• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권3호
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• pp.109-122
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• 1998

Geogrid를 보강재로 사용하는 Keystone block 보강토 옹벽의 설계와 시공에 있어서 기존의 연구와 설계기준들은 전부 직선 구간에 관한 것들로서 곡선구간의 설계 및 시공에 관한 연구는 부족한 실정때 있다. 따라서, 본 연구에서는 돌출형 곡선 부분의 시공성 및 구조적인 안정성을 검토하기 위하여 직선구간의 NCMA 해석법과 이를 이용한 곡선구간의 해석 및 시공상의 문제점 및 그 원인을 분석하여, 이에 따른 설계 및 시공시의 문제점과 대책을 강구하는데 그 목적이 있다. 곡선구간을 Shell 해석에 의해 직선구간과의 변위 및 응력들의 차이점을 규명하고 이를 이용하여 돌출형 곡선구간의 Keystone block wall의 문제점 분석 및 대책강구를 위한 기초자료 연구에 목적을 두고 있다.

• Composites Research
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• 제14권4호
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• pp.27-34
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• 2001

토탈 라그랑지안 방법과 변형율을 가정한 Hellinger-Reissner 원리에 기초한 유한요소법을 이용하여 패치로 보강된 구형 복합재료 쉘의 후좌굴 거동 및 진동 특성을 살펴보았다. 패치 요소는 따로 다른 유한요소를 사용하지 않고 쉘의 중앙면과 다른 기준점을 잡아 두께 변수를 택하여 정식화를 하였다. 비선형 해법으로 원통형 호-길이법을 적용하였고, 후 좌굴 진동은 미소 진폭을 갖는다고 가정하였다. 구형 쉘 패넬에서 패치가 비선형 거동 및 진동수에 미치는 영향을 고찰하였고, 그 결과 패치는 하중지지도를 개선시키킨다. 패치로 보강된 패널의 1차 고유진동수는 등가 패널에 비하여 낮으나, 하중을 받는 경우 1차 고유진동수는 급격히 감소하지 않았다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권4호
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• pp.453-470
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• 2014

This article is the result of an investigation on the influence of a Pasternak elastic foundation on the stability of exponentially graded (EG) cylindrical shells under hydrostatic pressure, based on the first-order shear deformation theory (FOSDT) considering the shear stresses. The shear stresses shape function is distributed parabolic manner through the shell thickness. The governing equations of EG orthotropic cylindrical shells resting on the Pasternak elastic foundation on the basis of FOSDT are derived in the framework of Donnell-type shell theory. The novelty of present work is to achieve closed-form solutions for critical hydrostatic pressures of EG orthotropic cylindrical shells resting on Pasternak elastic foundation based on FOSDT. The expressions for critical hydrostatic pressures of EG orthotropic cylindrical shells with and without an elastic foundation based on CST are obtained, in special cases. Finally, the effects of Pasternak foundation, shear stresses, orthotropy and heterogeneity on critical hydrostatic pressures, based on FOSDT are investigated.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.371-388
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• 2022

The present study tackles the problem of forced vibration of imperfect axially functionally graded shell structure with truncated conical geometry. The linear and nonlinear large-deflection of the structure are considered in the mathematical formulation using von-Kármán models. Modified coupled stress method and principle of minimum virtual work are employed in the modeling to obtain the final governing equations. In addition, formulations of classical elasticity theory are also presented. Different functions, including the linear, convex, and exponential cross-section shapes, are considered in the grading material modeling along the thickness direction. The grading properties of the material are a direct result of the porosity change in the thickness direction. Vibration responses of the structure are calculated using the semi-analytical method of a couple of homotopy perturbation methods (HPM) and the generalized differential quadrature method (GDQM). Contradicting effects of small-scale, porosity, and volume fraction parameters on the nonlinear amplitude, frequency ratio, dynamic deflection, resonance frequency, and natural frequency are observed for shell structure under various boundary conditions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권6호
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• pp.729-742
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• 2023

It is a recent attraction to the mechanical scientists to investigate state of wave propagation, buckling and vibration in the sport balls to observe the importance of different parameters on the performance of the players and the quality of game. Therefore, in the present study, we aim to investigate the wave propagation in handball game ball in term of mass of the ball and geometrical parameters wit incorporation of the viscoelastic effects of the ball material into account. In this regard, the ball is modeled using thick shell structure and classical elasticity models is utilized to obtain the equation of motion via Hamilton's principle. The displacement field of the ball model is obtained using first order shear deformation theory. The resultant equations are solved with the aid of generalized differential quadrature method. The results show that mass of the ball and viscoelastic coefficient have considerable influence on the state of wave propagation in the ball shell structure.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.81-92
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• 2013

HSB를 적용한 플레이트거더의 압축플랜지 국부좌굴을 고려한 극한휨강도를 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 압축플랜지의 비탄성 국부좌굴 또는 소성항복이 휨강도를 지배하는 압축플랜지 세장비를 갖도록 해석대상 강거더를 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드 단면을 고려하였으며, 일반강재와의 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며, 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 기존 문헌의 실험결과를 비교하여 유한요소 해석결과를 검증하였으며, 초기변형과 잔류응력이 극한휨강도에 미치는 영향을 분석하였다. 총 60개 해석대상 강거더의 휨극한강도를 유한요소해석으로 구하고, 도로교설계기준, AASHTO LRFD와 Eurocode 3의 설계규정으로 구한 휨강도와 비교하여 이들 규정의 HSB 강거더에 대한 적용성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.75-82
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• 2007

