• 한국항공운항학회지
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• 제27권2호
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• pp.9-15
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• 2019

The initial buckling of thin walled structures does not result in immediate failure. This post buckling capability is used to achieve light weight design, and final failure of thin walled structure is called crippling. To predict the failure load, empirical methods are often used for thin walled structures in design stage. But empirical method accuracy depend on geometry. In this study, experimental, empirical and numerical study of the crippling behavior of I-section beam made of carbon-epoxy are performed. The progressive failure analysis model to simulate the crippling failure is evaluated using the test results. In this study, commercial software LS-DYNA is utilized to compute the collapse load of composite specimen. Six kinds of specimens were tested in axial compression where correlation between analytical and experimental results has performed. From the results, we have partially conclude that the flange width-to-thickness ratio is found to influence the accuracy of empirical and numerical method.

• 한국표면공학회지
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• 제41권3호
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• pp.121-128
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• 2008

High strength 7xxx aluminum alloys have been applied to automotive bump back beam of the some limited model for light weight vehicle. The aluminum bump back beam is manufactured through extrusion, bending and welding. The residual stress given on these processes combines with the corrosive atmosphere on the road spreaded with corrosive chemicals to melt snow to occur the stress corrosion cracking. The composition of commercial 7xxx aluminum has Zn/Mg ratio about 3 and Cu over 2 wt% for better strength and stress corrosion cracking resistivity. But this composition isn't adequate for appling to the automotive bump back beam with high resistance to extrusion and bad weldability. In this study the composition of 7xxx aluminum alloy was modified to high Zn/Mg ratio and low Cu content for better extrusion and weldability. To estimate the resistivity against stress corrosion cracking of this aluminum alloy by slow strain rate test, the corrosion atmosphere and strain rate separate the stress corrosion cracking from conventional corrosion must be investigated. Using 0.6 Mol NaCl solution on slow strain rate test the stress corrosion cracking induced fracture was not observed. By adding 0.3% $H_2O_2$ and 0.6M $Na_2SO_4$ to 1M NaCl solution, the corrosion potential and current density of polarization curve moved to active potential and larger current density, and on the slow strain rate test the fracture energy in solution was lower than that in pre-exposure. These mean the stress corrosion cracking induced fracture can be estimated in this 1M NaCl + 0.3% $H_2O_2$ + 0.6M $Na_2SO_4$ solution. When the strain rate was below $2{\times}10^{-6}$, the stress corrosion cracking induced fracture start to be observed.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.158-164
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• 2017

섬유금속적층판은 금속 판재와 섬유 강화 플라스틱을 적층한 하이브리드 소재 중 하나다. 섬유금속적층판은 부품 경량화 측면을 고려했을 시, 뛰어난 충격흡수능력을 가지고 있기 때문에 자동차 및 항공우주 산업에서 적용 및 연구를 진행하고 있는 추세다. 특히, 자동차의 측면 도어 임펙트 빔의 경우, 기존의 금속소재에서 복합재료로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 자동차의 측면 도어 임펙트 빔을 금속소재와 자기 강화형 폴리프로필렌을 적층한 섬유금속적층판으로 대체하는 것이 목표다. 3가지 종류의 임펙트 빔의 3점 굽힘 시험 수치해석을 통해 단면적 대비 굽힘 저항력의 크기를 비교하였다. 그 후, 제작 실현성을 고려하여 굽힘 저항력이 우수한 이중모자형 임펙트 빔을 순수 DP 980과 섬유금속적층판으로 제작하여 자동차 측면 도어에 설치된 모델을 상정하고 충돌 해석을 수행하였다. 결과적으로 섬유금속적층판을 사용한 임펙트 빔은 기존의 DP 980보다 무게 대비 충격 에너지 흡수 능력이 약 7배 높음을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.774-780
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• 2014

일반적으로 CFRP 레저선박의 상부구조물은 동급전장 타 선박보다 매우 작은 경향을 보이고 있는데, 이는 풍압면적에 의한 횡요저항력과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 CFRP 레저선박의 이러한 상부구조물 형상 특성을 풍압면적 변화에 따른 복원안정성 분석을 통해 파악하고자 한다. GFRP 레저선박과 CFRP 레저선박의 선체 및 상부구조물 형상 특성을 상호 비교하고, CFRP 레저선박의 상부구조물 형상변화를 통해 그 변화가 복원안정성에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이를 위해 GFRP, CFRP 레저선박 총 10척의 형상을 비교, 분석하여 선체와 상부구조물 간의 형상 추세를 파악하였고, ISO 12217에 따른 횡요저항력 추정 및 복원안정성 평가 프로그램 개발을 통해 상부구조물의 형상 변화와 복원안정성 간의 관계를 분석하였다. 연구결과, CFRP 레저선박의 풍압면적 분포경향은 GFRP 레저선박과 비슷하였으나, 상대적으로 상부구조물 형상 비율은 절반정도 크기에 그치는 경향을 보였다. 또한 CFRP 레저선박의 상부구조물 크기를 동급전장의 GFRP 선박 상부구조물 면적 비율 이상(10%) 증가시키는 경우 횡요저항력에 의한 복원성능에 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.8-16
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• 2007

