• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.401-419
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• 1997

탄소성 대변형에서의 손상의 운동학을 연속체 역학적 구도 안에서 유효 응력의 개념을 통하여 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 소개하였다. 손상 변형의 운동학적인 기술의 부재로 인하여 소변형 문제에서는 고체의 손상의 특성을 기술하기 위해서는 다음의 두 가지 가정 (변형률 등가의 가정 또는 에너지 등가의 가정)중의 하나가 일반적으로 채택되어진다. 본 연구에서 제안된 방법은 대변형에 적용될 수 있는 손상 거동의 운동학적인 일반화된 방법을 제공한다. 이 방법은 소 변형률에 국한되는 변형률 등가의 가정이나 에너지 등가의 가정 방식이 아닌 변형장의 운동학을 직접 고려하여 손상 거동의 운동학을 2차 손상 텐사의 함수인 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 탄성 및 소성 영역에서 표현하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.131-142
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• 1997

본 논문에서는 4차 손상유효 tensor를 이용하여 유한 탄소성변형에 대한 운동학적인 손상해석이 소개된다. 이는 뼈대구조에서의 연속체 손상역학의 유효응력개념을 통하여 이루어진다. 소규모 변형율상태에만 적용할 수 있는 등가변형율 혹은 에너지법과는 달리 제안된 운동학적인 방법은 유효변형율과 유한변형율에 적용할 수 있는 소규모 변형상태에 있어서의 손상탄소성변형율 사이의 관계를 제공한다. 이는 실제 형상과 가상의 유효형상 모두에 대한 변형장의 운동학을 직접 고려하여 수행된다. 이 방법은 등가변형율이나 변형율 에너지 경우처럼 소규모 변형율에 한정되지 않으며, 유한변형율에 대한 에너지등가의 가정과 일치함을 보여준다. 본 논문에서는 손상이 탄소성영역에서 운동학적으로 표현되며, 손상유효 tensor는 2차 손상 tensor를 통해 손상을 운동학적 측정값이 항으로 특징지워진다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 봄 학술발표회논문집
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• pp.133-140
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• 2000

The objective of this study is to develop a damage model based on damage mechanics that can be used to analyze the mechanical behavior of structures with defects and the global behavior of damaged structures. A modified second order damage tensor that can be applied to finite element analysis is used to reflect the effect of damage. The damage stress computed from the effective stress is considered as an additional loading term acting on nodes and can represent the effect of crack surface. The accuracy of the proposed algorithm is verified by comparing the analysis results with the experimental data from other studies and the analysis results based on transverse isotropic theory. The developed damage model is applied to the analyses of structures with cracks under linear elastic condition. Numerical results show that the developed model can effectively analyze the global behavior of damaged structures.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.257-270
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• 2000

본 연구는 결함을 지닌 구조체의 거시적인 역학적 거동을 손상역학이론에 근거하여 해석할 수 있는 손상모델을 개발하고 이를 손상을 입은 구조체에 적용하여 손상된 구조체의 전체거동을 해석적으로 규명하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 수정된 2차손상텐서를 이용하였으며, 유효응력을 통해서 산정된 손상응력을 절점에 작용하는 추가의 하중 항으로 고려할 수 있고 균열면의 성질을 반영할 수 있는 유한요소해석 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 실험치 및 횡등방성 이론에 의한 이론치와의 비교·검증을 통하여 그 신뢰성을 검토하였다. 선형탄성 가정 하에서 균열을 지닌 구조체에 개발된 알고리즘을 적용하여 해석한 결과, 균열의 방향과 균열군에 따른 손상된 구조체의 거동을 정량적으로 추정할 수 있었다. 개발된 모델을 균열이 존재하는 암반의 굴착문제와 파쇄대를 지니고 있는 지하구조체 문제에 적용해 본 결과, 손상으로 인해 야기되는 구조체의 전체 거동상의 차이를 규명할 수 있었다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제1권2호
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• pp.279-301
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• 2008

