• Structural Engineering and Mechanics
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• 제64권1호
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• pp.23-31
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• 2017

In the study, dynamic behavior of laminated orthotropic beams on elastic foundation is investigated. Consistent model presented here combines the finite element solution of the system with SAP2000 software and the calculation of soil parameters with MATLAB software using Modified Vlasov Model type elastic foundation. For this purpose, a computing tool is coded in MATLAB which employs Open Application Programming Interface (OAPI) feature of SAP2000 to provide two-way data flow during execution. Firstly, an example is taken from the literature to demonstrate the accuracy of the consistent FEM-Vlasov Model. Subsequently, the effects of boundary conditions, subsoil depth, elasticity modulus of subsoil, slenderness ratio, velocity of moving load and lamination scheme on the behavior of laminated orthotropic beams on elastic foundation are investigated on a new numerical example. It can be concluded that it is really convenient to use OAPI feature of SAP2000 to model this complex behavior of laminated orthotropic beams on elastic foundation under moving load.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 봄 학술발표회논문집
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• pp.51-58
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• 2000

Lateral buckling behavior of laminated composite thin-walled I-section beams subjected to bending moment is investigated by applying the nonlinear anisotropic thin-walled beam theory. The constituent laminated thin-walled elements of I-section are assumed to be symmetrically laminated. The bending, twisting, and warping stiffnesses of the cross section are obtained based on the definitions of these stiffnesses In the thin-walled anisotropic beam theory In numerical examples, singly-symmetric I-beams with specially orthotropic, quasi-isotropic, angle-plys and various boundary conditions are considered. To validate the proposed theoretical approach, present analytical solutions are compared with three dimensional finite element solutions.

• Computers and Concrete
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• 제22권6호
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• pp.501-514
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• 2018

The paper presents the thermo-mechanically induced non-linear response of multiwall carbon nanotube reinforced laminated composite beam (MWCNTRCB) supported by elastic foundation using higher order shear deformation theory and von-Karman non-linear kinematics. The elastic properties of MWCNT reinforced composites are evaluated using Halpin-Tsai model by considering MWCNT reinforced polymer matrix as new matrix by dispersing in it and then reinforced with E-glass fiber in an orthotropic manner. The laminated beam is supported by Pasternak elastic foundation with Winkler cubic nonlinearity. A generalized static analysis is formulated using finite element method (FEM) through principle of minimum potential energy approach.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.219-225
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• 2011

건설기술자들에게는 첨단 복합재료구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 단순지지된 적층판을 특별직교이방성 적층판 이론에 의하여 해석하였다. 본 연구에서는 형상비를 1 : 1 ~ 1 : 5 까지 변화시켜가며 해석을 수행하였다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정식에 대한 종방항 모멘트항($M_x$)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에서는 특별직교이방성 적층판의 고유진동수에 대한 형상비의 영향을 연구하였으며 이 방법을 사용하면 충분히 정확한 값을 산출할 수 있다. 본 논문의 연구의 결과는 단순지지된 특별직교이방성 적층판의 해석에 이용할 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권10호
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• pp.1807-1815
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• 1992

본 연구에서는 적층 복합재 원통쉘의 동적특성을 검토한다. 복합재료 원통 쉘의 설계에서 주요 관심 대상인 직교이방성 변수가 진동특성과 어떤 관계를 갖는지 알아보기 위하여 직교이방성이론으로 한정시켜 해석하였다. 지배방정식은 면내관성 항을 고려한 Donnell 운동방정식을 사용하며, 진동수방정식은 Rayleigh-Ritz법을 이용 하여 유도하였다. 임의의 경계조건에 적용될 수 있도록 보특성함수를 사용하여 고유 진동수를 간단히 구하였다. 기존의 연구자들이 채용한 복합재료의 물성치들과 복합 재 원통쉘의 고유진동수사이에 어떤관계가 있는지 규명하도록 하였다.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권3호
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• pp.583-601
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• 2015

