• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권1호
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• pp.57-78
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• 2010

A novel flexibility-based 1D element that captures the material nonlinearity and second order P-$\Delta$ effects within a reinforced concrete frame member is developed. The formulation is developed for 2D planar frames in the modified fiber element framework but can readily be extended to 3D cases. The nonlinear behavior of concrete including cracking and crushing is taken into account through a modified hypo-elastic model. A parabolic and a constant shear stress distribution are used at section level to couple the normal and tangential tractions at material level. The lack of objectivity due to softening of concrete is addressed and objectivity of the response at the material level is attained by using a technique derived from the crack band approach. Finally the efficiency and accuracy of the formulation is compared with experimental results and is demonstrated by some numerical examples.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.1-9
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• 2003

타이어 벨트층의 층간거동을 모사하기 위하여 2층 복합적층판을 고려하였다. 벨트층내의 층간전단응력 및 변형률을 측정하기위하여 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 폭방향 전단변형률은 핀 이용법을 활용하여 측정되었다. 이들 실험 측정값은 적층판의 중앙부에서는 고전적층판이론과 그리고, 양가장자리부에서는 Kassapoglou 및 Kelsey의 이혼과 비교 하였다. 고무는 선형탄성체의 가정하였으며. 고투/코드 복한적층판은 직교이방성재질로 단순화 하였다 해석결과로부터, 층간박리의 원인인 층간전단응력은 고무내부의 양가장자리부에서 가장 큰 값을 보였다. 결과값은 중앙영역에서 고전적 층판이론과 매우 잘 일치하였으며. 양가장자리부에서는 이론값들과는 다소 차이를 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제44권6호
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• pp.815-837
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• 2012

A plated beam is strengthened by bonding a thin plate to the tension face; it often fails because of premature debonding of the thin plate from the original beam in a brittle manner. A sound understanding of the mechanism of such debonding failure is very important for the effective use of this strengthening technique. This paper presents an improved analytical solution for interfacial stresses that incorporates multiple loading conditions simultaneously, including prestress, mechanical and thermal loads, and the effects of adherend shear deformations and curvature mismatches between the beam and the plate. Simply supported beams bonded with a thin prestressing plate and subjected to both mechanical and thermal loading were considered in the present work. The effects of the curvature mismatch and adherend shear deformations of the beam and plate were investigated and compared. The main mechanisms affecting the distribution of interfacial stresses were analyzed. Both the normal and shear stresses were found to be significantly influenced by the coupled effects of the elastic moduli with the ratios $E_a/E_b$ and $E_a/E_p$.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권6호
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• pp.753-767
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• 2019

Vibration control in mechanical equipments is an important problem where unwanted vibrations are vanish or at least diminished. In this paper, free vibration active control of the porous sandwich piezoelectric polymeric nanocomposite microbeam with microsensor and microactuater layers are investigated. The aim of this research is to reduce amplitude of vibration in micro beam based on linear quadratic regulator (LQR). Modified couple stress theory (MCST) according to sinusoidal shear deformation theory is presented. The porous sandwich microbeam is rested on elastic foundation. The core and face sheet are made of porous and three-phase carbon nanotubes/resin/fiber nanocomposite materials. The equations of motion are extracted by Hamilton's principle and then Navier's type solution are employed for solving them. The governing equations of motion are written in space state form and linear quadratic regulator (LQR) is used for active control approach. The various parameters are conducted to investigate on the frequency response function (FRF) of the sandwich microbeam for vibration active control. The results indicate that the higher length scale to the thickness, the face sheet thickness to total thickness and the considering microsensor and microactutor significantly affect LQR and uncontrolled FRF. Also, the porosity coefficient increasing, Skempton coefficient and Winkler spring constant shift the frequency response to higher frequencies. The obtained results can be useful for micro-electro-mechanical (MEMS) and nano-electro-mechanical (NEMS) systems.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제7권4호
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• pp.257-262
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• 1986

Thixotropy is a time-dependent shear-thinning phenomenon. We derived a new thixotropic formula which is based on the generalized viscosity formula of Ree and Eyring, $f={\Sigma}\frac{X_i}{{\alpha}_i}sinh^{-1}$ () (Refer to the text concerning the notation.) The following is postulated: (1) thixotropy occurs when small flow units attached to a large flow unit separate from the latter under stress (2) elastic energy(${\omega}$) is stored on the large flow unit during the flow process, and (3) the stored energy contributes to decrease the activation energy for flow. A new thixotropic formula was derived by using these postulations, $f={\frac}{X_0{\beta}_0}{\alpha_0}{\dot{s}}+{\frac}{X_1{\beta}_1}{{\alpha}_1}{\dot{s}}+{\frac}{X_2}{{\alpha_x}}sinh^{-1}$[$({\beta}_0)_2$ exp $(-C_2{\dot{s}}^2/RT){\cdot}{\dot{s}}$] f is the shear stress, and s is the rate of shear. In case of concentrated solutions where the Newtonian flow units have little contribution to the viscosity of the system, the above equation becomes, $f=\frac{X_2}{\alpha_2}sinh^{-1}$[$({\beta}_0)_2$ exp $(-C_2{\dot{s}}^2/RT){\cdot}{\dot{s}}$]. In order to confirm these formulas, we applied to TiO2(anatase and rutile)-water, printing ink and mayonnaise systems. Good agreements between the experiment and theory were observed.

