• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.645-654
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• 2005

This paper presents a nonlinear finite element procedure for the analysis of reinforced and prestressed concrete shells using the four-node quadrilateral flat shell element with drilling rotational stiffness. A layered approach is used to discretize, through the thickness, the behavior of concrete, reinforcing bars and tendons. Using the smeared-crack method, cracked concrete is treated as an orthotropic nonlinear material. The steel reinforcement and tendon are assumed to be in a uni-axial stress state and to be smeared in a layer. The constitutive models, which cover the loading, unloading, and reloading paths, and the developed finite element procedure predicts with reasonable accuracy the behavior of reinforced and prestressed concrete shells subjected to different types of loading. The proposed numerical method fur nonlinear analysis of reinforced and prestressed concrete shells is verified by comparison with reliable experimental results.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.891-897
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• 2006

The volume control method which utilize a pressure node added into a finite shell element can overcome the drawbacks of conventional load control method and displacement control method. In this study, an improved volume control method is introduced for effective analysis of path-dependant behaviors of RC structures subjected to cyclic loading. RC shell structures including RC hollow columns are anlayized by discretizing the structures with layered shell elements and by applying in-plane two dimensional constitutive equations for concrete layers and reinforcement layers of the shell elements. The so-called path dependant volume control method is verified by comparing analysis results with other data including experimental results.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권2호
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• pp.245-256
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• 2014

I-core sandwich panel that has been used more widely is assembled using high power $CO_2$ laser welding. Kim et al. (2013) proposed a circular cone type heat source model for the T-joint laser welding between face plate and core. It can cover the negative defocus which is commonly adopted in T-joint laser welding to provide deeper penetration. In part I, a volumetric heat source model is proposed and it is verified thorough a comparison of melting zone on the cross section with experiment results. The proposed model can be used for heat transfer analysis and thermal elasto-plastic analysis to predict welding deformation that occurs during laser welding. In terms of computational time, since the thermal elasto-plastic analysis using 3D solid elements is quite time consuming, shell element model with multi-layers have been employed instead. However, the conventional layered approach is not appropriate for the application of heat load at T-Joint. This paper, Part II, suggests a new method to arrange different number of layers for face plate and core in order to impose heat load only to the face plate.

• 전산구조공학
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• 제3권3호
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• pp.113-123
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• 1990

본 연구에서는 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 탄소성 및 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰하였다. 본 연구의 개선된 degenerated 쉘요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrance locking 현상을 제거하기위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrance locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지않는다. 소성변형 정형화에서는 적층모델을 사용하며, 재료는 von Mises항복조건을 따른다고 가정한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total lagrangian수식화를 사용하여 정형화 하였고, 비선형 방정식은 하중제어 및 변위제어법을 사용한 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 정확도를 고찰하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권6호
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• pp.769-780
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• 2022

This paper studies the dynamic behavior of laminated composite circular cylindrical shells interacting with a fluid. The mathematical formulation of the dynamic problem for an elastic body is developed based on the variational principle of virtual displacements and the relations of linear elasticity theory. The behavior of an ideal compressible fluid is described by the potential theory, the equations of which together with boundary conditions are transformed to a weak form. The hydrodynamic pressure exerted by the fluid on the internal surface of the shell is calculated according to the linearized Bernoulli equation. The numerical implementation of the mathematical formulation has been done using the semi-analytical finite element method. The influence of the ply angle and lay-up configurations of laminated composites on the natural vibration frequencies and the hydroelastic stability boundary have been analyzed for shells with different geometrical dimensions and under different kinematic boundary conditions set at their edges. It has been found that the optimal value of the ply angle depends on the level of filling of the shell with a fluid. The obtained results support the view that by choosing the optimal configuration of the layered composite material it is possible to change upwards or downwards the frequency and mode shape, as well as the critical velocity for stability loss over a wide range.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.382-388
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• 2010

