• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권6호
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• pp.691-716
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• 2007

The purpose of the present work is to establish a method for predicting the location and depth of a crack in a circular cross section beam by only considering the frequencies of the cracked beam. An accurate knowledge of the material properties is not required. The crack location and size is identified by finding the point of intersection of pulsation ratio contour lines of lower vertical and horizontal modes. This process is presented and numerically validated in the case of a simply supported beam with various crack locations and sizes. If the beam has structural symmetry, the identification of crack location is performed by adding an off-center placed mass to the simply supported beam. In order to avoid worse diagnostic, it was demonstrated that a robust identification of crack size and location is possible if two tests are undertaken by adding the mass at the left and then right end of the simply supported beam. Finally, the pulsation ratio contour lines method is generalized in order to be extended to the case of rectangular cross section beams or more complex structures.

• 소음진동
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• 제6권5호
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• pp.587-594
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• 1996

이 논문에서는 일정체적의 정다각형 단면을 갖는 보-기둥의 자유진동 및 좌굴하중을 지배하는 비분방정식을 유도하고 이를 수치해석하였다. 정다각형 단면의 단면깊이 변화식으로는 포물선식과 정현식을 채택하였고, 고정-고정, 회전-고정 및 회전-회전의 단부조건에 대하여 고유진동수 및 좌굴하중을 산출하였다. 수치해석의 결과로 무차원 고유진동수와 무차원변들 사이의 관계 및 무차원 좌굴하중과 단면비 사이의 관계를 그림에 나타내었다. 또한, 최강기둥의 단면비와 좌국하중을 산출 하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권4호
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• pp.563-571
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• 2023

Girdling underpinning joints are key areas of concern for the pier-cutting bridge-lifting process. In this study, five specimens of an underpinning joint were prepared by varying the cross-sectional shape of the respective column, the process used to treat the beam-column interface (BCI), and the casting process. These specimens were subsequently analyzed through static failure tests. The BCI was found to be the weakest area of the joint, and the specimens containing a BCI underwent punching shear failure. The top of the girdling beam (GB) was subjected to a circumferential tensile force during slippage failure. Compared to the specimens with a smooth BCI, the specimens subjected to chiseling exhibited more pronounced circumferential compression at the BCI, which in turn considerably increased the shear capacity of the BCI and the ductility of the structure. The GB for the specimens containing a column with a circular cross-section exhibited better shear mechanical properties than the GB of other specimens. The BCI in specimens containing a column with a circular cross-section was more ductile during failure than that in specimens containing a column with a square cross-section.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.43-50
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• 2008

본 연구에서는 볼트의 변형을 고려한 강재 조립 합성보의 휨거동에 대한 해석기법 및 결과가 제시되었다. 볼트의 변형, 합성효과 및 접촉면의 마찰이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 파악하였다. 볼트의 변형이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 고려하기 위하여, 구조해석 프로그램인 ABAQUS의 Nonlinear Spring요소를 사용하였으며 볼트의 변형을 고려하지 않은 결과와 비교하였다. 유한요소 모델에 의해서 처짐, 휨응력, 전단응력이 계산되었으며 이런 결과는 완전 비합성보, 부분 합성보 및 완전 합성보의 해석 값과 비교되었다. 해석결과 합성보의 거동은 강재의 마찰보다 볼트의 갯수로 표현되는 합성률에 크게 영향을 받았다. 특히 합성률이 50%이상이 되면 볼트의 변형을 고려한 합성보의 휨거동은 완전합성보와 유사하게 나타났다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권2호
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• pp.221-229
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• 2004

In this work, an elastic-plastic stress analysis has been conducted for silicon carbide fiber reinforced magnesium metal matrix composite beam. The composite beam has a rectangular cross section. The beam is cantilevered and is loaded by a single force at its free end. In solution, the composite beam is assumed perfectly plastic to simplify the investigation. An analytical solution is presented for the elastic-plastic regions. In order to verify the analytic solution results were compared with the finite element method. An rectangular element with nine nodes has been choosen. Composite plate is meshed into 48 elements and 228 nodes with simply supported and in-plane loading condations. Predictions of the stress distributions of the beam using finite elements were overall in good agreement with analytic values. Stress distributions of the composite beam are calculated with respect to its fiber orientation. Orientation angles of the fiber are chosen as $0^{circ},\;30^{circ},\;45^{circ},\;60^{circ}\;and\;90^{circ}$. The plastic zone expands more at the upper side of the composite beam than at the lower side for $30^{circ},\;45^{circ}\;and\;60^{circ}$ orientation angles. Residual stress components of ${\sigma}_{x}\;and \;{\tau}_{xy}$ are also found in the section of the composite beam.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.35-40
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• 2010

