• Steel and Composite Structures
• /
• 제24권2호
• /
• pp.249-264
• /
• 2017

In this paper free linear vibration of lattice composite conical shells will be investigated. Lattice composite conical shell consists of composite helical ribs and thin outer skin. A smeared method is employed to obtain the variable coefficients of stiffness of conical shell. The ribs are modeled as a beam and in addition to the axial loads, endure shear loads and bending moments. Therefore, theoretical formulations are based on first-order shear deformation theory of shell. For verification of the obtained results, comparison is made with those available in open literature. Also, using FEM software the 3D finite element model of composite lattice conical shell is built and analyzed. Comparing results of analytical and numerical analyses show a good agreement between them. Some special cases as variation of geometric parameters of lattice part, effect of the boundary conditions and influence of the circumferential wave numbers on the natural frequencies of the conical shell are studied. It is concluded, when mass and the geometrical ratio of the composite lattice conical shell do not change, increment the semi vertex angle of cone leads to increase the natural frequencies. Moreover for shell thicknesses greater than a specific value, the presence of the lattice structure has not significant effect on the natural frequencies. The obtained results have novelty and can be used for further and future researches.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제48권3호
• /
• pp.395-414
• /
• 2013

The present study fundamentally investigated the mechanical performance of the rib-stiffened super-wide bridge deck with twin box girders in concrete, which is a very popular application to efficiently widen the bridges with normal span. The shear lag effects of the specific cross-sections were firstly studied. The spatial stress distribution and local stiffness of the bridge deck with twin box girders were then investigated under several typical wheel load conditions. Meanwhile, a comparative study for the bridge deck with and without stiffening ribs was also carried out during the investigation; thereby, a design optimization for the stiffening ribs was further suggested. Finally, aiming at the preliminary design, an approximate methodology to manually calculate the bending moments of the rib-stiffened bridge deck was analytically proposed for engineers to quickly assess its performance. This rib-stiffened bridge deck with twin box girders can be widely applied for concrete (especially concrete cable-stayed) bridges with normal span, however, requiring a super-wide bridge width due to the traffic flow.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제3권4호
• /
• pp.95-107
• /
• 1983

기존(旣存) 범용 구조해석용(構造解析用) 프로그램들은 선택(選擇)된 역학적(力學的) 이론(理論), 계산(計算) algorithm등이 고정(固定)되어 있으므로 이용자(利用者)는 프로그램을 원하는 대로 control하기 어렵고 프로그램에 정의(定義)된 대로 data input만 준비(準備)한다. 이용자(利用者)가 계산과정(計算過程)을 control 할 수 있으며 원하는 역학적(力學的) 이론(理論) 및 계산(計算) algorithm등을 보완(補完)하여 이용(利用)할 수 있도록 한 구조해석용(構造解析用) 프로그램인 Symbolic Manipulation Program들이 개발(開發)되었으나 이들은 single domain 문제(問題) 해석용(解析用)이므로 대형(大型)콤퓨터가 필요(必要)하다. 본(本) 연구(硏究)에서는 substructure technique을 도입(導入)하여 구조물(構造物)을 multi domain으로 하여 중(中), 소형(小型)콤퓨터로도 해석(解析)할 수 있으며, matrix analysis 및 finite element analysis를 할 수 있도록 finite element characteristic arrays(Stiffness, Mass matrix)등을 계산(計算)하는 Element Subroutine 중 3D Beam element, Plate bending element 및 동력학계산(動力學計算)을 위한 Eigenvalue routine을 포함(包含)한 Symbolic Manipulation Program 개발(開發)이다. 이 프로그램의 구조(構造)는 module화(化)된 독립적(獨立的) 기능(機能)을 가진 processor 들로 구성(構成)되어 프로그램의 수정(修正), 첨가(添加), 삭제(削除)가 용이(容易)하며, Integrated Program Network(IPN) 개념중(槪念中) data base 방법(方法)으로 matrix form으로 된 data의 취급이 효율적(效率的)이다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제25권2호
• /
• pp.250-263
• /
• 2001

