• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.575-584
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• 2006

본 연구에서는 압축력을 받는 적층복합 I형 박벽보의 좌굴해석을 위한 전단변형을 고려한 유한요소 모델을 제안한다. 직교좌표계에 근거로 변위장은 1차 전단변형을 고려한 보 이론을 사용하여 정의된다. 유도된 요소는 휨 전단변형과 ? 비틂에 의한 영향을 고려한다. 지배방정식을 풀기 위하여 본 유한요소에서는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보요소를 제안하였다. 선형 좌굴문제를 풀기 위하여 이동기법을 의한 역방향 반복법을 사용하였다. 적층복합 I형 박벽보의 좌굴거동에 전단 유연성과 파이버 방향성의 중요도를 조사하기 위하여 매개변수 해석을 수행하였다. 본 연구의 전단변형을 고려한 모델은 다른 연구자의 수치해석 결과와 유한요소해에 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권4호
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• pp.19-25
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• 2008

유리섬유강화플라스틱(GFRP : Glass fiber reinforced plastic) 보강 집성재를 제작한 후 유리섬유강화플라스틱의 체적비에 따른 휨강도 성능을 평가하였다. 집성재 제작에는 평균함수율 8%, 비중 0.54의 국산 낙엽송(Larix kaempferi Carr.) 제재판($2cm(h){\times}10cm(b){\times}360cm(l)$)을 7층으로 적층하여 집성재($10cm(b){\times}14cm(h){\times}180cm(l)$)를 제작하였다. 유리섬유강화플라스틱은 인장응력을 받는 하층의 최외각층과 윗층 사이에 두께 0.1 cm (체적비 0.7%)와 0.3 cm (체적비 2.1%)로 보강하였다. 유리섬유강화플라스틱을 체적비 0.7% 보강한 집성재의 경우 Control 집성재보다 휨강도가 12% 정도 증가하였으며 체적비 2.1%를 보강한 집성재의 경우 휨강도가 28% 정도 증가하였다. 또한, 유리섬유강화플라스틱 보강층이 파단의 진행을 억제하였으며 파괴되지 않은 부분은 약 90%의 휨강도를 유지하고 있었다. 접착성능 평가 결과 블록 전단 강도는 KS F3021의 합격기준 $7.1N/mm^2$를 만족하였으며 침지박리시험과 삶음박리시험 결과 박리율 5% 이하로 접착성능도 양호하였다.

• KIEAE Journal
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• 제8권3호
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• pp.77-83
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• 2008

The effective mixture of structural laminated timber and other materials is expected to extend the potentials of building structures because of the potentials to realize high performance in structural safety. The classical joint types using drift pin and bolts are occurred local failures due to the small bearing area. In result, new joints using H shaped steel were suggested in this research. The objective of this study is to evaluate elasto-plastic behaviors by strengthening types of wood frames with new joints connecting structural laminated timber with H shaped steel. A total of five specimens of about one-second scale were tested. Specimens had columns with 1,050 height and $84mm{\times}100mm$ section, and a beams with 1,950mm length and $130mm{\times}100mm$ section. Also, the specimens were stiffened by brace, hwang-toh brick, and autoclaved lightweight concrete. The results of the test showed that the specimen stiffened with autoclaved lightweight concrete was characterized by fairly good strength and stiffness than those of the other specimens. Initial stiffness of H-2.0D-NS specimen with 2 times inserting length of beam height showed 1.33 times than that of H-1.5D-NS specimen. However, the strength of H-2.0D-NS specimen has not improved too much than H-1.5D-NS specimen.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.23-29
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• 2002

거더와 가로보를 포함하는 많은 교량시스템과 콘크리트 상판은 특별직교이방성 판처럼 거동한다. 그런데 Navier나 Levy의 해로 해결할 수 없는 경계조건을 가졌거나, 불규칙 단면을 가진 경에에 해석해를 얻기 것이 매우 어렵다. 더구나 이러한 경우, 고유치 문제에 대한 수치해법은 너무 복잡하다. 그러나 불규칙 단면을 갖는 보와 탑에 대해, 첫 번째 진동모드에 해당하는 고유진동수를 계산하는 방법이 1974년 '김'에 의해 개발되어 발표되었다. 최근에 이 방법은 2차원 문제로 확장되었고 전단변형이 고려된 복합판에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 이 방법을 다양한 경계조건을 갖는 특별직교이방성 복합적층판에 적용하여 타당성을 검토하고 그 해석결과를 제시한다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.115-124
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• 2020

적층복합재료, 특히 탄소섬유 복합재료는 금속에 비해 가벼우며 상대적으로 비강도 및 비강성이 뛰어나기 때문에 항공 우주 산업 및 자동차 산업 등과같이 광범위한 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 적층 복합재료는 섬유의 배열이 모두 면내방향으로 배열되어있기 때문에 박리가 발생한다는 큰 단점이 있으며, 이는 적층복합재료의 응용분야를 제한한다. 본 연구에서는 먼저 π-빔과 평판이 결합된 형태의 적층복합재료 T-빔을 개발하고, 구조해석 및 기계적 물성평가를 통하여 설계변수를 최적화하였다. 이후 적층복합재료 T-빔의 설계변수를 3D 직조 프리폼에 동일하게 적용하여 T-빔을 개발하였으며, 적층구조에 비하여 향상된 기계적 강도를 달성할 수 있었다. 이러한 연구결과는 강도향상을 필요로 하는 기존의 적층복합재료 구조물에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.375-387
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• 2004