• Composites Research
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• 제17권1호
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• pp.29-37
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• 2004

하니컴 샌드위치 복합재료(HSC) 구조물은 높은 강성 및 경량화가 요구되는 항공ㆍ우주 및 군수 산업 등에 폭 넓게 이용되고 있으며 하니컴 샌드위치 복합재료의 정확한 강도 해석에 있어서 하니컴 코어의 기계적 물성 예측이 필요하다. 본 연구에서는 하니컴 코어 벽의 굽힘, 축 방향 및 전단 변형을 고려한 에너지 법을 사용하여 하니컴 코어 재료의 각 방향 탄성계수 및 포아송 비와 같은 기계적 물성 값을 구하기 위한 예측식을 유도하고, 이 이론 예측값이 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS 6.3을 이용하여 구한 결과와 거의 일치하고 있음을 알았다. 또한 하니컴 샌드위치 복합재료 평판의 인장 실험 및 유한요소 시뮬레이션을 수행하여 변형 거동 예측 및 층간 응력을 해석하였다. 하니컴 코어층과 표면층 사이의 전단 응력의 증가는 HSC 평판의 층간분리 현상의 주원인임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.223-232
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• 2003

본 연구에서는 DSC를 이용한 구성방정식을 이용하여 토목섬유 사이의 접촉전단 응력과 변위와의 관계를 모델링하였다. DSC 모델은 두 개의 기준 상태, 즉 상대적으로 손상되지 않은 RI 상태와 완전히 파괴된 FA 상태와 한가지의 교란 함수로 구성된다. 본 모델은 통합된 모델로서, RI 상태를 탄성-완전 소성 모델, 계층적 단일 항복곡면 (HiSS) 모델 등 다양한 모델을 이용하여 모사할 수 있다. 한편 본 모델은 탄성과 소성 변위를 동시에 고려할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 4가지의 대형 직접전단 시험으로부터 측정된 자료와 측정자료로부터 도출된 모델 변수를 이용하여 재해석한 결과를 서로 비교하여, 둘 사이의 비교 결과가 상당히 일치함을 발견하였으며, 특히 표면이 매끄러운 지오멤브레인의 접촉면에서는 매우 상관관계를 보였다. 비록 표면이 거친 지오멤브레인이 포함된 접촉면에서는 예측 최대 전단강도가 실험결과와 약간의 차이를 보이기는 하였지만, 전체적으로 본 모델이 최대 전단응력이 나타나는 변위점과 대변형에서의 전단강도를 상당히 정확히 예측하였으며, 이를 통해 본 모델이 변형율 연화 현상을 보이는 접촉면 전단거동의 모델링에 유용함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.27-35
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• 2005

액상화에 따른 지반의 과도한 변형으로 인한 피해가 자주 발생되고 있다. 그에 따른 지반의 움직임을 예측하기 위해서는 유효응력 개념에 기초한 수치해석 기법이 요구되어 진다. 본 연구에서는 지진 및 유사한 반복 하중에 따른 수압의 상승을 예측할 수 있는 연성(fully coupled) 유효응력 구성모델인 UBCSAND를 제안하였다. 제안된 모델은 간단한 완전탄소성모델인 Mohr-Coulomb을 변형한 형태로 마찰각(friction angle)과 팽창각(dilation angle)을 점진적으로 증가시킴으로써, 기존의 파괴상태내에서도 연속적인 소성변형 발생을 표현할 수 있다. 항복함수는 전단응력과 평균응력의 비인 $(\sigma'_1-\sigma'_3)/(\sigma'_1-\sigma'_3)$로 나타내며, 응력도의 원점에서 시작하는 무한개의 방사선을 의미한다. 따라서, Mohr-Coulomb의 파괴면과 같은 형태의 무수한 항복면을 가진다. 소성 경화법칙은 등방경화(isotropic hardening)와 이동경화(kinematic hardening)를 혼합한 형태를 이루고 있다. 재하(loading) 및 재재하(reloading)시에는 연속적인 소성 변형이 일어나나, 제하(unloading)시에는 탄성변형을 가정하였다. 제안된 모델은 느슨한 Fraser River 모래를 이용한 직접단순전단시험(Direct simple shear test)결과와 비교하여 검증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권2호
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• pp.141-173
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• 2010

In this paper a boundary element method is developed for the general flexural-torsional buckling analysis of Timoshenko beams of arbitrarily shaped cross section. The beam is subjected to a compressive centrally applied concentrated axial load together with arbitrarily axial, transverse and torsional distributed loading, while its edges are restrained by the most general linear boundary conditions. The resulting boundary value problem, described by three coupled ordinary differential equations, is solved employing a boundary integral equation approach. All basic equations are formulated with respect to the principal shear axes coordinate system, which does not coincide with the principal bending one in a nonsymmetric cross section. To account for shear deformations, the concept of shear deformation coefficients is used. Six coupled boundary value problems are formulated with respect to the transverse displacements, to the angle of twist, to the primary warping function and to two stress functions and solved using the Analog Equation Method, a BEM based method. Several beams are analysed to illustrate the method and demonstrate its efficiency and wherever possible its accuracy. The range of applicability of the thin-walled theory and the significant influence of the boundary conditions and the shear deformation effect on the buckling load are investigated through examples with great practical interest.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권10호
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• pp.1583-1589
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• 2004

In this paper, A new finite element method for the time domain analysis of the dynamic stress intensity factor of two-dimensional viscoelastic body with a stationary central crack under the transient dynamic load is presented, which is based on the intergrodifferential equations of motion in the isotropic linear viscoelasticity and the Galerkin's method. The vlscoelastic material is assumed to be elastic in dilatation and behaves like a standard linear solid in shear. As a numerical example, the Chen's problem in viscoelastodynamic version is solved for the parametric study about the effect of viscosity and relaxation time on the dynamic stress intensity factor.