The up and down speed of heddle frames that produce woven cloth by insertion of weft yarns between warp yarns has been increased recently much for productivity improvement, which induces higher inertial stresses and vibrations in the heddle frame. the heddle frame is required to reduce its mass because the heddle frame contributes the major portion of the stresses in the heddle frames during accelerating and decelerating. Conventional aluminum heddle frames have fatigue life of around 5 months at 550rpm due to their low fatigue flexural strength as well as low bending stiffness. In this work, since carbon/epoxy composite materials have high specific fatigue strength(S/p), high specific modulus(E/p), high damping capacity and sandwich construction results in lower deflections and higher buckling resistance, the sandwich structure composed of carbon/epoxy composite skins and polyurethane foam were employed for the high-speed heddle frame. The design map for the sandwich beams was accomplished to determine the optimum thickness and the stacking sequences for the heddle frames. Also the effects of the number of ribs on the stress of the heddle frame were investigated by FEM analyses. Finally, the high-speed heddle frames were manufactured with sandwich structures and the static and dynamic properties of the aluminum and the composite heddle frames were tested and compared with each other.

• Composites Research
• /
• 제14권2호
• /
• pp.13-21
• /
• 2001

비강성, 비강도가 우수한 복합재료의 특성상, 기존의 금속 구조물을 복합재료 구조물로 대체 하는 것은 많은 이득을 가져온다. 이 논문에서는 탄소섬유/에폭시 복합재료와 유리섬유/에폭시 복합재료를 이용하여 정적 토크전달 능력, 비틀림 좌굴 하중. 굽힘 1차 고유진동수의 설계 기준을 만족하는 후륜구동 자동차용 일체형 동력전달축이 설계 및 제조되었다. 복합재료 중공축과 알루미늄 요크와의 결합을 위하여 단일 겹치기 접착조인트가 사용되었으며, 접착조인트의 정적 토크전달 능력은 접착길이와 요크두게에 따라 유한요소 해석을 이용하여 계산되었고, 실제 실험결과와 비교되었다. 복합재료 중공축의 정적 토크전달 능력은 Tasi-Wu 파괴지수와 아루미늄 요크와 에폭시 접착제의 비선형 물성을 적용하여 계산되었다. 실험과 해석결과로부터 복합재료 동력전달축의 정적 토크전달 능력은 임계 요크 두께에서 가장 높았으며, 임계 접착길이 이상에서는 포화되었다. 또한 일체형 복합재료 동력전달축은 기존의 2단 분리형 강철 동력전달축과 비교하여 40%의 무게 감소효과를 가져왔다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제9권1호
• /
• pp.37-47
• /
• 2007

환경훼손 및 주거 과밀지역의 민원을 최소화할 목적으로 도심지 공사에서 쉴드터널공법의 적용이 날로 증대되고 있다. 쉴드터널의 주 구조체인 라이닝 세그멘트는 연속체가 아닌 이음부를 가지는 구조로 되어져 있다. 지금까지 설계실무에서는 라이닝 세그멘트의 구조해석 모델이나 설계하중 및 지반정수의 영향 등에 대한 별다른 검증 평가없이 과거의 국내 외 설계자료를 관행적으로 적용하고 있다. 본 연구에서는 국 내외에서 현재 사용하고 있는 쉴드터널의 세그멘트 해석 및 설계 모델들에 대해 이론해와 수치해의 비교를 통하여 적정성을 평가하였다. 그 결과, 사용의 편이성과 현장조건 의 적용성, 해석결과의 적용성 측면에서 전주면빔이음스프링 모델(1R-S0)을 제안하였다. 그리고, 제안된 모델을 이용하여 이음부 강성과 지반강성, 이음부 분할 분포 및 분할 개수 등에 대한 매개변수 해석을 수행하였다. 그 결과, 이음부를 갖는 라이닝 세그멘트에 발생하는 휨모멘트는 일정한 크기 이상의 지반강성에서 이음부가 없는 연속체의 라이닝 세그멘트에 발생하는 휨모멘트의 크기에 일정한 비율로 수렴함을 알 수 있었다. 또한, 이음부의 강성이 작을수록 측벽부에 비하여 천정부와 바닥부의 휨모멘트가, 수평변위에 비하여 수직변위가 이음부 분할 분포에 따라 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제35권5호
• /
• pp.303-308
• /
• 2022

