• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.109-118
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• 2015

풍력발전 타워용 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법으로 극한휨강도 해석을 수행하였다. 쉘의 기하학적 초기변형, 반경 대 두께비, 적용 강종 등이 극한휨강도에 미치는 영향을 분석하였으며, Eurocode 3와 AISI 설계기준에 의한 설계휨강도와 유한요소해석으로 구한 극한휨강도를 비교하였다. 비선형 FE 해석에는 DNV-RP-C202에 제시된 쉘의 좌굴모드와 유로코드에 규정된 진원도 허용오차 및 용접에 의한 변형을 기하학적 초기 결함으로 고려하였다. 원통형 쉘의 반경 대 두께비는 60~210 범위를 고려하였으며 SM520과 HSB800 강재로 제작된 것으로 가정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권8호
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• pp.56-64
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• 2002

본 연구에서는 다중 적층 구조의 스마트 스킨에 대한 개념 설계, 제작을 하였으며, 압축 실험을 통해 스마트 스킨의 거동 특성을 확인하였다. 상용 유한요소 소프트웨어인 NASTRAN 을 이용한 선형 압축 해석을 통해 스마트 스킨의 층별 응력 분포를 예측하였으며, 최초 파괴층을 예측하였다. 압축 시험과 선형 비선형해석 결과를 비교하여 유한요소 모델의 신뢰도를 검증하였으며, 본 모델을 이용한 설계 인자 해석을 통해 스마트 스킨 설계 자료를 확보하였다. 하니컴 심재의 전단탄성계수가 굽힘 변형과 전단 변형이 동시에 발생하는 스마트 스킨의 좌굴 하중에 큰 영향을 미치는 것을 화인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.209-220
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• 2000

보강된 판 및 쉘구조의 기하학적 비선형해석을 수행하기 위하여, total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰으며, 보강된 쉘 구조의 해석시 보강재를 쉘 요소로 모델링하고 주부재와 보강재의 연결점에서 일반적인 변환관계를 이용하였다. 등매개 쉘 유한요소의 단점인 locking 현상을 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 감차적분 또는 선택적분시 나타날 수 있는 제로 에너지 모드를 제거하였다. 수치해석 예제를 통하여 가정 변형률장에 근거한 쉘유한요소에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권1호
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• pp.119-132
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• 1992

반복하중을 받는 짧은 I보(Beam)의 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)에 대한 광범위한 Parametric Study를 수행하여 보의 좌굴현상을 좀 더 깊이 고찰하고자 한다. 유한한 비틀림변형의 뒤틀림(Warping)이외에 미소한 절단변형의 뒤틀림도 고려한 기하학적(완전) 비선형의 일차원 보를 해석적 모델로 사용하고, 또한 금속의 주기적소성(Cyclic Plasticity)거동을 보다 잘 나타내기 위해 다축 주기적소성모델을 Consistent Return Mapping Algorithm과 결합시켜 적용한다. 기준치 근방에서 아래와 같은 여러가지 Parameter Study를 수행하므로써 반복하중을 받는 짧은 I보의 횡-비틀림 좌굴의 일반적 응답을 고찰한다 : 재료의 강복강도, 강복플래토(Yield Plateau), 변형율경화, 이동경화(Kinematic Hardening), 잔류응력, 작용하중의 절단중심에 대한 편심률, 작용하중의 보 단면에 대한 높이, 작용하중의 보 길이방향의 위치, 보 단면의 치수, 작용하중으로부터 멀리 떨어진 지지단의 고정도.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권3호
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• pp.287-296
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• 2017

The buckling capacity of a radially retractable hybrid grid shell in the closed position was investigated in this paper. The geometrically non-linear elastic buckling and elasto-plastic buckling analyses of the hybrid structure were carried out. A parametric study was done to investigate the effects rise-to-span ratio, beam section, area and pre-stress of cables, on the failure load. Also, the influence of the shape and scale of imperfections on the elasto-plastic buckling loads was discussed. The results show that the critical buckling load is reduced by taking account of material non-linearity. Furthermore, increasing the rise-to-span ratio or the cross-section area of steel beams notably improves the stability of the structure. However, the cross section area and pre-stress of cables pose negligible effect on the structural stability. It can also be found that the hybrid structure is highly sensitive to geometric imperfection which will considerably reduce the failure load. The proper shape and scale of the imperfection are also important.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권5호
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• pp.557-568
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• 2018

An investigation is made in the present work on the post-buckling and geometrically nonlinear behaviors of moderately thick perfect and imperfect rectangular plates made-up of functionally graded materials. Spectral collocation approach based on Legendre basis functions is developed to analyze the functionally graded plates while they are subjected to end-shortening strain. The material properties in this study are varied through the thickness according to the simple power law distribution. The fundamental equations for moderately thick rectangular plates are derived using first order shear deformation plate theory and taking into account both geometric nonlinearity and initial geometric imperfections. In the current study, the domain of interest is discretized with Legendre-Gauss-Lobatto nodes. The equilibrium equations will be obtained by discretizing the Von-Karman's equilibrium equations and also boundary conditions with finite Legendre basis functions that are substituted into the displacement fields. Due to effect of geometric nonlinearity, the final set of equilibrium equations is nonlinear and therefore the quadratic extrapolation technique is used to solve them. Since the number of equations in this approach will always be more than the number of unknown coefficients, the least squares technique will be used. Finally, the effects of boundary conditions, initial geometric imperfection and material properties are investigated and discussed to demonstrate the validity and capability of proposed method.

