• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.77-84
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• 2007

본 논문에서는 복합재료로 만들어진 단순지지된 샌드위치 슬래브 교량의 설계 방법을 제시하고자 한다. 거더나 가로보를 포함한 대부분의 교량시스템에서 교량 상판은 특별직교이방성판으로 거동한다. 이러한 단면을 갖는 시스템은 Navier 해법이나 Levy 해법 형태와는 다른 경계조건 또는 불규칙한 단면을 갖게 되어 해석적 해법을 얻기가 쉽지 않다. 이러한 문제를 해석하기 위하여 유한차분법이 이용되었다. 복합재료로 이루어진 교량을 설계하기위하여, 단면은 가장 경제적이면서 응력에 유리한 폼코어 형태를 채택하였고, 응력을 산출함에 있어서는 유한차분법 프로그램을 이용하였다. 복합신소재 특수기술자의 실험을 기초로 질량이 증가에 따른 파이버의 인장강도 감소를 나타내는 공식을 도출하였다. 이 공식으로부터 치수 증가에 따른 인장강도 감소량을 구 할 수 있다. 파괴강도는 Tasi-Wu의 파괴강도이론을 이용하였다. 파괴강도해석은 본 논문에서 제시하고 있는 인장강도의 감소를 고려하여 제시하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권3호
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• pp.307-323
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• 2023

In this research, the study of the thermoelastic flexural analysis of silicon carbide/Aluminum graded (FG) sandwich 2D uniform structure (plate) under harmonic sinusoidal temperature load over time is presented. The plate is modeled using a simple two dimensional integral shear deformation plate theory. The current formulation contains an integral terms whose aim is to reduce a number of variables compared to others similar solutions and therefore minimize the computation time. The transverse shear stresses vary according to parabolic distribution and vanish at the free surfaces of the structure without any use of correction factors. The external load is applied on the upper face and varying in the thickness of the plates. The structure is supposed to be composed of "three layers" and resting on nonlinear visco-Pasternak's-foundations. The governing equations of the system are deduced and solved via Hamilton's principle and general solution. The computed results are compared with those existing in the literature to validate the current formulation. The impacts of the parameters (material index, temperature exponent, geometry ratio, time, top/bottom temperature ratio, elastic foundation type, and damping coefficient) on the dynamic flexural response are studied.

• Composites Research
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• 제27권1호
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• pp.7-13
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• 2014

대형구조물 설계 건설시 가장 큰 제약은 모든 건설재료에는 치수의 한계가 있다. 본 논문에서는 고전적인 보이론에 의하여 단순 지지된 비등방성 슬래브의 처짐값을 구한 후 그 값을 비교하였고, 특별 직교이방성 판이론에 의하여 콘크리트와 샌드위치 교량의 물성을 비교하여 그 결과에 따른 처짐비와 강성값을 비교하였다. 경계조건은 임의의 경계조건을 갖는 판에 대한 해석해가 없기 때문에 부득이하게 네변이 모두 단순지지 되었을 경우로 해석을 하였고 복합재료의 인장강도는 콘크리트나 강재보다 훨씬 높으므로 비교대상은 처짐으로 하였다. 즉, 철근콘크리트 슬래브보다 자중이 1/10이면서 처짐이 작은 몇 가지 형태의 샌드위치패널을 고려하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제3권2호
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• pp.113-148
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• 2016

In a whole variety of higher order plate theories existing in the literature no consideration is given to the transverse normal strain / deformation effects on flexural response when these higher order theories are applied to shear flexible composite plates in view of minimizing the number of unknown variables. The objective of this study is to carry out cylindrical bending of simply supported laminated composite and sandwich plates using sinusoidal shear and normal deformation plate theory. The most important feature of the present theory is that it includes the effects of transverse normal strain/deformation. The displacement field of the presented theory is built upon classical plate theory and uses sine and cosine functions in terms of thickness coordinate to include the effects of shear deformation and transverse normal strain. The theory accounts for realistic variation of the transverse shear stress through the thickness and satisfies the shear stress free conditions at the top and bottom surfaces of the plate without using the problem dependent shear correction factor. Governing equations and boundary conditions of the theory are obtained using the principle of minimum potential energy. The accuracy of the proposed theory is examined for several configurations of laminates under various static loadings. Some problems are presented for the first time in this paper which can become the base for future research. For the comparison purpose, the numerical results are also generated by using higher order shear deformation theory of Reddy, first-order shear deformation plate theory of Mindlin and classical plate theory. The numerical results show that the present theory provides displacements and stresses very accurately as compared to those obtained by using other theories.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권5호
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• pp.429-447
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• 2019

The present study analyzed free vibration of the three-layered micro annular/circular plate which its core and face sheets are made of saturated porous materials and FG-CNTRCs, respectively. The structure is subjected to magneto-electric fields and magneto-electro-mechanical pre loads. Mechanical properties of the porous core and also FG-CNTRC face sheets are varied through the thickness direction. Using dynamic Hamilton's principle, the motion equations based on MCS and FSD theories are derived and solved via GDQ as an efficient numerical method. Effect of different parameters such as pores distributions, porosity coefficient, pores compressibility, CNTs distribution, elastic foundation, multi-physical pre loads, small scale parameter and aspect ratio of the plate are investigated. The findings of this study can be useful for designing smart structures such as sensor and actuator.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.44-50
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• 2010

