• Steel and Composite Structures
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• 제25권5호
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• pp.535-544
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• 2017

Box sections are symmetrical sections and they have high moment of inertia in both directions, therefore they are good members in tall building structures. For the rigid connection in structures with box column continuity plates are used on level of beam flanges in column. Assembly of the continuity plates is a difficult and unreliable work due to lack of weld or high welding and cutting in the fourth side of column in panel zone, so the use of experimental stiffeners have been considered by researchers. This paper presented an experimental investigation on connection in box columns. The proposed connection has been investigated in four cases which contain connection without internal and external stiffeners(C-0-00), connection with continuity plates(C-I-CP), connection with external vase shape stiffener (C-E-VP) and connection with surrounding plates(C-E-SP). The results show that the connections with vase plates and surrounding plates can respectively increase the ultimate strength of the connection up to 366% and 518% than the connection without stiffeners, in case connection with the continuity plates this parameter increases about 39%. In addition, the proposed C-E-VP and C-E-SP connection provide a rigid and safe connection to acquire rigidity of 95% and 98% respectively. But C-I-CP connection is classified as semi-rigid connections.

• 한국해양공학회지
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• 제33권2호
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• pp.153-160
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• 2019

Welding often results in welding distortion during the assembly process. The welding distortion of thin-plate structures such as the living quarters of ships and offshore installations is a more significant problem than in the case of thick-plate structures. Pre-stressing/heating and fairing, which are additional works to mitigate and control welding distortion, are inevitable, and the construction planning is accordingly delayed. In order to prevent welding distortion and minimize the additional work during the assembly process, increasing the plate thickness and/or the number of stiffeners may be a simple solution, but it may give rise to problems related to cost and weight. In this study, the welding distortion control effect of the type of stiffeners on the door openings of various living quarter structures was investigated using an experimental method and a finite element method. The results showed the feasibility of mitigating and controlling the welding distortion, and the optimum selection of the type of stiffeners was confirmed.

• 소음진동
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• 제6권2호
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• pp.147-161
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• 1996

The stress and vibration analysis of stiffened box structure is investigated by experiment and FEM analysis. The effects of stiffener number and box section shape on the structure response are presneted. The 1st natural frequency of stiffened folded byx structure with a stiffeners is 300 Hz. It is highter than that of stiffened rectangular box structure with 5 stiffeners, which is 251 Hz. Maximum deflection of folded box structure with thickness of 1 mm is lower than that of rectangular box structure with thickness of 1 or 2 mm. The natural frequencies of box structures are increeased with the number of stiffener, while the deflections are decreased with the number of box structures. When we compare between fundamental frequency (251 Hz) of stiffened (with 5 stiffeners) and one (137.64 Hz) of unstiffened rectangular box structure under clamped-clamped boundary condition, the ratio of frequency increase is 82%. The stiffened structures of 2 mm thickness can reduced to 120% of maximum deflection of 1 mm thickness rectangular box structures.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제31권3호
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• pp.277-296
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• 2009

The paper investigates the dynamic behaviour of stiffened panels. The coupled differential equations for eccentric stiffening configuration are first derived. Then a semi-analytical procedure for dynamic analysis of stiffened panels is presented. Unlike finite element or finite strip methods, where the plate is discretized into a set of elements or strips, the plate in this procedure is treated as a single element. The potential energy of the structure is first expressed in terms generalized functions that describe the longitudinal and transverse displacement profiles. The resulting non-linear strain energy functions are then transformed into unconstrained optimization problem in which mathematical programming techniques are employed to determine the magnitude of the lowest natural frequency and the associated mode shape for pre-selected plate/stiffener geometric parameters. The described procedure is verified with other numerical methods for several stiffened panels. Results are then presented showing the variation of the natural frequency with plate/stiffener geometric parameters for various stiffening configurations.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.226-229
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• 2006

The safety of on-going ships is one of important concerns in the view of environment and human life. The ship in bad condition is likely to be subjected to accidental loads such as collision. Once she has one or several minor collision damages in the form of circle or ellipse, her ultimate strength under compression or tension load will be reduced. Here, it is important to evaluate the reduction ratio of ultimate strength due to the damage from safety point of view. The problem of strength reduction of a plate with cutout such as opening hole has been treated by many researchers. As a result, a closed-form formula on the reduction of ultimate strength of a plate considering the effect of several forms of cutout was suggested. However, the structure of ships is composed of a plate and a stiffener so-called a stiffened plate, and it is likely to be damaged at a plate and stiffeners together in collision. This paper is to investigate the effect of minor collision damage on ultimate strength of a stiffened plate by using numerical analysis. For this study, the shape of minor collision damage of a stiffened plate was made by using contact algorithm. The deformed shape was used as an initial shape for ultimate stress analysis. Then, a series of nonlinear FE analysis was conducted to investigate the reduction effects of ultimate strength of the stiffened plate. The boundary condition was applied as simply supported at all boundaries, and the tripping of stiffener among failure mode under compression loading was neglected. These results were settled in the form of reduction ratio between ultimate of original intact stiffened plate and that of damaged stiffened plate.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.477-485
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• 2012

