• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제16권3호통권70호
• /
• pp.295-303
• /
• 2004

본 연구에서는 등방성 및 복합적층판 해석을 위해 추가변형률을 갖는 개선된 4절점 Reissner-Mindlin 평판휨요소를 제안하였다. 전단잠김현상과 가상적인 제로에너지모드를 제거하기 위해 비적합 변위모드와 Bubble 함수식에 근거한 새로운 형태의 전단변형률을 추가함으로써 횡방향 전단거동을 개선하였다. Andelfinger와 Ramm(1993)이 제시한 기본적인 추가변형률은 면내거동을 개선시키고자 그대로 적용하였다. 1차전단변형이론에 근거한 새로 개발된 4절점 평판요소를 '14EASP'라 명하였다. 14EASP 유한요소의 특징과 성능을 평가하고자 몇가지의 수치해석예제를 적용하였으며, 다른 유한요소 및 해석적인 해와 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 14EASP는 보다 안정적이고, 수렴성이 빠르며, 특히 요소형상이 왜곡된 경우에도 정확한 결과를 도출하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제46권4호
• /
• pp.471-483
• /
• 2023

This paper presents an analytical hyperbolic theory based on the refined shear deformation theory for mechanical stability analysis of the simply supported advanced composites plates (exponentially, sigmoidal and power-law graded) under triangular, trapezoidal and uniform uniaxial and biaxial loading. The developed model ensures the boundary condition of the zero transverse stresses at the top and bottom surfaces without using the correction factor as first order shear deformation theory. The mathematical formulation of displacement contains only four unknowns in which the transverse deflection is divided to shear and bending components. The current study includes the effect of the geometric imperfection of the material. The modeling of the micro-void presence in the structure is based on the both true and apparent density formulas in which the porosity will be dense in the mid-plane and zero in the upper and lower surfaces (free surface) according to a logarithmic function. The analytical solutions of the uniaxial and biaxial critical buckling load are determined by solving the differential equilibrium equations of the system with the help of the Navier's method. The correctness and the effectiveness of the proposed HyRPT is confirmed by comparing the results with those found in the open literature which shows the high performance of this model to predict the stability characteristics of the FG structures employed in various fields. Several parametric analyses are performed to extract the most influenced parameters on the mechanical stability of this type of advanced composites plates.

• 대기
• /
• 제25권2호
• /
• pp.339-351
• /
• 2015

The purpose of this study is for the fundamental understandings about building morphological parameters and aerodynamic roughness parameters of Seoul, Korea using the detailed urban geographic information datasets. Applied roughness parameter calculations are based on a digital map of buildings with lot area polygons. The quality of the developed roughness length ($z_0$) of Seoul was evaluated with densely installed 107 automatic weather stations. The correlation coefficient results between averaged wind speeds of AWS data and averaged $z_0$ is -0.303 in night and -0.398 in day (200 m radii circles case). Further $z_0$ enhancement should follow by considering other surface features such as high tree and orography of Seoul. However, this study would meet the needs to for local- or meso-scale meteorological modeling applications of Seoul. However, further studies would require for enhancing the $z_0$ applications of Seoul.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제8권3호
• /
• pp.233-242
• /
• 1999

In the present study, the elasto-plastic analysis of prismatic plate structures subjected to pure bending is carried out using the finite strip method. The end cross-sections of the structure are assumed to remain plane during deformation, and the compatibility along corner lines is ensured by choosing proper displacement functions. The effects of both the initial geometrical imperfections and residual stresses due to fabrication are included in the combined geometrically and materially nonlinear simulation. The von-Mises yield criterion and the Prandtl-Reuss flow theory of plasticity are applied in modelling the elasto-plastic behavior of material. Newton-Raphson iterations are carried out as the rotation of the end cross sections of the structure is increased step by step. The parameter representing the overall axial strain of structure is adjusted constantly during the iteration process in order to eliminate the resulting overall axial force on any cross-section of the structure in correspondence with the assumption of zero axial force in pure bending. Several numerical examples are presented to validate the present method and to investigate the effects of some material and geometrical parameters.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.37-52
• /
• 2012

이 연구에서는 감절점쉘요소의 개념에 근거한 새로운 4절점 곡면 쉘요소를 제시하였다. 회전장이 독립변수로 도입된 범함수에 의하여 면내회전자유도를 도입함으로써 개발된 쉘요소에서는 절점당 6자유도를 갖도록 하였다. 아울러 쉘요소의 면내거동 개선을 위하여 4개의 비적합변위형에 의한 비적합변위를 면내방향의 변위성분에 추가하였으며, 면외거동 개선을 위하여 대체전단변형률장이 적용되었다. 이 연구에서의 비적합변위형의 수치적 구현에 있어서 일정한 변형률상태를 표현할 수 있도록 하기 위하여 비적합변위형의 직접 수정법이 적용되었다. 이렇게 정식화된 쉘요소 강성행렬의 수치적분에 있어서는 부피적분을 위하여 9점 적분법이 사용되었다. 개발된 쉘요소는 바람직하지 못한 영에너지모드를 갖지 않으며, 일정한 변형률 상태를 표현할 수 있음을 확인하였다. 개발된 4절점 곡면 쉘 요소에 대한 다양한 수치예제를 통한 검증 결과, 전반적으로 양호한 거동을 보여주고 있음을 확인하였다.

