• Composites Research
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• 제15권4호
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• pp.23-31
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• 2002

시편 게이지 면적($길이{\;}{\times}{\;}폭$)의 이차원 크기효과가 T300/924 $[45/-45/0/90]_3s$ 탄소섬유/에폭시 적층판의 압축거동에 대해 조사하였다. 개조된 압축시험치구(ICSTM)와 좌굴방지장치가 $30mm{\;}{\times}{\;}30mm,{\;}50mm{\;}{\times}{\;}50mm,{\;}70mm{\;}{\times}{\;}70mm,{\;}90mm{\;}{\times}{\;}90mm$의 게이지 길이와 폭을 가진 시편들의 압축시험에 사용하였다. 모든 경우의 파괴들은 시편 게이지 길이 내에서 주로 갑자기 발생하였다. 파괴 후 분석결과는 $0^{\circ}$층의 섬유의 미소좌굴에 의해 파괴를 시작하여 최종파괴를 일으키는 임계파괴기구일 것으로 생각되었다. 이것은 매트릭스 지배적인 파괴를 의미하며, 초기섬유굴곡에 따라 파괴가 지배적으로 시작된다는 것을 말한다 이것은 또한 제작공정과 품질이 압축강도를 결정하는 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 좌굴방지장치를 장착하고 시험할 때 장치의 볼트 조임 토크에 따라 시편과의 접촉마찰 등에 의해 실제 압축강도 보다 크게 나타나는 결과를 보였다. 좌굴방지장치의 영향을 유한요소법을 이용하여 해석한 결과 실제 압축강도 보다 7% 정도 크게 나타남을 확인하였다. 부가적으로 홀을 갖는 시편들의 압축시험도 수행되었다. 홀에 의한 국부응력집중이 적층판 강도에 지배적 요인이었다. 파괴강도는 홀 크기와 시편 폭이 증가할수록 감소하였으나 탄성응력집중계수로 예측된 값보다는 일반적으로 크게 나타났다. 이것은 사용된 복합재가 이상적인 취성재질이 아니라는 것을 의미하며 홀 주위에서 다소간의 응력이완이 발생한다고 볼 수 있다. X선 검사 사진분석에서 섬유좌굴과 층간분리형태의 손상이 파괴하중의 약 80%에서 홀 가장자리로부터 시작되었고 임계파괴크랙길이인 2-3mm의 불안정한 상태에 도달하기 전까지는 하중 증가와 더불어 안정되게 파괴가 진전되었다(시편의 기하학적 크기에 의존함). 이 손상과 파괴는 선형 cohesive zone 모델로 해석되었다. 노치없는 시편의 압축강도와 평면 파괴인성의 측정된 적층판 변수들을 사용하여 홀의 크기와 시편 폭의 함수로서 홀을 갖는 적층판의 압축강도를 성공적으로 예측하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.191-203
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• 2006

가정 변형률 9절점 쉘 요소를 이용하여 스티프너로 보강된 적층 복합 보강판의 진동 특성을 연구하였다. 기존의 연구결과들과 비교하기 위하여 대칭으로 적층된 carbon-epoxy 복합재료 적층 판을 사용하였다. 또한 본 연구에서 스티프너를 쉘로 모델링 한 결과들은 보 요소로 모델링 된 결과들과 비교하였다. 비틀림에 약한 스티프너의 경우에 국부 좌굴이 스티프너에서 발생할 수 있다. 이 경우에 스티프너는 쉘로 모델링 하여야 한다. 본 연구는 면내 압축 및 전단하중을 받는 적층 복합 보강 판과 보강되지 않은 적층 복합 판의 연구에 집중되어 있다. 면내 압축 및 전단하중은 적층복합 판의 고유진동수와 진동 모우드를 변화시키고 압축 하중의 증가는 압축 하중이 임계 좌굴하중에 도달하여 진동수가 0 이 될 때 까지 진동수를 감소시킨다. 면내 전단하중의 작용은 그렇지 않은 경우에 비하여 진동수를 증가시켰다. 또한 진동수와 면내 하중 관계 곡선의 교차는 적층 복합 보강판의 진동 모우드를 교체 시킨다. 본 연구에서 제시한 쉘 요소로 적층 복합 보강판을 해석한 결과 참고문헌과 비교하여 매우 정확한 결과를 나타내었다. 그러므로 보강된 적층 복합 판의 면내 전단 및 압축하중의 종류와 크기는 특정한 진동수와 모우드 형상의 조절을 위해 적절하게 선택되어야 한다. 고유치 문제를 풀기 위하여 Lanzcos 방법을 사용하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권3호
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• pp.353-369
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• 2020

Eight cold-formed thin-walled steel beams were performed to investigate the effect of corrosion damage on the flexural behavior of steel beams. The relationships between failure modes or load-displacement curves and corrosion degree of steel beams were investigated. A series of parametric analysis with more than forty finite element models were also performed with different corrosion degrees, types and locations. The results showed that the reduction of cross-section thickness as well as corrosion pits on the surface would lead to a decline in the stiffness and flexural capacity of steel beams, and gradually intensified with the corrosion degree. The yield load, ultimate load and critical buckling load of the corroded specimen IV-B46-4 decreased by 22.2%, 26% and 45%, respectively. The failure modes of steel beams changed from strength failure to stability failure or brittle fracture with the corrosion degree increasing. In addition, thickness damage and corrosion pits at different locations caused the degradation of flexural capacity, the worst of which was the thickness damage of compression zone. Finally, the method for calculating flexural capacity of corroded cold-formed thin-walled steel beams was also proposed based on experimental investigation and numerical analysis results.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.300-309
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• 2016