내압구조물의 구조적 성능에 영향을 주는 주요 요소로 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 제작 재료 등을 나열할 수 있다. 전통적인 이론적 방법론에 근거한 내압구조물의 설계는 신속하며 만족할 만한 결과를 제공하지만 이는 일부 특정한 형상, 쉘 두께 및 제작 재료 등에 제한되어 있다. 본 논문에서는 최적화된 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 복합재료 적층 정보 등을 얻을 수 있는 최적설계 기법에 근거한 진보된 대체 방법론을 다루고 있다. CAE 기반의 최적설계 기법을 활용하여 내압구조물 설계에 요구되는 구조적 성능과 최적화된 설계 인자들을 얻었다. 상용화된 유한요소 프로그램임 ANSYS의 CAE 플랫폼으로부터 메타모델 기반 최적화 기법을 수행하여 원통형 내압구조물의 설계를 위한 최적의 타원형 형상을 결정하였다. 또한 최적설계 프로그램인 OptiStruct의 기울기 기반 최적설계 방법을 이용하여 복합재료 기반 내압구조물의 설계시 최적의 적층순서와 쉘 두께가 얇은 내압구조물에 대한 최적의 보강재 배치 안을 각각 도출하였다. 최적설계 예제를 통해 본 논문에서 제시하고 있는 최적설계 기법에 근거한 방법론이 내압구조물의 설계에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.191-203
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• 2006

가정 변형률 9절점 쉘 요소를 이용하여 스티프너로 보강된 적층 복합 보강판의 진동 특성을 연구하였다. 기존의 연구결과들과 비교하기 위하여 대칭으로 적층된 carbon-epoxy 복합재료 적층 판을 사용하였다. 또한 본 연구에서 스티프너를 쉘로 모델링 한 결과들은 보 요소로 모델링 된 결과들과 비교하였다. 비틀림에 약한 스티프너의 경우에 국부 좌굴이 스티프너에서 발생할 수 있다. 이 경우에 스티프너는 쉘로 모델링 하여야 한다. 본 연구는 면내 압축 및 전단하중을 받는 적층 복합 보강 판과 보강되지 않은 적층 복합 판의 연구에 집중되어 있다. 면내 압축 및 전단하중은 적층복합 판의 고유진동수와 진동 모우드를 변화시키고 압축 하중의 증가는 압축 하중이 임계 좌굴하중에 도달하여 진동수가 0 이 될 때 까지 진동수를 감소시킨다. 면내 전단하중의 작용은 그렇지 않은 경우에 비하여 진동수를 증가시켰다. 또한 진동수와 면내 하중 관계 곡선의 교차는 적층 복합 보강판의 진동 모우드를 교체 시킨다. 본 연구에서 제시한 쉘 요소로 적층 복합 보강판을 해석한 결과 참고문헌과 비교하여 매우 정확한 결과를 나타내었다. 그러므로 보강된 적층 복합 판의 면내 전단 및 압축하중의 종류와 크기는 특정한 진동수와 모우드 형상의 조절을 위해 적절하게 선택되어야 한다. 고유치 문제를 풀기 위하여 Lanzcos 방법을 사용하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1377-1387
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• 2013

현재 국내 저수지의 대부분(99.1 %)은 흙댐으로 이러한 형식은 건설비용이 저렴하고 다른 시공보다 시공성이 용이하여 많은 저수지 건설에 채택되었다. 그러나 흙댐은 월류 침투 현상에 취약하여 설계 홍수량을 초과한 홍수 발생 시 붕괴가능성이 높은 단점이 있다. 본 연구에서는 수리실험을 통해 이러한 흙댐 제체에 월류 붕괴가 발생할 경우에 대하여 제체 사면에 설치한 L형 T형 $L^*$형의 보강재 형태에 따른 붕괴 양상 변화를 분석하고, 무보강 제체에 비하여 보강재 설치 제체에서 붕괴지연으로 인한 피해감소 효과를 분석하였다. 그 결과 붕괴부에서 발생하는 흐름이 보강재와 충돌하여 분산됨으로 인해 에너지 감세효과를 갖게 되어 토사의 침식속도가 감소하고 이에 따른 붕괴발달 속도가 지연되는 현상이 관찰되었다. 이러한 연구결과에 따라 보강재의 붕괴지연효과를 무보강 제체와 비교할 경우, 붕괴 발생에서 붕괴종료까지 약 1.73~2.29 배의 시간지연이 발생하였으며 첨두 유출량의 감소효과가 나타났다. 저수지 제체 붕괴는 붕괴부의 급속한 발달로 인해 이를 긴급히 보수하는 시간이 부족하여 큰 피해로 이어지게 된다. 사면에 보강재를 설치한 경우 제체 붕괴 지연효과로 인하여 긴급보수시간 및 인명구조시간의 확보가 가능하며, 첨두유출량 감소로 댐 하류부의 피해를 감소시키는 효과가 있어 저수지 붕괴에 대한 비상대처계획 수립시 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권5호
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• pp.168-172
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• 2000

The stiffened panel is representative of a large portion of aircraft construction and therefore has much practical importance. In this paper, the influence of various shape parameters on the stress intensity factors and the fatigue crack growth in the panels with bonded composite stiffeners are studied experimentally. Results are presented as crack growth rates for various values of crack lengths, stiffness ratios, and stiffening Materials.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.