자동차 충돌이나 전복사고에 있어서 부재들의 변형은 축방향 압축붕괴와 함께 굽힘붕괴가 혼합된 변형양상을 보여주고 있으며, 자동차에 사용되는 대부분의 박벽관 부재는 굽힘붕괴가 주된 붕괴형태로 나타나고 있다. 하지만 혼성 사각관의 굽힘붕괴에 대한 연구는 축방향 붕괴의 연구에 비해 많이 부족한 현실이다. 본 논문에서는 알루미늄-복합재료 혼성 사각관의 굽힘 붕괴 거동 및 에너지 흡수 특성을 실험적 방법으로 연구하여 경량화 구조부재로서의 적용가능성을 조사하였다. 접착필름 살입형 경화법으로 제작된 알루미늄-복합재료 혼성 사각관 보에 대해 복합 재료 층의 적층두께와 적층 각에 따른 굽힘 성능을 평가하였다. 본 혼성 사각관 보는 복합재료만으로 구성된 사각관 보에서 발생할 수 있는 불안정한 붕괴모드를 안정적인 붕괴로 전환시키면서, 단순 알루미늄 사각관에 비해 에너지 흡수 능력이 향상되었고, 특히 $[0^{\circ}/90^{\circ}]s$를 적층한 혼성 사각관의 경우 벽두께 1mm인 알루미늄 사각관 시험편과 비교하여 흡수에너지가 1.78배 증가하였고 단위무게당 흡수에너지는 1.29배로 증가함을 보였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제5권6호
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• pp.212-217
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• 2004

이 연구는 같은 위치에 힘모멘트와 전단력이 최대가 되는 철근콘크리트 보에 대하여 휨모멘트 보강을 실시하는 경우, 탄소 섬유판의 두께와 하중점 부위 및 탄소섬유판의 끝부분을 감싸는 탄소섬유쉬트의 겹수를 변수로 하여 보의 구조적 거동을 실험하였다. 탄소섬유판의 두께의 증가에 따라 내력이 증가하였으나 선형적으로 비례하지 않았으며, 하중점에 감싼 탄소섬유쉬트의 영향은 뚜렷하게 나타나지 않았다 이 는 보강시험의 주된 파괴가 탄소섬유판의 파단이 아닌 하중점 주위에서의 휭-전단균열에서부터 층분리가 시작되었고 하중점을 탄소섬유쉬트로 감싼 경우 휭-전단균열 탄소섬유쉬트의 바깥 부분으로 이동하기 때문이다. 또한 탄소섬유판 단부에 정착용으로 시공한 탄소섬유쉬트는 하중점에서 발생한 취성파괴로 인하여 큰 효과를 나타내지 못하였다. 그러므로 재하상태에 따른 설계방법을 다르게 할 필요가 있으며, 특히 같은 위치에서 휨모멘트와 전단력이 최대가 되는 경우 탄소섬유판의 유효 두께는 최대 0.6mm로 하고 무보강보의 휨모멘트에 대한 보강된 보의 휨모멘트 비는 1.5-2.0으로 제한하는 것이 바람직하며, 0.6mm이상의 탄소섬유판을 사용하기 위하여 탄소섬유쉬트로 하중점을 보강하는 경우 무보강보 휨모멘트의 1.5 배가 되는 위치이상 탄소섬유쉬트를 연장하는 것이 바람직하다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권2호
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• pp.207-233
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• 2023

Steel-concrete composite box girder bridges are widely used in the construction of highway and railway bridges both domestically and abroad due to their advantages of being light weight and having a large spanning ability and very large torsional rigidity. Composite box girder bridges exhibit the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip under various loads during operation. As one of the most commonly used calculation tools in bridge engineering analysis, one-dimensional models offer the advantages of high calculation efficiency and strong stability. Currently, research on the one-dimensional model of composite beams mainly focuses on simulating interface longitudinal slip and the shear lag effect. There are relatively few studies on the one-dimensional model which can consider the effects of restrained torsion, distortion and interface transverse slip. Additionally, there are few studies on vehicle-bridge integrated systems where a one-dimensional model is used as a tool that only considers the calculations of natural frequency, mode and moving load conditions to study the dynamic response of composite beams. Some scholars have established a dynamic analysis model of a coupled composite beam bridge-train system, but where the composite beam is only simulated using a Euler beam or Timoshenko beam. As a result, it is impossible to comprehensively consider multiple complex force effects, such as shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip of composite beams. In this paper, a 27 DOF vehicle rigid body model is used to simulate train operation. A two-node 26 DOF finite beam element with composed box beams considering the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip is proposed. The dynamic analysis model of the coupled composite box girder bridge-train system is constructed based on the wheel-rail contact relationship of vertical close-fitting and lateral linear creeping slip. Furthermore, the accuracy of the dynamic analysis model is verified via the measured dynamic response data of a practical composite box girder bridge. Finally, the dynamic analysis model is applied in order to study the influence of various mechanical effects on the dynamic performance of the vehicle-bridge system.