본 연구에서는 거더와 가로보로 이루어진 패널을 특별직교이방성 판 이론을 응용하여 해석하였다. 거더와 가로보는 H 형단면을 사용하였다. 본 논문에서는 특별직교이방성 판 이론을 압연형교에 응용하였으며 해석한 결과를 제시하였다. 해석결과는 보 이론과 비교하였다. 이러한 목적으로 본 논문에서는 유한차분법을 사용하였다. 고유진동수에 대한 $D_{22}$ 강성의 영향을 철저히 검토하였다. 본 연구에서는 판 이론에 의해 수치해석을 해본 결과 보 이론보다 강성이 2.43배가 되는 것을 알 수 있었다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.1-7
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• 2011

본 논문에서는 복합소재 방호울타리의 6가지 적층 단면에 대한 충돌시뮬레이션을 실시하여 최적 적층 단면을 결정하였다. 먼저 6가지 단면 형상에 대하여 설문 조사를 통하여 형상을 결정하였다. 결정된 보 단면에 대하여 6가지 적층설계를 하였다. 적층에는 CSM, DB, DBT, Roving 섬유를 사용하였다. LS-DYNA를 사용하여 수평 및 3:1 경사에 대한 복합소재 보를 모델링하였다. 직육면체 추 및 원통형 추를 사용하여 낙하 충돌 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션결과를 비교 분석하여 최적 적층 단면을 도출하였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.204-211
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• 2015

본 논문에서는 블레이드와 같이 세장비가 크고 초기 비틀림이 존재하는 복합재료로 구성된 날개 구조물에 대한 이차원 단면의 차원축소와 복원관계를 이론적으로 기술하고 이를 이용한 복합재료 로터 블레이드의 효율적인 설계 과정을 기술하였다. 차원축소와 복원해석 수치해석 프로그램인 VABS를 이용하여 단면해석을 수행하고 연성이 고려된 강성행렬과 질량행렬을 중립점에 연결하여 블레이드의 특성을 포함한 1차원 보 모델링을 구성하였다. 1차원 보 모델을 통해 블레이드의 거동을 확인하고 내부하중을 계산하여 단면위치에서 변형률 복원을 수치적으로 계산하고 이산화 된 단면에 수치적으로 매칭하여 시각적으로 형상화하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.203-208
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• 2016

In this paper, vibration characteristics in terms of the airfoil cross-sectional shape was examined by using the EDISON co-rotational plane beam-transient analysis. Assuming aircraft wing as a cantilevered beam with a constant cross-sectional shape, natural frequencies of each airfoil shape was compared while varying airfoil maximum thickness and maximum camber length, using Fast Fourier Transformation(FFT). When the airfoil maximum thickness was varied, natural frequency showed peak value at 18% chord, and decreased afterwards. When the airfoil maximum camber length was varied, natural frequency either increased or decreased at 6% chord, while at 8% the natural frequency showed its maximum. Applying such trends to B-737 wing airfoil, an improved B-737_mod airfoil shape was obtained with regard to the vibration characteristics.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권5호
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• pp.563-573
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• 2024

This research experimentally evaluated the local stress distribution along the cross-section of composite beams under both positive and negative moments. The experiment utilized a large-scale, two-story, two-by-three bay steel gravity frame with a concrete on metal deck floor system. The composite shear connections, which are nominally assumed to be pinned under gravity loading, can develop non-negligible moment-resisting capacity when subjected to lateral loads. This paper discusses the local stress distribution, orshear lag effects, observed near the beam-to-column connections when subjected to combined gravity and lateral loading. Strain gauges were used for measurements along the beam depth at varying distances from the connection. The experimental data showed amplified shear lag effects near the unconnected region of the beam web and bottom flange under the applied loading conditions. These results indicate that strain does not vary linearly across the beam cross-section adjacent to the connection components. This insight has implications for the use of experimental strain gauge data in estimating beam demands near the connections. These findings can be beneficial in informing instrumentation plans for future experimental studies on composite beams.