본 연구에서는 설계민감도 해석기법을 사용하여 구조물의 안정성, 즉 좌굴을 고려한 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 변수를 고려한 설계민감도 해석을 수행하기 위해 전미분 개념을 도입하고, 이를 이용하여 연속체기반의 변분방정식을 미분하여 민감도공식을 유도하였다. 기존의 유한차분법과 비교할 때 설계민감도 해석법의 장점은 설계변수의 갯수에 상관없이 매우 적은 해석횟수를 가지고도 민감도를 더 정확하게 계산할 수 있으며, 해석결과만을 이용하여 민감도계산을 수행하므로 상용 해석 소프트웨어를 활용할 수 있다는 것이다. 한편 좌굴문제를 다룰 때는 일반적으로 보나 쉘 같은 구조요소를 이용하지만 본 연구에서는 솔리드 요소를 이용한 연속체 모델로 고려하였는데 그 이유는 연속체 모델을 이용하면 뚱뚱한 형상뿐만 아니라 보나 쉘 같은 슬림(slim) 한 모델을 모두 해석할 수 있기 때문이다 설계민감도를 활용하여 여러 가지 좌굴문제에 대해 형상 설계민감도 계산 및 최적설계를 수행하였다. 그 결과 실행함수가 매우 빠르게 수렴하는 것을 확인할 수 있었고, 설계변수가 많아지고 해석시간이 길어질수록 더 효율적인 것을 알 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.121-130
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• 2011

스페이스 프레임 구조물은 연속체 쉘 구조물의 원리를 이용하여 매우 넓은 공간을 효과적 으로 덮을 수 있는 구조물이지만 뜀좌굴 및 분기좌굴 등과 같은 불안정거동은 돔형 구조물에서는 더욱 복잡하게 나타난다. 또한 붕괴메커니즘의 이론적 연구와 실험적 연구결과들 사이에서도 많은 차이를 보인다. 본 논문에서는 미적 효과가 크며 단층의 대공간을 확보하기에 적합한 돔형 공간 구조물의 구조 불안정 특성을 접선강성방정식을 이용하여 비선형 증분해석을 수행하고, Rise-span(${\mu}$)비 및 하중모드($R_L$)에 따른 임계점과 분기점의 특성을 돔형 공간구조물의 예제를 통해 고찰하였다. 여기서 불안정점은 증분해석과정을 통해서 예측할 수 있었으며, 예제에서 낮은 ${\mu}$에서는 전체좌굴이, 높은 ${\mu}$의 경우는 절점좌굴이 지배적이며, 낮은 $R_L$에서 정점좌굴이, 높은 $R_L$에서는 전체좌굴이 지배적이고, 전체좌굴이 나타나는 경우, 분기좌굴하중은 완전형상의 극한점좌굴하중의 약 50%에서 70%의 분포를 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.91-103
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• 2014

최근에 인장강도 800MPa급 고성능 강재가 개발되었지만 플랜지와 복부판의 상호작용을 고려한 플레이트 거더의 국부좌굴에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 본 연구는 HSB 800을 적용한 플레이트 거더의 플랜지 국부좌굴에 대한 강도를 비선형 유한요소해석으로 평가하였다. 비선형 해석 시 I-단면을 갖는 플레이트 거더의 플랜지와 복부판은 3차원 쉘요소로써 초기결함 및 잔류응력을 고려하였으며, 고성능 강재의 재료모델은 다중선형 재료로 모형화하였다. 이를 적용하여 복부판이 조밀, 비조밀 그리고 세장 단면을 갖는 압축 플랜지에 대해 매개변수 해석을 수행하였다. 플레이트 거더의 플랜지 국부좌굴에 대한 거동을 분석하였고, 본 연구의 비선형 해석 결과를 AASHTO LRFD(2012)와 도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)의 압축플랜지 공칭휨강도와 비교하여 평가하였다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.53-58
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• 2023

PIC 설계 방법은 선행 유한요소해석을 통해 하중 유형을 나누어, 각 구간마다 하중 유형에 강한 복합재료의 적층 각도 순서를 배치하는 방법이다. 기존 연구에서는 효율적으로 구간을 나누기 위하여 PIC 설계 방법에 머신 러닝이 적용되었으며, 학습 데이터는 선행 유한요소해석 결과 값을 통해 전체 요소의 일부인 참조 요소에서의 인장, 압축 그리고 전단과 같은 하중 유형으로 나누어 라벨링 되었다. 하지만 좌굴에 대해 고려되지 않아서 좌굴 발생 시, 적절한 하중 유형으로 나눌 수 없기 때문에 이를 해결하기 위한 방법이 필요하다. 본 연구에서는 좌굴이 고려되기 위한 새로운 하중 유형 분석 방법을 기존의 PIC 설계에 적용하는 기법(PIC-NTL)이 제안되었다. 좌굴의 하중 분석은 각 플라이(Ply)별 응력 3축 특성을 통해 진행되었으며, 요소의 두께 방향으로 동일한 크기의 두 영역으로 나누어진 판단 영역 내에서 결정된 하중 유형을 통해 대표 하중 유형이 지정되었다. 학습 데이터의 특성 값은 참조 요소의 좌표, 라벨(Label)은 각 판단 영역의 대표 하중 유형으로 구성되었으며, 이 데이터를 통해 머신 러닝 모델이 학습되었다. 머신 러닝 모델의 성능에 영향을 미치는 하이퍼파라미터는 베이지안 알고리즘을 통하여 최적 값으로 튜닝되었다. 튜닝 된 머신 러닝 모델의 중 SVM 모델이 가장 높은 예측률과 ROC-AUC로 나타났으며, 해당 모델을 통해 예측된 데이터가 유한요소 모델에 매핑되었다. 기존에 제안된 PIC 설계 방법과 비교하기 위하여 사각관 형태의 모델을 압축시키는 유한요소해석이 진행되었으며, 본 연구에서 제안된 설계 방법이 강도와 에너지 흡수율에서 더 우수함이 검증되었다.