• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제59권3호
• /
• pp.431-454
• /
• 2016

In this paper, the nonlinear static and free vibration analysis of Euler-Bernoulli composite beam model reinforced by functionally graded single-walled carbon nanotubes (FG-SWCNTs) with initial geometrical imperfection under uniformly distributed load using finite element method (FEM) is investigated. The governing equations of equilibrium are derived by the Hamilton's principle and von Karman type nonlinear strain-displacement relationships are employed. Also the influences of various loadings, amplitude of the waviness, UD, USFG, and SFG distributions of carbon nanotube (CNT) and different boundary conditions on the dimensionless transverse displacements and nonlinear frequency ratio are presented. It is seen that with increasing load, the displacement of USFG beam under force loads is more than for the other states. Moreover it can be seen that the nonlinear to linear natural frequency ratio decreases with increasing aspect ratio (h/L) for UD, USFG and SFG beam. Also, it is shown that at the specified value of (h/L), the natural frequency ratio increases with the increasing the values amplitude of waviness while the dimensionless nonlinear to linear maximum deflection decreases. Moreover, with considering the amplitude of waviness, the stiffness of Euler-Bernoulli beam model reinforced by FG-CNT increases. It is concluded that the R parameter increases with increasing of volume fraction while the rate of this parameter decreases. Thus one can be obtained the optimum value of FG-CNT volume fraction to prevent from resonance phenomenon.

• Elastomers and Composites
• /
• 제49권3호
• /
• pp.204-209
• /
• 2014

단일벽 카본나노튜브 (SWCNT)/에폭시 복합체에 sodium-montmorillonite ($Na^+$-MMT)을 첨가하여 MMT크기와 MMT/SWCNT 비율이 복합체의 기계적 전기적 성질에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 다른 크기를 갖는 3종류의 MMT를 사용하였으며, 모두 SWCNT의 분산에 효과적임을 알 수 있었다. MMT함량이 증가함에 따라 SWCNT/에폭시 복합체의 기계적인 성질은 증가하였으며, 임계함량에 도달한 후에는 감소하기 시작하였다. 그러나 표면전기저항은 MMT 함량이 증가함에 따라 감소하였으며, 임계함량에 도달한 후 증가하기 시작하였다. 최대 기계적 성질과 최소 전기특성은 임계 MMT/SWCNT 비율은 MMT 크기에 크게 의존하였으며, 이는 MMT크기가 증가함에 따라 감소하였다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제29권8호
• /
• pp.667-673
• /
• 1992

The alumina-zirconia composite powders of core particle ZrO2 coated with Al2O3 were prepared by the hydrolysis-deposition of the mixed aluminum salt solution of Al2(SO4)3-Al(NO3)3-Urea. The effects of hydrolysis reaction and coating parameters on characteristics of coated powders and composites were also investigated. The degree of coating could be estimated from the ratio of tetra-/mono-ZrO2 present at the room temperature after heat-treating coated powders at 120$0^{\circ}C$ and the result of TEM observations. When the content of ZrO2 in the dispersed coating system, the coating time, and the volume ratio of water/solution were 50 mg/g, 180 min, and 5, respectively the coating efficiency was maximum (the ratio of tetra-/mono-ZrO2 was 87/13). The relative densities of coated Al2O3-ZrO2 composites sintered at 1$650^{\circ}C$ for 4 hrs were about 91~98% and the maximum ratio of tetra-/mono-ZrO2 in Al2O3-20wt% ZrO2 composites was 62/38.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제12권6호
• /
• pp.41-49
• /
• 2018

이번 연구에서는 복합재료 박벽보(thin-walled beam)에서 시위 방향으로 단일 셀의 비대칭성 단면을 가지는 모델을 선정하여, 단면의 형상에 대한 이론적인 동특성을 연구하였다. 이를 위해 전단 변형 효과(transverse shear effect)와 와핑 구속 효과(warping restraint effect), 보의 길이 방향으로 일정한 테이퍼비와 기하학적 단면비 등을 고려하고, 비대칭 단면의 와핑 함수 보정을 통해 수학적 모델링을 수행하였다. 그 결과에 따라, 고려한 단면의 질량 계수와 강성 계수 및 고유 진동수 등의 특성을 조사하였다. 특히, 단면의 비대칭성, 와핑 함수를 보정하지 않은 경우, 모델의 테이퍼비와 단면비 등이 고유 진동수에 미치는 영향을 비교 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제30권2호
• /
• pp.185-199
• /
• 2019

Modular construction is an emerging technology to accommodate the increasing restrictions in terms of construction period, energy efficiency and environmental impacts, since each structural module is prefabricated offsite beforehand and assembled onsite using industrialized techniques. However, some innate structural drawbacks of this innovative method are also distinct, such as connection tying inaccessibility, column instability and system robustness. This study aims to explore the theoretical and numerical stability analysis of a tenon-connected square hollow section (SHS) steel column to address the tying and stability issue in modular construction. Due to the excellent performance of composite structures in fire resistance and buckling prevention, concrete-filled steel tube (CFST) columns are also taken into account in the analysis to evaluate the feasibility of adopting composite sections in modular buildings. Characteristic equations with three variables, i.e., the length ratio, the bending stiffness ratio and the rotational stiffness ratio, are generated from the fourth-order governing differential equations. The rotational stiffness ratio is recognized as the most significant factor, with interval analysis conducted for its mechanical significance and domain. Numerical analysis using ABAQUS is conducted for validation of characteristic equations. Recommendations and instructions in predicting the buckling performance of both SHS and CFST columns are then proposed.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제14권1호
• /
• pp.93-101
• /
• 2010