팻취 보강된 철근콘크리트 구조물 해석을 위한 p-version 비선형 유한요소 모델이 제시되었다. 이방성 적층평판이론에 기초를 둔 제안된 모델은 Total Lagrangian기법에 기초한 von Karman의 대변형-소변형률 이론과 증분소성이론(incremental theory of plasticity)을 적용하였다. 콘크리트의 경화법칙(hardening rule)과 그에 따른 파괴기준을 고려하고, 단부 계면 층분리 모델(plate-end interfacial debonding model) 즉, 보강판 끝 부분에서의 콘크리트 탈락에 대한 기준으로서 Oehlers Model과 Raoof and Zhang Model을 사용하였다. 콘크리트는 두께 방향으로 층상화기법(layered model)이 이용되며, 철근과 보강판은 환산층(smeared reinforcing layer)으로 계산되도록 하였다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되며, 절점에서의 응력값 산출을 위해 Gauss Lobatto 수치적분법을 사용하였다. 본 연구의 목적은 p-version 유한요소법을 사용하여 RC구조물에 대한 수피해의 정확도 및 모델의 단순성을 높인 수 있도록 하였다. 따라서, 철근과 콘크리트모델에 대한 이론적 근거는 기존의 연구문헌에 근거를 두었으며, 수치해석의 적정성은 팻취 보강된 RC보와 슬래브에 대한 문헌의 실험치 및 해석치와 비교 분석되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제16권5호
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• pp.557-580
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• 2003

Laminated composite structures find wide range of applications in many branches of technology. They are much suited for weight sensitive structures (like aircraft) where thinner and lighter members made of advanced fiber reinforced composite materials are used. The orientations of fiber direction in layers and number of layers and the thickness of the layers as well as material of composites play a major role in determining the strength and stiffness. Thus the basic design problem is to determine the optimum stacking sequence in terms of laminate thickness, material and fiber orientation. In this paper, a new optimization technique called Cellular Automata (CA) has been combined with Genetic Algorithm (GA) to develop a different search and optimization algorithm, known as Cellular Genetic Algorithm (CGA), which considers the laminate thickness, angle of fiber orientation and the fiber material as discrete variables. This CGA has been successfully applied to obtain the optimal fiber orientation, thickness and material lay-up for multi-layered composite hybrid beams plates and shells subjected to static buckling and dynamic constraints.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제1권3호
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• pp.291-310
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• 2014

An advanced model for the linear flutter analysis is introduced in this paper. Higher-order beam structural models are developed by using the Carrera Unified Formulation, which allows for the straightforward implementation of arbitrarily rich displacement fields without the need of a-priori kinematic assumptions. The strong form of the principle of virtual displacements is used to obtain the equations of motion and the natural boundary conditions for beams in free vibration. An exact dynamic stiffness matrix is then developed by relating the amplitudes of harmonically varying loads to those of the responses. The resulting dynamic stiffness matrix is used with particular reference to the Wittrick-Williams algorithm to carry out free vibration analyses. According to the doublet lattice method, the natural mode shapes are subsequently used as generalized motions for the generation of the unsteady aerodynamic generalized forces. Finally, the g-method is used to conduct flutter analyses of both isotropic and laminated composite lifting surfaces. The obtained results perfectly match those from 1D and 2D finite elements and those from experimental analyses. It can be stated that refined beam models are compulsory to deal with the flutter analysis of wing models whereas classical and lower-order models (up to the second-order) are not able to detect those flutter conditions that are characterized by bending-torsion couplings.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권3호
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• pp.353-365
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• 2020

In the previous studies, the authors proposed the use of laminated veneer lumber - carbon fiber reinforced polymer (LVL-CFRP) composite beams for structural application. Bond strength of the LVL-to-CFRP interface and flexural strengthening schemes to increase the bending capacity subjected to positive and negative moment were discussed in the previous works. In this article, theoretical models are proposed to predict the moment capacity when the LVL-CFRP beams are subjected to negative moment. Two common failure modes - CFRP fracture and debonding of CFRP are considered. The non-linear model proposed for positive moment is modified for negative moment to determine the section moment capacity. For the debonding based failure, previously developed bond strength model for CFRP-to-LVL interface is implemented. The theoretical models are validated against the experimental results and then use to determine the moment-rotation behaviour and rotational rigidity to compare the efficacy of various strengthening techniques. It is found that combined use of bi- and uni-directional CFRP U-wrap at the joint performs well in terms of both moment capacity and rotational rigidity.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.185-192
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• 2011

CFRP 보강공법은 구조물에 내하력을 증가시키기 위해 사용되고 있는데 실제 교량에 적합하고 연구 활용성이 좋다. 하지만, CFRP로 보강된 콘크리트 보에서 휨파괴와 전단파괴 뿐만 아니라 부착파괴 또한 추가적으로 발생하게 된다. 이러한 CFRP 부착파괴는 취성파괴를 유발하게 된다. 따라서 이러한 CFRP로 보강된 콘크리트보 박리에 대한 모니터링은 매우 중요한 의미를 갖는다. 본 논문에서는 국부적인 손상 파악에 유리한 PZT센서를 이용한 임피던스 기반 손상검색 방법을 사용하여 CFRP로 보강된 콘크리트보에서 박리 모니터링에 대한 적용가능성을 검증해 보았다.