinforced by nanoparticles subjected to harmonic transverse dynamic load is investigated considering structural damping. The effective nanocomposite properties are evaluated on the basis of Mori-Tanaka model. The concrete beam is modeled by the sinusoidal shear deformation theory (SSDT). Utilizing nonlinear strains-deflection, energy relations and Hamilton's principal, the governing final equations of the concrete laminated beam are calculated. Utilizing differential quadrature method (DQM) as well as Newmark method, the dynamic displacement of the concrete laminated beam is discussed. The influences of porosity parameter, nanoparticles volume percent, agglomeration of nanoparticles, boundary condition, geometrical parameters of the concrete beam and harmonic transverse dynamic load are studied on the dynamic displacement of the laminated structure. Results indicated that enhancing the nanoparticles volume percent leads to decrease in the dynamic displacement about 63%. In addition, with considering porosity of the concrete, the dynamic displacement enhances about 2.8 time.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.299-311
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• 2006

본 논문은 비산출률을 모르는 관측정에서 지하수함양량을 산정하기 위해 물수지분석법의 매개변수를 지하수위상 승량으로 추정하는 방법을 제시하고, 제주도 북부지역의 2개 관측정에 적용하였다. 식생근계의 토양에 대한 물수지가 일단위로 분석되었다. 직접유출랑은 SCS방법으로 계산하고, 실제증발산량은 Penman-Monteith식으로 산정한 잠재증발산량에 작물계수와 수분스트레스계수를 곱하여 산정하였다. 강수량과 이전 토양수분량에서 직접유출량과 잠재증발산량을 제하였으며 토양수분보유능을 초과하는 수량을 지하수함양으로 보았다. SCS 유출곡선지수, 토양수분 보유능, 작물계수 등의 매개변수는 강우사상 동안의 함양량과 지하수위상승량의 선형관계를 이용하여 추정하였다. 관측정이 위치한 지점에서 출현가능한 비산출률의 최대한계값($n_m$)을 강수량과 지하수위상승량 관계로부터 유도하였다. 관측된 지하수위상승량과 함양량 계산값의 선형관계로부터 비산출률과 결정계수($R^2$)를 산정하고, 계산된 비산출률이 최대한계값($n_m$)이내에 위치하며 $R^2$이 가장 큰 매개변수값을 모의를 통하여 선정하였다. 사례지역에 적용한 결과 추정된 매개변수로 산정한 함양량이 지하수위상승량의 변동을 81%이상 설명하는 것으로 나타나 지하수위 자료는 지하수함양량 산정을 위한 물수지분석법의 매개변수 추정에 유용한 것으로 판단된다.

• 한국측량학회지
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• 제29권4호
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• pp.381-392
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• 2011

본 연구는 하천 유역에 대한 수문분석의 대표적인 요소인 유출량과 오염부하량을 추정하는데 있어서 기존의 수문학적 모델링 방법과는 달리 GIS분석기법을 적용하였다. 분석을 위한 기본 자료로는 토양도, 토지이용도, 수계도, 강수량 등의 유역형태 및 기상학적 특성을 정량화한 지리정보자료와 수치표고모형과 같은 지형 자료를 이용하였다. 토양, 토지 이용 인자에 대한 기준값으로는 미국토양보존국(SCS)에서 제시하고 있는 토양 분류 기준 및 유출곡선지수(CN)와 환경부에서 제시하고 있는 토양의 기대평균농도(EMC)를 적용하였다. 고흥군 고읍천 유역의 2010년 7월~8윌의 9개 강우사상에 대하여 유출량 및 오염부하량의 추정값과 실측값을 비교한 결과, 유출량은 평균 3.86%의 차이를 갖으며, 오염부하량은 평균 5.67%의 차이를 갖는 것으로 분석되었다. 그러나 각 강우사상별 분석결과 추정 유출량은 강우량이 적을수록 그 오차가 매우 커지며, 추정 오염부하량은 강우량 및 계절의 변화에 따라 오차량에 차이가 있는 것으로 분석되었다. 향후 우리나라의 토양 및 토지이용에 적합한 배수 분류기준과 지역별 특성을 고려한 기대평균농도가 제시된다면 보다 정확한 유출량 및 오염부하량의 추정이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권1호
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• pp.65-76
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• 2006

본 논문은 지하수함양의 공간분포를 분석할 수 있는 격자기반의 토양물수지방법을 제시하고, 제주도의 외도천유역에 적용하였다. 유역을 격자로 분할하고, 각 격자의 5년 동안의 물수지를 일단위로 계산하였으며, 격자의 일별 강수량은 10개 지점의 강수량자료로 보간법에 의해 산정하였다. SCS유출곡선지수, 토양수분보유능, 작물계수 등 매개변수의 분포는 토양과 토지이용특성에 대한 GIS분석으로 부터 구하였다. 유출곡선지수는 하천유출량 관측자료로 보정하였다. 사례유역에 대한 분석결과 강수량은 표고가 증가함에 따라 1,665 mm/년부터 3,382 mm/년까지 증가하며 지하수함양량은 강수량이 증가함에 따라 372 mm/년부터 2,576 mm/년까지 증가한다. 강수량이 상대적으로 적은 지역에서 유출율과 증발산율이 다른 지역보다 더 크기 때문에 지하수함양이 강수, 직접유출, 증발산, 지하수함양과 같은 물수지 성분 중에서 공간적인 변이가 가장 큰 것으로 나타나고 있다.

• 한국환경생태학회지
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• 제17권3호
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• pp.285-294
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• 2003

본 연구는 자연공원의 각 휴양자원이 이용적합성에 미치는 영향을 구명하여 합리적인 자연공원 휴양자원의 관리에 필요한 지식을 제공함을 목적으로 한다. 본 연구에서는 11점 등간척도의 점수부과체계에 따라 자연공원 6개소에서 총 385명의 이용자를 대상으로 한 설문조사를 통해 평가하였으며, 다중회귀분석 방법으로 검정하여 다음의 결과를 얻었다. 1) 지형, 사회적 자원. 문화적 자원, 경관, 향기$.$색$.$소리가 5%의 유의수준에서 이용적합성에 통계적 유의성이 있는 것으로 판명되었으며. 이들 자원의 수준이 우수할수록 자연공원 휴양자원의 전체적인 이용적 합성이 높아지는 것으로 판명되었다. 2) 휴양자원 중에서 이용적합성의 값의 변화에 영향력이 가장 큰 것은 지형이었다. 3) 자연공원의 휴양자원들 중에서 이용적합성에 대한 상대적 기여도의 크기는 문화적 자원을 1.00으로 할 때. 이에 비해 향기$.$색$.$소리는 1.05배. 사회적 자원은 1.56배. 경관은 2.16배. 지형은 2.70배 더 중요한 것으로 평가되었다. 본 연구의 결과는 휴양자원의 평가와 관리의 우선순위를 결정하기 위한 하나의 기준으로 활용될 수 있을 것이다.