도심지의 제한된 공간에서 대형 건축 지하구조물을 축조하기 위한 지하 굴토공사는 주변지반의 안정이 최우선 되어야 하며, 이를 위해서 흙막이 공사가 필수적으로 검토되어야 한다. 가설 흙막이 구조에서 응력부담재로 주로 사용되고 있는 H-Pile은 주열식 흙막이 벽체에서 지하외벽의 시공 이후에는 방치되므로 재료의 낭비를 초래하게 된다. 이를 개선하기 위하여 가설재인 H-Pile과 지하벽을 합성한 합성지하벽 공법이 개발되어 현재 많은 국내의 현장에 활용되고 있다. 본 연구에서는 지하합성벽의 전단내력을 평가하기 위하여 총 5개의 실험체를 제작하였다. 실험변수로는 전단연결재에 따른 합성율과 벽체 두께를 변수로 하여 실험을 실시하였으며, 기준식에서 제시하는 콘크리트 전단강도와 H-Pile의 전단강도를 실험값과 비교 분석하였다. 실험결과 합성율이 증가함에 따라 전단강도는 상승하지만 그 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 합성지하벽의 전단강도 산정시, 콘크리트 강재의 웨브 뿐만아니라, 강재플랜지의 기여도를 고려한 새로운 식을 제시하고 이를 이용한 계산결과와 실험결과를 비교한 결과 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제17권2호통권75호
• /
• pp.151-159
• /
• 2005

본 연구는 기존의 연구성과들을 바탕으로 단부 RC조 중앙부 S조로 이루어진 합성보의 내력평가를 이론적으로 고찰한 것으로 다음의 결론을 얻었다. RC구간 길이가 증가할수록 Vsrc,test/Vsrc,the의 비는 점진적으로 감소하며 그 경향은 a/d=3.5이상에서 더욱 현저함을 알 수 있었다. 많은 보강방법 중에서는 수직+수평 보강 방법이 우수한 결과를 보였다. 그리고, 주근정착길이 0.15L에서 내력상승률이 현저하며, Vsrc,Eq(3)~(5)식 일 때 실험치를 일반적으로 과소평가하는 경향을 나타냈다. 전단스팬비와 주근정착길이, 철골철근비의 변화를 주요변수로 하여 회귀분석에 의한 내력 평가식을 제안하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제6권3호
• /
• pp.160-166
• /
• 2018

이 연구의 목적은 폴리에틸렌 섬유의 형상비에 따른 알칼리활성 무시멘트 복합재료의 압축강도와 인장거동을 실험적으로 조사하는 것이다. 이를 위하여 섬유의 형상비에 따라 두 가지 배합을 결정하였고, 압축강도를 측정하고 인장실험을 수행하였다. 실험결과 섬유의 형상비에 따른 압축강도의 영향은 거의 나타나지 않은 반면 인장거동은 큰 차이가 발생하였다. 형상비가 높은 섬유를 사용한 배합은 형상비가 낮은 섬유를 사용한 배합에 비하여 강도, 변형성능, 균열개수가 크게 나타났다. 반면에 균열간격과 균열폭은 높은 형상비를 갖는 섬유를 함유한 배합에서 작게 나타났다.

• Composites Research
• /
• 제31권6호
• /
• pp.429-434
• /
• 2018

본 연구에서는 구조물에 부착된 분포형 광섬유 센서의 변형률을 정밀하게 분석하기 위해 위치에 따른 변형률의 변화를 고려하여 광섬유 센서의 변형률 전달률을 분석하였다. 표면에 부착된 코팅된 광섬유 센서의 모델로부터 해석적으로 광섬유 센서의 변형률 전달률을 유도하였으며, 유도된 변형률 전달률은 유한요소해석을 통해 수치적으로 해석한 결과와 비교 검증하였다. 주 구조물의 변형률이 동일한 파장을 가지며 변하는 경우 센서의 변형률 전달률은 위치에 따라 동일한 값을 보였으며, 따라서 변형률 분포의 형상은 왜곡되지 않는다. 하지만 위치에 따라 변형률 파장이 변하면 변형률의 전달률이 위치에 따라 달라져 변형률 분포의 형상이 왜곡될 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 얻어진 파장에 따른 변형률 전달률은 분포형 광섬유 센서로부터 주 구조물의 변형률 분포를 정밀하게 추정하는데 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제39권5호
• /
• pp.583-598
• /
• 2021

The composite steel reinforced concrete (SRC) columns have been widely used in Structural Engineering due to their good performances. Many studies have been done on the SRC columns' performances, but they focused on the ordinary types with conventional configurations and materials. In this study, nine new types of steel reinforced lightweight aggregate concrete (SRLAC) short columns with cross-shaped (+shaped and X-shaped) steel section were tested under monotonically axial compressive load; the studied parameters included steel section ratio, steel section configuration, ties spacing, lightweight aggregate concrete (LWAC) strength, and longitudinal bars ratio. From the results, it could be found that the specimens with larger ties ratio, concrete strength, longitudinal bars ratio, and steel section ratio achieved great strength and stiffness due to the excellent interaction between the concrete and steel. The well-confined concrete core could strengthen the steel section. The ductility and toughness of the specimens were influenced by the LWAC strength, steel section ratio, and longitudinal bars ratio; in addition, larger ties ratio with smaller LWAC strength led to better ductility and toughness. The load transfer between concrete and steel section largely depends on the LWAC strength, and the ultimate strength of the new types of SRLAC short columns could be approximately predicted, referring to the codes' formulas of ordinary types of steel reinforced concrete (SRC) columns. Among the used codes, the BS-5400-05 led to the most conservative results.