본 연구에서는 노후교량 바닥판 대체용으로 단품(Modular) GFRP 바닥판 구조에 대한 거동분석을 실험을 통행 실시하였다. 그 바닥판의 성능평가로서 축소모형(1/5)의 시험편 3개에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 시험편은 박스튜브를 갖는 샌드위치 판이다. 교량바닥판의 구성재료는 유리섬유와 에폭시 레진이다. 모든 시험편에 대한 실험결과로서 최대강도, 강성 및 변형능력으로 나타내었다. 실험적 결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 하여 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권1호
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• pp.1-13
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• 2023

Elastic bending of imperfect functionally graded sandwich plates (FGSPs) laying on the Winkler-Pasternak foundation and subjected to sinusoidal loads is analyzed. The analyses have been established using the quasi-3D sinusoidal shear deformation model. In this theory, the number of unknowns is condensed to only five unknowns using integral-undefined terms without requiring any correction shear factor. Moreover, the current constituent material properties of the middle layer is considered homogeneous and isotropic. But those of the top and bottom face sheets of the graded porous sandwich plate (FGSP) are supposed to vary regularly and continuously in the direction of thickness according to the trigonometric volume fraction's model. The corresponding equilibrium equations of FGSPs with simply supported edges are derived via the static version of the Hamilton's principle. The differential equations of the system are resolved via Navier's method for various schemes of FGSPs. The current study examine the impact of the material index, porosity, side-to-thickness ratio, aspect ratio, and the Winkler-Pasternak foundation on the displacements, axial and shear stresses of the sandwich structure.

• Composites Research
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• 제26권1호
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• pp.42-47
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• 2013

본 연구에서는 공기역학적 또는 열 전달에 유리한 형상인 딤플을 복합재료 제품의 표면에 다수 형성하는 경제적이고도 효과적인 성형방법을 개발하였다. 금형을 이용하여 제품의 표면에 다수의 딤플을 형성시키려면 몰드의 표면에 볼록한 반구형상을 가공하여야 하는데 이렇게 하려면 높은 금형 제작비가 소요된다. 본 연구에서는 다수의 원형 구멍이 뚫린 판재를 이용하여, 이의 표면에 복합재료 스킨을 입히면서 외부에서 압력을 가하여 딤플 형상이 표면에 자연스럽게 형성되도록 하는 방법을 개발하였다. 표면에 다수의 딤플을 갖는 복합재료는 공기저항을 줄이거나 방열효과가 필요한 고속 경기용 자동차의 외장 등으로 널리 응용 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.407-418
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• 2006

본 논문에서는 일차전단변형이론(FSDT)을 이용한 복합재료 적층평판의 고정밀 해석기법을 소개한다. 전단수정계수가 자동적으로 포함되도록 횡방향 전단 변형에너지를 혼합변분이론(mixed variational theorem)을 이용하여 개선하였다. 혼합변분이론에서는 변분을 횡방향 응력들에 대해서만 취하였다. 가정된 횡방향 전단응력은 효율적인 고차이론(Cho and Parmerter, 1993)으로부터 구하였다 횡방향 수직응력은 3차 다항식으로 가정하였고, 무전단 응력조건과 평판의 윗면과 아랫면에서의 응력을 만족하는 조건을 부과함으로써 얻었다. 한편, 변위들에 대해서는 일차전단변형이론의 변위장을 사용하였다. 이렇게 해서 얻어진 변형 에너지를 본 논문에서는 EFSDTM3D이라고 명명 하였다. 본 논문에서 개발된 EFSDTM3D는 변위와 응력의 계산에서 고전적인 FSDT와 같은 정도의 계산 효율을 가지면서, 동시에 변위와 응력의 두께방향의 정확도를 면내 방향 응력들에 대한 최소오차자승법에 기초하여 응력 회복 과정을 적용함으로써 개선하였다. 계산된 결과는 고전적인 FSDT, 3차원 탄성해, 그리고 참고문헌 중에서 이용 가능한 결과들과 비교하여 검증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권4호
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• pp.297-304
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• 2023

Targeted introduction of explosion-resisting and energy-absorbing materials and optimization of explosion-resisting composite structural styles in underground engineering are the most important measures for modern engineering protection. They could also improve the survivability of underground engineering in wartime. In order to test explosion-resisting and energy-absorbing effects of high-performance equal-sized-aggregate (HPESA) concrete, the explosive loading tests were conducted on HPESA concrete composite plates by field simple explosion craters. Time-history curves of the explosion pressure at the interfaces were obtained under six conditions with different explosion ranges and different thicknesses of the HPESA concrete plate. Test results show that under the same explosion range, composite plate structures with different thicknesses of the HPESA concrete plate differ significantly in terms of the wave-absorbing ability. Under the three thicknesses in the tests, the wave-absorbing ability is enhanced with the growing thickness and the maximum pressure attenuation index reaches 83.4%. The energy attenuation coefficient of the HPESA concrete plate under different conditions was regressively fitted. The natural logarithm relations between the interlayer plate thickness and the energy attenuation coefficient under the two explosion ranges were attained.