• 한국건축시공학회지
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• 제14권2호
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• pp.143-149
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• 2014

본 연구에서는 국내 공동주택의 건축 형식이 벽식 구조에서 기둥식 구조로 변화하면서 기둥식 구조에서 사용되는 건식 경량벽체에 대한 내화성능과 차음성능 기준을 제시하고자 하였으며, 공동주택 세대간 벽체의 경우는 국내 건축법에서 이미 의무화되어 있는 기준이 있어, 국내에 기준이 없는 세대내 벽체를 대상으로 내화성능은 30분의 내화성능을 1등급으로 하여 3개 성능등급으로 구분하였으며, 차음성능은 Rw+C값이 최소 35dB를 최소등급으로 3개 성능 등급을 기준을 제시하였다.

• Computers and Concrete
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• 제29권 6호
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• pp.393-405
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• 2022

Lightweight concrete is a superior material due to its light weight and high strength. There however remain significant lacunae in engineering knowledge with regards to shear failure of lightweight fiber reinforced concrete beams. The main aim of the present study is to investigate the optimum usage of steel fibers in lightweight fiber reinforced concrete (LWFRC). Multi-scale finite element model calibrated with experimental results is developed to study the effect of steel fibers on the mechanical properties of LWFRC beams. To decrease the amount of steel fibers, it is preferred to reinforce only the middle section of the LWFRC beams, where the flexural stresses are higher. For numerical simulation, a multi-scale finite element model was developed. The cement matrix was modeled as homogeneous and uniform material and both steel fibers and lightweight coarse aggregates were randomly distributed within the matrix. Considering more realistic assumptions, the bonding between fibers and cement matrix was considered with the Cohesive Zone Model (CZM) and its parameters were determined using the model update method. Furthermore, conformity of Load-Crack Mouth Opening Displacement (CMOD) curves obtained from numerical modeling and experimental test results of notched beams under center-point loading tests were investigated. Validating the finite element model results with experimental tests, the effects of fibers' volume fraction, and the length of the reinforced middle section, on flexural and residual strengths of LWFRC, were studied. Results indicate that using steel fibers in a specified length of the concrete beam with high flexural stresses, and considerable savings can be achieved in using steel fibers. Reducing the length of the reinforced middle section from 50 to 30 cm in specimens containing 10 kg/m3 of steel fibers, resulting in a considerable decrease of the used steel fibers by four times, whereas only a 7% reduction in bearing capacity was observed. Therefore, determining an appropriate length of the reinforced middle section is an essential parameter in reducing fibers, usage leading to more affordable construction costs.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.15-26
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• 2009

본 연구의 목적은 실험을 통하여 복합 데크슬라브 시스템에 사용되는 쉬어 커넥터의 전단 성능을 연구하는 것이다. 경량콘크리트와 선조립 철선트러스를 사용하여 복합 데크슬라브를 가진 6개의 실험체를 제작하여, Push-out test를 실시하였다. 실험체는 철선트러스와 아연강판의 설치유무로 구분하여 DP, NDP, Solid의 세 가지 그룹으로 분류하였다. 전단 성능 실험을 통하여 실험체의 파괴양상, 거동, 하중-변위 관계를 분석하고, 실험값과 기존의 기준식을 비교하였고, 다음과 같은 결론을 도출하였다. 첫째, DP 및 NDP 계열의 파괴는 스터드 파괴이며, Solid계열의 파괴는 콘크리트 파괴였다. 둘째, 전단내력을 확인한 결과 NDP계열이 가장 우수한 내력을 갖는 것으로 나타났다. 셋째, 각 실험체의 스터드는 유사한 전단거동을 하였고, 스터드와 콘크리트는 항복시점까지 일체 거동을 하였다. 넷째, 다른 두 개의 기준식과 비교했을 때 ACI318-05의 기준식이 가장 근접한 스터드 전단력을 예측할 수 있는 것으로 확인되었다.