PIC(Piecewise Integrated Composite)는 적층 복합재의 기계적 특성을 향상시키기 위해 다양한 적층 순서를 모자이크 방식으로 할당하여 복합 구조를 설계하는 새로운 개념이다. 또한 머신 러닝은 인공 지능의 하위 범주로, 컴퓨터가 데이터에서 지속적으로 학습하고 데이터를 기반으로 예측하는 능력을 개발한 다음 추가 프로그래밍 없이 조정하는 과정을 의미한다. 본 연구에서는 구조적 강성을 높이기 위해 기계학습을 기반으로 넓고 얇은 LCD 디스플레이를 운반 및 이송하기 위한 테이퍼 박스형 빔형 PIC 로봇 암이 설계되었다. 필수 학습 데이터는 예비 FE 해석 과정에서 유한 요소 모델 중 의도적으로 배치된 참조 요소에서 수집되었다. 또한 인장, 압축 또는 전단과 같은 지배적인 외부 하중 유형을 판단하기 위해 각 유한 요소에 대한 3축 특성 값을 얻었다. 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 모델을 훈련하고 평가되었으며, 정확도 레벨을 만족한 머신 러닝 모델을 이용해 요소의 로딩 유형을 예측하였다. 특정 하중 유형에 대해 우세한 것으로 알려진 세 가지 유형의 적층 각도 순서가 PIC 로봇 암에 모자이크 방식으로 할당되었습니다. 이후 굽힘형 FE 해석을 수행한 결과 PIC 로봇 암이 기존의 단일 적층 각도 순서로 제작된 복합재 로봇 암에 비해 강성이 증가된 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5A호
• /
• pp.519-529
• /
• 2009

복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제17권2호
• /
• pp.237-247
• /
• 1993

본 연구에서는 CFRP 적층재를 구조재료로 사용할 경우 우수한 인장강도를 갖 지만, 충격하중에 취약한 특성을 갖기 때문에 구조안정성에 관한 큰 문제의 하나로 충 격손상을 받은 적층판의 잔류 압축강도가 현저히 저하되는 것이 문제점으로 지적되어 왔다.특히, 충격손상에 의한 압축강도의 저하는 인장강도보다 압축강도에 중점을 두는 항공기의 강도설계에서 중요한 문제가 되므로, 저속충격에 의한 복합재료 구조체 의 충격파괴의 문제를 잘 이해하는 것이 요구된다. 지금까지의 연구에 의하면 CFRP 복합적층재의 손상은 주로 층간박리현상과 손상역의 크기변화를 실험적으로 고찰하였 다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제18권5호
• /
• pp.515-524
• /
• 2006

강박스거더에 편심이 작용하면 단면은 뒤틀리고, 이로 인해서 종방향으로 뒤틀림 응력이 발생한다. 휨모멘트에 의한 휨응력 이외에뒤틀림으로 인한 추가되는 종방향 응력은 경우에 따라서는 무시할 수 없이 크기 때문에 설계단계에서 반드시 고려되어야 한다. 일반적으로 중간다이아프램을 설치하여 뒤틀림 변형 자체를 억제시켜 뒤틀림응력의 크기를 제안하는 방법을 이용하는데, 이때 휨응력에 비교하여 뒤틀림응력의 크기를 통상 5~10%정도로 제한한다. 현재 적용하는 중간다이아프램 설치간격에 대한 공식은 고전적인 BEF 이론을 바탕으로 유도되었는데, 이는지나치게 보수적인 설계를 유도하고있다. 이에 본 연구에서 강박스거더의 프레임형식 중간다이아프램에 대해 3차원 유한요소해석을 수행하여 분석한 결과, 현행 중간다이아프램 단면적 공식은 지나치게 큰 값을 요구하는 것으로 나타났다. 그래서 유한요소 해석결과를 회귀분석하여 설계 초기에 적용할 수 있는 개선된 프레임형식의 중간다이아프램 단면적 설계공식을 제안하였다.