• 지질공학
• /
• 제18권4호
• /
• pp.447-457
• /
• 2008

절리면의 거칠기, 충전물 등의 공학적 특성과 활동면 경사, 수압하중을 고려하여 암반사면의 파괴거동을 고찰하고 파괴시기를 예측하기 위하여 모형실험이 수행되었다. 절리면 거칠기는 폭, 길이, 높이 등을 고려하여 톱니형으로 제작하였다. 충전물은 거칠기의 돌출부 높이에 대하여 일정한 충전물두께를 유지하는 방식으로 0에서 돌출부 높이의 1.2배까지 증가시켰다. 수압증가에 따른 사면의 거동양상을 파악하기 위해서는 인장균열에 완전히 가해질 수 있는 수압을 100%로 하여 0.5%/min 및 1%/min의 속도로 0%에서 파괴 시 까지 수압하중을 증가시켰다. 모형실험은 활동면 경사각 $30^{\circ}$와 $35^{\circ}$에서 각각 거칠기, 충전물 두께, 수압하중증가 등의 조합을 변화시키면서 총 50회 수행하였다. 모형실험결과 절리면의 거칠기가 없는 경우의 파괴거동 양상은 수압하중 증가 조건과 충전물의 유무에 관계없이 선형 변위거동으로 나타나는 것이 특징적이다. 거칠기가 존재할 경우에는 충전물 두께가 거칠기 높이보다 낮을 때 계단형 변위거동이, 거칠기 높이 이상일 때 지수형 변위거동이 특징적이다. 이는 충전물 두께가 거칠기의 높이를 넘어서면 절리면의 거동특성이 충전물의 공학적 특성에 좌우되기 때문인 것으로 판단된다. 파괴를 유발하는 수압하중의 크기는 절리면의 거칠기가 증가함에 따라 증가한다. 충전물의 두께가 증가할수록 거칠기의 영향이 작아져 파괴 시 수압하중은 감소한다 파괴가 임박한 시점에서 3차 크립 형태의 변위거동을 보이는 지수형의 경우에는 inverse velocity를 이용한 파괴시기 예측이 가능한 것으로 판단된다. 다만 실험에서 나타난 거동특성이 완전한 지수형이 아니고 계단형과 지수형의 중간형태로 나타나는 경우가 대부분이므로 정확한 파괴시기 예측을 위해서는 다수에 걸친 파괴시간 추정이 필요할 것으로 사료된다.

• Wind and Structures
• /
• 제11권4호
• /
• pp.275-289
• /
• 2008

Large eddy simulations have been performed within and over different types of urban building arrays. This paper adopted three dimensionless parameters, building frontal area density (${\lambda}_f$) the variation degree of building height (${\sigma}_h$), and the staggered degree of building range ($r_s$), to study the systematic influence of building spacing, height and layout on wind and turbulent characteristics. The following results have been achieved: (1) As ${\lambda}_f$ decrease from 0.25 to 0.18, the mean flow patterns transfer from "skimming" flow to "wake interference" flow, and as ${\lambda}_f$ decrease from 0.06 to 0.04, the mean flow patterns transfer from "wake interference" flow to "isolated roughness" flow. With increasing ${\lambda}_f$, wind velocity within arrays increases, and the vortexes in front of low buildings would break, even disappear, whereas the vortexes in front of tall buildings would strengthen and expand. Tall buildings have greater disturbance on wind than low buildings do. (2) All the wind velocity profiles and the upstream profile converge at the height of 2.5H approximately. The decay of wind velocity within the building canopy was in positive correlation with ${\lambda}_f$ and $r_s$. If the height of building arrays is variable, Macdonald's wind velocity model should be modified through introducing ${\sigma}_h$, because wind velocity decreases at the upper layers of the canopy and increases at the lower layers of the canopy. (3) The maximum of turbulence kinetic energy (TKE) always locates at 1.2 times as high as the buildings. TKE within the canopy decreases with increasing ${\lambda}_f$ and $r_s$ but the maximum of TKE are very close though ${\sigma}_h$ varies. (4) Wind velocity profile follows the logarithmic law approximately above the building canopy. The Zero-plane displacement $z_d$ heighten with increasing ${\lambda}_f$, whereas the maximum of and Roughness length $z_0$ occurs when ${\lambda}_f$ is about 0.14. $z_d$ and $z_0$ heighten linearly with ${\sigma}_h$ and $r_s$, If ${\sigma}_h$ is large enough, $z_d$ may become higher than the average height of buildings.