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램을 어렵게 해 이를 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 회전관성을 고려한 외 평면 좌굴을 등분포하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권12호
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• pp.156-162
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• 2005

In this paper, we study the mechanism of lead deformation by numerically simulating the stamping process by means of a commercial finite element code. It is very important to analyze effects that the lead shape makes on the lead deformation, because the lead shape is often modified in order to minimize the deformation or to increase the buckling critical load of the punch. Therefore the stamping process, first, numerically simulated by considering as a quasi-static problem. Second, the effect on the lead deformation due to the lead shape variation, a linear lead geometry and a bent lead, was numerically analyzed and discussed. Finally, the punching order was optimized fur multi-lead generating stamping process. The results show that the bent lead is little bit more shifted than the linear lead after the punching process. But the bent lead is vertically less deformed than the linear lead. The punching order to successively generate the lead is good to keep the lead space uniform. The results will be very effectively applied for the design of the blanking or punching dies in industry.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권7호
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• pp.605-610
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• 2007

In this paper a dynamic behavior(natural frequency) of a cracked cantilever beam subjected to follower force is presented. In addition, an analysis of the flutter and buckling instability of a cracked cantilever beam subjected to a follower compressive load is presented. Based on the Euler-Bernoulli beam theory, the equation of motion can be constructed by using the Lagrange's equation. The vibration analysis on such cracked beam is conducted to identify the critical follower force for flutter instability based on the variation of the first two resonant frequencies of the beam. Besides, the effect of the crack's intensity and location on the flutter follower force is studied. The crack section is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged beam segments. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and to be always opened during the vibrations.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권5호
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• pp.545-554
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• 2018

This study presents a novel method of improving the strength and stiffness of cold-formed steel (CFS) beams. Flexural members are primary members in most of the structures. Hence, there is an urgent need in the CFS industry to look beyond the conventional CFS beam sections and develop novel techniques to address the severe local buckling problems that exist in CFS flexural members. The primary objective of this study was to develop new CFS composite beam sections with improved structural performance and economy. This paper presents an experimental study conducted on different CFS composite beams with simply supported end conditions under four point loading. Material properties and geometric imperfections of the models were measured. The test strengths of the models are compared with the design strengths predicted by using Australian/New Zealand Standard for cold-formed steel structures. Furthermore, to ensure high precision testing, a special testing rig was also developed for testing of long span beams. The description of test models, testing rig features and test results are presented here. For better interpretation of results, a comparison of the test results with a hot rolled section is also presented. The test results have shown that the proposed CFS composite beams are promising both in terms of better structural performance as well as economy.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권6호
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• pp.695-702
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• 2017

In this work, a nonlocal zeroth-order shear deformation theory is developed for the nonlinear postbuckling behavior of nanoscale beams. The beauty of this formulation is that, in addition to including the nonlocal effect according to the nonlocal elasticity theory of Eringen, the shear deformation effect is considered in the axial displacement within the use of shear forces instead of rotational displacement like in existing shear deformation theories. The principle of virtual work together of the nonlocal differential constitutive relations of Eringen, are considered to obtain the equations of equilibrium. Closed-form solutions for the critical buckling load and the amplitude of the static nonlinear response in the postbuckling state for simply supported and clamped clamped nanoscale beams are determined.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.587-597
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• 2001

연속체 쉘을 이산화한 구조시스템은 돔형 구조물을 만들기 위해 많이 이용되고 있으며, 이러한 구조물은 하중레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어난다. 케이블 돔의 구조거동 특성은 초기장력 및 외력에 다라 비선형성이 강하게 나타나며 또한 초기조건에 매우 민감하게 반응한다. 본 연구에서는 케이블 돔의 불안정 문제를 파악하기 위해 Geiger 모델을 대상으로 하여 초기 장력도입에 의한 형상결정 문제를 다루고 이를 이용하여 완전형상 및 초기형상 불완전을 도입하여 외력에 의한 불안전성현상을 규명한다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.233-236
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• 2002

An efficient method was developed in this study to obtain optimal stacking sequences, thicknesses, and minimum weights of stiffened laminated composite shells under combined loading conditions and stiffener layouts using genetic algorithms (GAs) and finite element analyses. Among many parameters in designing composite laminates determining a optimal stacking sequence that may be formulated as an integer programming problem is a primary concern. Of many optimization algorithms, GAs are powerful methodology for the problem with discrete variables. In this paper the optimal stacking sequence was determined, which gives the maximum critical buckling load factor and the minimum weight as well. To solve this problem, both the finite element analysis by ABAQUS and the GA-based optimization procedure have been implemented together with an interface code. Throughout many parametric studies using this analysis tool, the influences of stiffener sizes and three different types of stiffener layouts on the stacking sequence changes were throughly investigated subjected to various combined loading conditions.