This paper develops a 3D homogenization based continuum damage mechanics (HCDM) model for fiber reinforced composites undergoing micromechanical damage under monotonic and cyclic loading. Micromechanical damage in a representative volume element (RVE) of the material occurs by fiber-matrix interfacial debonding, which is incorporated in the model through a hysteretic bilinear cohesive zone model. The proposed model expresses a damage evolution surface in the strain space in the principal damage coordinate system or PDCS. PDCS enables the model to account for the effect of non-proportional load history. The loading/unloading criterion during cyclic loading is based on the scalar product of the strain increment and the normal to the damage surface in strain space. The material constitutive law involves a fourth order orthotropic tensor with stiffness characterized as a macroscopic internal variable. Three dimensional damage in composites is accounted for through functional forms of the fourth order damage tensor in terms of components of macroscopic strain and elastic stiffness tensors. The HCDM model parameters are calibrated from homogenization of micromechanical solutions of the RVE for a few representative strain histories. The proposed model is validated by comparing results of the HCDM model with pure micromechanical analysis results followed by homogenization. Finally, the potential of HCDM model as a design tool is demonstrated through macro-micro analysis of monotonic and cyclic damage progression in composite structures.

• Computers and Concrete
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• 제15권5호
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• pp.709-733
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• 2015

This work deals with a damage model formulation taking into account the unilateral effect of the mechanical behaviour of brittle materials such as concrete. The material is assumed as an initial elastic isotropic medium presenting anisotropy, permanent strains and bimodularity induced by damage evolution. Two damage tensors governing the stiffness in tension or compression regimes are introduced. A new damage tensor in tension regimes is proposed in order to model the diffuse damage originated in prevails compression regimes. Accordingly with micromechanical theory, the constitutive model is validate when dealing with unilateral effect of brittle materials, Finally, the proposed model is applied in the analyses of reinforced concrete framed structures submitted to reversal loading. The numerical results have shown the good performance of the modelling and its potentialities to simulate practical problems in structural engineering.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제22권2호
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• pp.223-240
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• 2006

Taking into account the geometrical and material nonlinearities, an ultimate behavior of reinforced concrete cooling tower shell in hyperbolic configuration is presented. The design wind pressures suggested in the guidelines of the US (ACI) and Germany (VGB), with or without the effect of internal suction, are employed in the analysis to examine the qualitative and quantitative characteristics of each design wind pressure. The geometrical nonlinearity is incorporated by the Green-Lagrange strain tensor. The nonlinear features of concrete, such as the nonlinear stress-strain relation in compression, the tensile cracking with the smeared crack model, an effect of tension stiffening, are taken into account. The biaxial stress state in concrete is represented by an improved work-hardening plasticity model. From the perspective of quality of wind pressures, the two guidelines are determined as highly correlated each other. Through the extensive analysis on the Niederaussem cooling tower in Germany, not only the ultimate load is determined but also the mechanism of failure, distribution of cracks, damage processes, stress redistributions, and mean crack width are examined.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.16-24
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• 2023

본 논문에서는 복합재료의 섬유와 기지사이의 경계면 손상을 고려한 멀티스케일 점진적 피로 손상 모델을 제안한다. 먼저 점진적인 경계면 손상을 고려하기 위해 서로 다른 4개의 경계면 상태를 정의한 미소구조 모델을 도입하였다. 각각의 상태에 대한 부피분율은 피로 하중의 사이클 수가 증가함에 따라 온전한 상태의 계면에서 완전 박리 상태의 계면으로의 전환이 일어난다. 손상된 경계면의 에쉘비 텐서(Eshelby's tensor)를 계산하기 위해 선형 스프링 모델이 사용되었으며 균질화 방법을 통해 복합재료의 유효 물성을 얻었다. 또한 복합재료의 피로거동을 묘사하기 위해 교번 응력에 대한 섬유, 기지, 그리고 섬유-기지 간의 계면 각각에 대한 손상 변수들이 정의되었고 이를 chaotic firefly 알고리즘을 통해 손상 변수를 특성화 하였다. 제안된 모델은 유한요소해석프로그램 ABAQUS의 UMAT subroutine으로 구현되어 AS4/3501-6 복합재료의 단일방향 라미네이트(unidirectional laminate) 시편들([0]₈, [90]₈,[30]₁₆)을 통해 성공적으로 검증되었다.