• Advances in materials Research
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• 제5권2호
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• pp.81-92
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• 2016

Stress concentration is an interesting and essential field of study, as it is the prime cause of failure of structural parts under static load. In the current paper, stress and strain concentration factors in unidirectional functionally graded (UDFGM) plate with central circular cutout are predicted by carrying out a finite element study on ANSYS APDL platform. The present study aims to bridge the lacuna in the understandings of stress analysis in perforated functionally graded plates. It is found that the material variation parameter is an important criterion while designing a perforated UDFGM plate. By selecting a proper material variation parameter and direction of material gradation, the stress and strain concentrations can be significantly reduced.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
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• pp.593-599
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• 2005

This paper is concerned with the vibration analysis of a rectangular plate with a rectangular hole. Even though there have been many methods developed for the addressed problem, they suffer from computational time. In this paper, we developed a new methodology called Independent Coordinate Coupling Method which can couple two independent coordinate systems for the entire plate domain and the hole. By matching the deflection condition imposed on the expressions, the relationship between the global axes and the local axes is derived. This formula is then used for the calculation of the eigenvalue problem. The numerical results show the efficacy of the proposed method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제34권2호
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• pp.159-174
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• 2010

Elastic buckling load of perforated steel plates is typically predicted using the finite element or conjugate load/displacement methods. In this paper an artificial neural network (ANN)-based formula is presented for the prediction of the elastic buckling load of rectangular plates having a circular cutout. By using this formula, the elastic buckling load of perforated plates can be calculated easily without setting up an ANN platform. In this study, the center of a circular cutout was chosen at different locations along the longitudinal x-axis of plates subjected to linearly varying loading. The results of the finite element method (FEM) produced by the commercial software package ANSYS are used to train and test the network. The accuracy of the proposed formula based on the trained ANN model is evaluated by comparing with the results of different researchers. The results show that the presented ANN-based formula is practical in predicting the elastic buckling load of perforated plates without the need of an ANN platform.

• 해양환경안전학회지
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• 제10권2호
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• pp.41-47
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• 2004

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있는데, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적이다. 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 매로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우가 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 매, 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지가 된다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적이고 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 설계식이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 해석코드인 ANSYS(7.1)를 사용하여 시리즈해석을 수행하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.55-60
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• 2005

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고있다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형유한요소법을 근간으로 한 구조해석프로그램인 ANSYS를 사용하여 수치계산을 수행하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2004년도 추계학술발표회
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• pp.129-135
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• 2004

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 한 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 설계식이 필요시 되고 있다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 해석코드인 ANSYS를 사용하여 수치계산을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.607-614
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• 2011

본 연구는 복합신소재로 구성된 중앙 개구부를 갖는 적층 판구조의 비선형 동적 거동을 다룬다. 1차 전단 변형 판이론에 기반하여, 비선형 동적 방정식의 해는 Newmark 방법과 Newton-Raphson 반복법을 혼용하여 적용하여 산정하였다. 본 연구에서 개발한 유한요소 해석프로그램을 사용하여 개구부의 크기와 적층 배열의 변화가 판의 기하학적 비선형 거동에 미치는 영향을 상세 분석하였다. 몇 가지 수치해석 결과는 기존 연구자로부터 얻어진 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 본 연구의 새로운 결과는 경사 적층 구조의 중앙 개구부의 크기와 적층 배열과의 중요한 상호관계를 보여준다. 몇 가지 수치예제는 개구부를 갖는 적층 판구조를 설계하는데 필요한 가이드라인을 제시하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권6호
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• pp.439-446
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• 2006

선체는 기본적으로 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 상당수는 유공판(Perforated plate)으로 이루어져있다. 선체에 설치된 유공판으로서는 선체 상갑판 해치(하역시설로 사용), 선저부의 거더와 플로어(중량경감과 선박 건조 및 검사시 통로확보용), 다이어프램(중량경감 및 파이프 관통의 목적)등이 있다. 이들 유공판에 압축하중이 작용하면 좌굴과 극한강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도재 분포하게 되어 심각한 문제를 발생한다. 실적선에서는 유공주위에 스티프너 보강을 통하여 취약한 좌굴강도 보완하고 있으며, 유공을 고려한 실선에서 사용 중인 유공보강판 모델을 적용하여 좌굴강도 및 극한강도를 파악할 필요성이 있다. 이와 같은 측면에서 각 조선소에서는 각국 선급들이 제시하는 유공판의 좌굴설계식을 사용하여 강도계산을 하고 있으나 임의의 유공크기에 대한 좌굴강도 및 극한강도 평가법을 찾기란 매우 어려운 일이다. 본 연구에서는 실선에서 사용 중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형 유한요소법(ANSYS)을 사용하여 면내 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공비, 웹 치수, 두께 그리고 보강재 단면을 변화시켜가며, 극한강도 시리즈 해석을 수행하고 압축극한강도에 미치는 영향을 검토하였다.

• 대한조선학회지
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• 제21권1호
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• pp.21-34
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• 1984

This paper is concerned with the experimental investigation of transverse vibration characteristics in water of rectangular plates having an inner free cutout. Systematic experiments are carried out to investigate effects of the surrounding water on the added mass and the natural frequency of the plates due to the changes of the aspect ratio, hole size and eccentricity. The main subject is the clamped rectangular plate with a circular hole. For the purpose of comparative evaluations, some other common-type boundary conditions and hole shapes such as ellipses and rectangles are also investigated. Some of the results obtain are as follows; 1) For each given aspect ratio of the plate, there is a hole area ratio which gives a minimum value of the nondimensional frequency parameter for each mode. The hole area ratio increases as the order number of the mode increases. 2) The nondimensinal mass-increment parameter decreases as the aspect ration or the order number of the mode increases. For each given aspect ratio, the parameter the fundamental mode decreases monotonically as the hole area ratio increase. In cases of the second and higher order modes, however, each mode has a hole area ratio which gives a maximum value of the parameter for each aspect ratio more then 2/3. 3) Comparing elliptic holes with rectangular ones with same hole area ratio, nondimensional frequency parameters are almost same for each given ratio of the shorter axises to the longer one. 4) The influences of difference in boundary condion on nondimensional frequency parameters in water are similar to those in air.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권4호
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• pp.367-382
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• 2012

This paper is dedicated to the buckling behaviors of strengthened perforated plates under edge shear loading, which is a typical load pattern of steel plates in civil engineering, especially in plate and box girders. The square plates considered each has a centric circular hole and is simply supported on four edges in the out-of-plane direction. Three types of strengthening stiffeners named ringed stiffener (RS), flat stiffener (FSA and FSB) and strip stiffener (SSA, SSB and SSC) are mainly discussed. The finite element method (FEM) has been employed to analyse the elastic and elasto-plastic buckling behavior of unstrengthened and strengthened perforated plates. Results show that most of the strengthened perforated plates behave higher buckling strengths than the unstrengthened ones, while the enhancements in elastic buckling stress and elasto-plastic ultimate strength are closely related to stiffener types as well as plate geometric parameters including plate slenderness ratio and hole diameter to plate width ratio. The critical slenderness ratios of shear loaded strengthened perforated plates, which determine the practical buckling pattern (i.e., elastic or elasto-plastic buckling) of the plates, are also studied. Based on the contrastive analyses of strengthening efficiency considering the influence of stiffener consumption, the most efficient cutout-strengthening methods for shear loaded perforated square plates with different slenderness ratios and circular hole diameter to plate width ratios are preliminarily identified.