• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1995년도 제4회 학술강연회논문집
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• pp.141-153
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• 1995

An incremental Total Lagrangian Formulation is implemented for the finite element analysis of laminated composite pressure vessel with consideration of the material and geometric nonlinearities. For large displacements/large rotations due to geometric nonlinearities, the incremental equations are derived using a quadratic approximation for the increment of the reference vectors in terms of the nodal rotation increments. This approach leads to a complete tangent stiffness matrix. For material nonlinearity, the analysis is performed by using the piecewise linear method, taking account of the nonlinear shear stress-strain relation. The results of numerical tests include the large deflection behavior of the selected composite shell problem. When compared with the previous analysis, tile results are in good agreement with them. As a practical example, filament wound pressure vessel is analyzed with consideration of the geometrically and materially nonlinearity. The numerical results agree fairly well with the existing experimental results.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권6호
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• pp.729-737
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• 2017

Piezoelectric composite laminates are a powerful material system that offers vast options to improve structural behavior. Successful design of piezoelectric adaptive structures and testing of control laws call for highly accurate, reliable and numerically efficient numerical tools. This paper puts focus onto linear and geometrically nonlinear static and dynamic analysis of smart structures made of such a material system. For this purpose, highly efficient linear 3-node and 4-node finite shell elements are proposed. Both elements employ the Mindlin-Reissner kinematics. The shear locking effect is treated by the discrete shear gap (DSG) technique with the 3-node element and by the assumed natural strain (ANS) approach with the 4-node element. Geometrically nonlinear effects are considered using the co-rotational approach. Static and dynamic examples involving actuator and sensor function of piezoelectric layers are considered.

• 전산구조공학
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• 제10권1호
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• pp.213-223
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• 1997

복잡한 구조물의 거동을 해석하는 데 있어서 초기 설계단계에서 부터 쉘요소를 사용하여 해석하는 것은 많은 시간과 경비가 요구된다. 이에 경비절감의 측면에서 쉘구조물을 단순 보구조물에 의해 모델링함에 의해 분석하고자 하는 연구가 진행되어왔다. 본 연구에서는 단순화된 보구조물의 결합부에 고려하기 위한 유연도를 나타내는 굽힘회전강성을 결정하는 방법을 제안하고, 제안된 방법을 통해 얻어진 결합부에서의 유연도을 보구조물의 결합부에 적용하여 비선형해석을 수행한다. 수치해석 결과로 쉘구조물에서 나타나는 기하학적 비선형거동을 결합부에서 유연도를 고려하는 단순 보구조물에 의해 작은 오차의 범위안에서 기술할 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.307-317
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• 1991

선체구조 및 해양구조물의 기본 구조요소로 사용되는 편심으로 보강된 평판이나 쉘 수조물의 기하하적 비선형 해석에 관한 논문으로서 사용된 유한요소는 격하 쉘요소와 편심된 격하보요소이며 total Lagrange(T.L.)수식과 updated Lagrange(U.L.)수식으로 정식화 하였다. 편심된 보강평판의 비선형 해석에서 사용된 모델은 보강재의 이상화 방법에 따라 평판과 보강재를 격하 쉘요소로 이상화한 모델과 평판은 격하 쉘요소로하고 보강재는 편심된 격하 보요소로 이상화한 모델로 각각 구분하여 비선형 해석을 수행하였으며 해석과정에서 편심 보강평판의 임계하중을 구하고 좌굴 후 비선형 거동을 조사하였다. 해석된 임계 좌굴하중은 선급에서 규정하고 있는 방식의 오일러의 좌굴하중값 보다는 낮게 조사되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.132-139
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• 1992

기하학적 비선형 해석과정에서 일반적인 방법으로는 연속적인 하중증분단계의 기하학적 변위증분에서 절점회전이 미소하다는 가정에 의해 제한되어 접선강성행렬을 유도하고 유한회전의 영향을 증분평형 방정식의 반복계산하는 과정에서 고려하는 방법이 사용되고 있다. 그리고 개선된 방법으로는 미소회전증분의 가정을 무시하고 유한회전증분의 영향을 고려하여 접선강성행렬을 유도하는 방법이 Surana, Onate 및 Dvorkin 등에 의해서 개발되었다. 유한 회전을 고려하는 방법에서 Surana는 비선형 절점 회전함수를 가정하여 강성메트릭스를 유도하였으며 Onate와 Dvorkin은 전체좌표에서 회전각에 대한 회전행렬의 2차항까지를 고려한 강성메트릭스를 유도하였다. 본 논문에서는 유한요소의 기하학적 위치를 나타내는 변위함수의 방향 벡터를 삼각함수로 표현하여 연속적인 하중증분 사이의 방향벡터 증분을Tayler의 급수로 2차항까지 전개하므로써 비선형 회전 증분을 고려한 쉘 요소를 개발하였다. 기하학적 비선형 해석과정은 연속체 운동의 증분이론을 도입하여 Total Lagrange(T.L.)수식과 Updated Lagrange(U.L.)수식으로 비선형 거동을 해석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권3호
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• pp.417-439
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• 2021