In the present study, the combined effects of thermal and mechanical loadings on the interlaminar shear stresses of both moderately thin and thick composite laminated beams are numerically analyzed. The finite element modelling of laminated composite beams and analysis of interlaminar stresses are performed using the commercially available software package MSC NASTRAN/PATRAN. The validity of the finite element analysis (FEA) is demonstrated by comparing the experimental test results obtained due to mechanical loadings under the influence of thermal environment with those derived using the present FEA. Various parametric studies are also performed to investigate the effect of thermal loading on interlaminar stresses generated in symmetric, anti-symmetric, asymmetric, unidirectional, cross-ply, and balanced composite laminated beams of different stacking sequences with identical mechanical loadings and various boundary conditions. It is shown that the elevated thermal environment lead to higher interlaminar shear stresses varying with the stacking sequence, length to thickness ratio, ply orientations under identical mechanical loading and boundary conditions of the composite laminated beams. It is realized that the magnitude of the interlaminar stresses along xz plane is always much higher than those of along yz plane irrespective of the ply-orientation, length to thickness ratios and boundary conditions of the composite laminated beams. It is also observed that the effect of thermal environment on the interlaminar shear stresses in carbon-epoxy fiber reinforced composite laminated beams are increasing in the order of symmetric cross-ply laminate, unidirectional laminate, asymmetric cross-ply laminate and anti-symmetric laminate. The interlaminar shear stresses are higher in thinner composite laminated beams compared to that in thicker composite laminated beams under all environmental temperatures irrespective of the laminate stacking sequence, ply-orientation and boundary conditions.

• 전산구조공학
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• 제10권1호
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• pp.149-158
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• 1997

본 논문은 첨가질량이 있는 양단 단순지지 타단 자유단의 경계조건을 갖는 특별 직교 이방성 적층복합판에 대한 적용례로 제시한다. 구조물 설계시 설계자들은 구조물의 정확한 고유진동수를 계산할 필요성을 느끼나 정확한 해답을 얻기란 매우 어렵다. Pretlove는 유효질량 개념을 사용하여 첨가질량을 갖는 보의 해석 방법을 발표하였다. 그러나 이 방법은 단순보의 경우에만 유용할 뿐이다. 그러므로 본 논문에선 해석법이 간단하고, 정확하며, 임의의 경계조건과 단면을 가진 판의 해석에 매우 효과적인 김덕현의 방법으로 첨가질량이 있는 적층복합판의 고유진동수를 계산하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권1호
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• pp.25-43
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• 2024

In this article, a mathematical model is developed to predict the dynamic behavior of bio-inspired composite beam with helicoidal orientation scheme under variable axial load using a unified higher order shear deformation beam theory. The geometrical kinematic relations of displacements are portrayed with higher parabolic shear deformation beam theory. Constitutive equation of composite beam is proposed based on plane stress problem. The variable axial load is distributed through the axial direction by constant, linear, and parabolic functions. The equations of motion and associated boundary conditions are derived in detail by Hamilton's principle. Using the differential quadrature method (DQM), the governing equations, which are integro-differential equations are discretized in spatial direction, then they are transformed into linear eigenvalue problems. The proposed model is verified with previous works available in literatures. Parametric analyses are developed to present the influence of axial load type, orthotropic ratio, slenderness ratio, lamination scheme, and boundary conditions on the natural frequencies of composite beam structures. The present enhanced model can be used especially in designing spacecrafts, naval, automotive, helicopter, the wind turbine, musical instruments, and civil structures subjected to the variable axial loads.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.293-300
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• 2012

본 논문에서는 직교이방성 적층평판에서의 균열생성 및 전파로 이루어진 층간분리해석을 다룬다. 기존의 p-유한요소가 가지고 있는 요소의 강건성을 균열진전해석에 적용하여, 균열진전시 모델링을 재구성하지 않고, 균열 선단부에 해당되는 꼭지점 모드의 위치만을 이동하도록 하여, 요소망을 단순화시켰다. 이와 같은 층간분리해석에 대해서 이 논문에서의 주요 목적은 다음 두 가지이다. 첫째, 적층복합 재료의 층간분리해석 시, 일반적인 유한요소 모델과 비교하여 매우 간단한 요소망을 가지는 모델을 제안하는 것이다. 모델의 타당성을 평가하기 위해 적층 복합재료로 구성된 이중 외팔보 해석을 통하여, 기존 참고문헌 값과의 비교를 수행하였다. 둘째, 제안된 모델을 내부균열을 갖는 적층평판의 층간분리해석에 적용하여 여러 가지 거동 양상에 대한 평가이다. 이와 같은 목적을 수행하기 위하여 로바토 형상함수를 이용한 완전층별요소가 고려되었으며, 선형탄성파괴역학에 기초한 3차원 가상균열닫힘법을 이용하여 에너지 방출률을 산정하였다.