• 전산구조공학
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• 제5권1호
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• pp.109-118
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• 1992

보(Beam)의 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)에 대한 저항능력을 향상시키기 위해 횡-브레이싱(Lateral Bracing)을 실제 설계에 오랫동안 사용해 왔으나, 횡-브레이싱의 성능에 중요한 인자들은 아직 설계공식에 많이 포함되어 있지 않다. 해석적 모델을 사용하여 아래와 같은 몇개의 인자들에 대한 Parametric Study를 반복하중을 받는 짧은 보에 적용하여 그 영향들을 고찰하고자 한다 : 브레이스의 보 길이 방향의 위치, 브레이스의 보의 절단중심에 대한 높이, 브레이스의 강도와 강성. 일단고정 타단가중 지반(Propped Cantilever)보를 이용하여 Parametric Study를 수행하고, 또한 구조물 전체의 좌굴현상을 잘 포착하기 위해 보와 브레이스에 기하학적 (완전) 비선형의 보 모델을 사용한다. 여기에서 이상화된 브레이스는 보 단면의 횡방향의 이동은 구속하지만 회전은 자유롭게 하도록 한다. 또한 금속의 주기적 소성(Cyclic Plasticity)거동을 보다 잘 나타내기 위해 다축 주기적 소성 모델을 Consistent Return Mapping Algorithm과 결합시켜 적용한다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.107-112
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• 2008

본 연구에서는 이산계열 대공간구조물의 크기최적화에 따른 후 좌굴거동의 변화에 대하여 조사하고 그 결과를 기술하였다. 본 연구에서는 35개의 부재를 가지는 얕은 아치형 2차원 공간트러스 구조물을 이용하여 연구를 수행하였다. 먼저 트러스의 최적의 부재 크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화해야하는 트러스의 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 하중이 가해지는 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 크기최적화에서 도출된 트러스 구조물의 후좌굴 거동은 통합 비선형해석기법을 이용하여 조사 분석하였다. 본 연구에서 제시한 결과는 이산계열 대공간구조물의 설계에 기본 데이터로 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.85-92
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• 2002

Two way grid single-layer domes are of great advantage in fabrication and construction because of the simple fact that they have only four members at each junction. But, from a point of view of mechanics, the rectangular latticed pattern gives rise to a nonuniform rigidity-distribution in the circumferential direction. If the equivalent rigidity is considered in the axial direction of members, the in-plane equivalent shearing rigidity depends only on the in-plane bending rigidity of members and its value is very small in comparison to that of the in-plane equivalent stretching rigidity. It has a tendency to decrease buckling -strength of dome considerably by external force. But it is possible to increase buckling strength by the use of roofing covering materials connected to framework. In a case like this, shearing rigidity of roofing material increases buckling strength of the overall structure and can be designed economically from the viewpoint of practice. Therefore, the purpose of this paper, in Lamella dome and rectangular latticed dome that are a set of 2-way grid dome, is to clarify the effects of roofing covering materials for increasing of buckling strength of overall dome. Analysis method is based on FEM dealing with the geometrically nonlinear deflection problems. The conclusion were given as follows: 1. In case of Lamella domes which have nearly equal rigidity in the direction of circumference, the rigidity of roofing covering materials does not have a great influence on buckling-strength, but in rectangular latticed domes that has a clear periodicity of rigidity, the value of its buckling strength has a tendency to increase considerably with increasing rigidity of roofing covering materials 2. In case of rectangular latticed domes, as rise-span-ratio increases, models which is subjected to pressure -type-uniform loading than vertical-type-uniform loading are higher in the aspects of the increasing rate of buckling- strength according to the rate of shear reinforcement rigidity, but in case of Lamella dome, the condition of loading and rise-span-ratio do not have a great influence on the increasing rate of buckling strength according to the rate of shear reinforcement rigidity.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제30권1호
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• pp.25-35
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• 2018

균일 외압을 받는 링 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)을 적용하여 외압강도를 평가하였다. 링 보강 쉘의 기하학적 초기결함의 진폭, 반경 대 두께 비, 링 보강재 간격 대 반경비 등이 외압강도에 미치는 영향을 분석하였으며, Eurocode 3과 DNV 설계기준에 의한 설계 외압 강도와 유한 요소해석으로 구한 외압강도를 비교 평가하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형탄성 좌굴해석에 의한 좌굴모드를 적용하였으며 보강 쉘의 반경 대 두께 비는 250~500범위를 고려하였다.