The geometric nonlinearity has been successfully integrated with the design of steel structural system. Thus, the tubular lattice girder, one application of steel structural systems have already been optimized to obtain an economic design following the completion of computationally expensive design procedure. In order to decrease its computing cost, this study proposes to employ five multi-objective metaheuristics for the design optimization of geometrically nonlinear tubular lattice girder. Then, the employed multi-objective optimization algorithms (MOAs), NSGAII, PESAII, SPEAII, AbYSS and MoCell are evaluated considering their computing performances. For an unbiased evaluation of their computing performance, a tubular lattice girder with varying size-shape-topology and a benchmark truss design with 17 members are not only optimized considering the geometrically nonlinear behavior, but three benchmark mathematical functions along with the four benchmark linear design problems are also included for the comparison purpose. The proposed experimental study is carried out by use of an intelligent optimization tool named JMetal v5.10. According to the quantitative results of employed quality indicators with respect to a statistical analysis test, MoCell is resulted with an achievement of showing better computing performance compared to other four MOAs. Consequently, MoCell is suggested as an optimization tool for the design of geometrically nonlinear tubular lattice girder than the other employed MOAs.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1993년도 가을 학술발표회논문집
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• pp.55-62
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• 1993

Elastic failures of cantilevered cylindrical shells subject to lateral load are caused mainly by geometrical nonlinearlity. Geometerally nonlinear analysis is call for so as to investigate failure mechanisms. In this paper the geometericlly nonlinear analysis of cantilevered cylindrical shells under transverse load by the Rayleigh-Ritz Method is presented to examine the collapse loads and the process of cross-sectional deformations. The critical stress for relatively long cylinders have a tendency to show low level in comparison with the classical buckling stress for compression.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.125-135
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• 2011

유연도법 기반의 공식화에서는 변위영역의 형상함수를 라그랑지언(Lagrangian)보간법에 의한 곡률로부터 횡방향 변위를 유도한다. 곡률변위보간법으로 유도한 매트릭스를 사용한 기하학적 비선형 해석방법과 강성도법을 기반으로 한 비선형 기존의 유한요소 해석 프로그램의 결과를 비교하여 적용이 가능함을 확인하였고, Spacone의 이론을 확장시켜 기하학적 비선형 거동을 예측할 수 있는 유연도법의 알고리즘을 제안하였다. 예제를 통하여 실제 문제에 대한 기하학적 비선형 해석을 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권5호
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• pp.567-576
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• 2018

The objective of this work is to analyze large deflections of a fiber reinforced composite cantilever beam under point loads. In the solution of the problem, finite element method is used in conjunction with two dimensional (2-D) continuum model. It is known that large deflection problems are geometrically nonlinear problems. The considered non-linear problem is solved considering the total Lagrangian approach with Newton-Raphson iteration method. In the numerical results, the effects of the volume fraction and orientation angles of the fibre on the large deflections of the composite beam are examined and discussed. Also, the difference between the geometrically linear and nonlinear analysis of fiber reinforced composite beam is investigated in detail.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.179-189
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• 1996

An unstructured grid finite-volume method has been applied to predict the linear and nonlinear attenuation characteristics of the expansion chamber silencer system. In order to achieve a grid flexibility and a solution adaptation for geometrically silencer system. In order to achieve a grid flexibility and a solution adaptation for geometrically complex flow regions associated with the actual silencers, the unstructured mesh algorithm in context with the node-centered finite volume method has been employed. The present numerical model has been validated by comparison with the analytical solutions and the experimental data for the acoustic field of the concentric expansion chamber with and without pulsating flows, as well as the axisymmetric blast flowfield with open end. Effects of the chamber geometry on the nonlinear wave attenuation characteristics is discussed in detail.