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 철도차량 차체 구조물을 위한 표준유한요소모델을 제시하였다. 최근 샌드위치 복합재는 높은 굽힘 강성 및 강도를 가지며 차체의 경량화와 공간 확보를 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있어 국내의 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러므로 복합재 철도 차량의 제작 전에 유한요소법 등을 통해 구조안전성을 검증해야 한다. 본 연구에서는 다양한 철도차량의 실제 구조시험과 같은 수직, 압축, 비틀림 하중 및 고유진동수 해석을 통해 철도차량 구조물의 표준유한요소모델을 검증 제시하였다. 그 결과, 샌드위치 패널의 굽힘 강성을 향상시키기 위한 보강 금속 프레임에는 빔 요소보다는 사각 쉘 요소가 적절하였으며, 샌드위치 패널의 허니콤 코어와 적층복합재의 경우 적층 쉘 요소와 비교하여 적층 쉘 요소와 솔리드 요소를 사용하는 것이 적절하다. 또한, 제안된 표준유한요소모델은 유한요소모델의 수정 없이 충돌모델에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.560-565
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• 2007

Motivated by needs such as those in the aerospace industry, this paper demonstrates ability to significantly increase buckling loads of perforated composite laminated plates by synergizing FEM and a genetic optimization algorithm (GA). Plate geometry is discretized into specially-developed 3D degenerated eight-node shell isoparametric layered composite elements. General shell theory, involving incremental nonlinear finite element equilibrium equation, is employed. Fiber orientation within individual plies of each element is controlled independently by the genetic algorithm. Eigen buckling analysis is performed using the subspace iteration method. Available results demonstrate the approach is superior to more conventional methodologies such as modifying ply thickness or the stacking sequence of individual rectilinear plies having common fiber orientation through the plate.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.25-32
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• 1989

철근콘크리트 쉘의 재료비선형 파괴해석을 위한 프로그램을 개발하여 탄성 및 비탄성 범위에서의 하중-변형 응답과 균열전파를 추적하였다. 면내력과 면외력 사이의 상호작용효과를 고려한 충분할 등매개변수 평판요소를 사용하였으며 전단변형을 고려하기 위하여 Mindlin판 이론을 이용하였다. 해석프로그램의 정당성은 철근콘크리트 쉘 시험체를 해석하고 그 결과와 실험결과를 비교하므로써 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.409-415
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• 2010

본 논문에서는 플랫 플레이트 구조의 뚫림전단 거동을 평가할 수 있는 유한요소해석 모델을 제시하고 변수 해석을 통해 플랫 플레이트 구조의 뚫림전단 거동에 영향을 미치는 인자들을 파악함으로써 향후 현행 설계식 보정에 있어 기초자료를 제공함에 그 목적을 두었다. 전단변형을 고려하기 위해 Reissner-Mindlin 가정이 도입된 퇴화 쉘 요소를 선택하였으며, 철근콘크리트의 재료적 비선형 거동을 고려하기 위해 적층쉘 개념을 적용한 유한요소해석 모델을 제시하였다. 유한요소해석 모델의 신뢰성을 검증하기 위해 기존 실험결과와 비교하였으며, 그 결과 유한요소해석 모델이 실험결과를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 제시한 유한요소해석 모델을 사용한 변수해석을 통해 휨 철근비와 슬래브의 두께가 증가할수록 플랫 플레이트의 전단강도 또한 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권2호
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• pp.181-188
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• 1993

본 논문에서는 철근콘크리트 쉘 구조물의 크리프와 건조수축에 의한 시간의존성 효과를 포함하여 해석할 수 있는 기법을 개발하였다. Degenerate 쉘 요소를 해석에 사용하였으며 층 분할 기법을 이용하였다. 콘크리트의 압축 거동 모델은 탄-소성 모델 혹은 변형율 경화 모델을 사용할 수 있도록 하였고, 인장 영역에서는 균열 발생시 까지 선형 탄성으로 가정하였다. 철근은 등가의 두께를 가지는 철근 층으로 근사되었으며 각 철근 층은 철근의 배치 방향으로만 저항하는 일축거동을 하며 응력-변형율 곡선을 두 개의 직선으로 이상화 하였다. 비선형 해석을 위해 하중 증분 기법과 반복계산 기법을 사용하였으며 시간 의존성 효과를 고려하기 위해 시간영역을 같은 간격이 아닐 수도 있는 여러 개의 구간으로 나누어 해석하였다. 몇 개의 계산 예를 제시하고 다른 연구자들의 결과와 비교하여 본 연구의 타당성을 검토하였다.