• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5930-5938
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• 2013

Erigen의 비국소 탄성이론을 이용한 S형상 점진기능재료 나노-스케일 판의 전단변형이론을 정식화하여 평형방성식을 유도하였다. 비국소 탄성이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 S형상함수는 점진기능재료의 정확한 특성 변화를 고려할 수 있다. 4변이 단순지지된 나노-스케일 판의 지배방정식을 풀기 위해 Navier 방법을 사용하였다. 거듭 제곱 지수와 비국소 변수의 효과를 나타내기 위한 나노-스케일 판의 해석적 좌굴하중을 제시하였고, 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 거듭제곱 지수, (ii) 나노-스케일 판의 크기, (iii) 비국소 계수, (iv) 형상비 그리고 (v) 모드 수 등이 나노-스케일 판의 이축 무차원 좌굴하중에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권3호
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• pp.196-203
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• 2007

외부 수압을 받는 복합재 원통의 좌굴 후 거동과 파손을 유한요소법과 시험으로 연구하였다. 좌굴 후 점진적 파손해석을 위해서는 비선형 유한요소해석 프로그램인 ACOS를 사용하였다. 유한요소해석의 타당성 검증을 위해 5개의 복합재 원통 모델을 제작하여 수압 시험을 수행하였다. 또한 상용 유한요소해석 프로그램인 MSC/NASTRAN과 MSC/MARC를 이용한 해석을 병행하여 ACOS에 의한 결과와 비교하였다. 세 개의 프로그램 중 ACOS가 실험과 가장 가까운 좌굴압력을 예측하였고, 한 경우를 제외하면, 실험값과는 약 12～26% 정도의 차이를 보였다. 해석에서는 원주방향으로 네 개의 웨이브를 가지는 전체 좌굴이 나타나지만, 실제 시험에서는 원통의 기하학적 초기결함으로 인해 국부좌굴이 발생하여 최종파손으로 연결되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.493-501
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• 2007

최근, 국내에서는 물량절감과 경제성 확보를 목적으로 변단면 부재의 적용이 활발히 이루어지고 있으나 재료비선형을 이용한 설계방법으로는 취성파괴의 문제점에 대한 명확한 해결책을 제시하지 못하고 있으며, 변단면 부재의 초기변형, 폭두께비, 웨브 스티프너, 횡지지 거리등에 관한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존에 연구된 이론식과 재료 및 기하 비선형 해석으로 신뢰성이 입증된 범용 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS 9.0을 이용하여 춤이 큰 변단면 H형 보의 해석 모델을 완성하고 실험결과를 바탕으로 판-폭두께비와 비지지거리를 주요변수로 좌굴 및 극한내력을 평가하여, 웨브의 판폭두께비가 클 경우 좌굴내력이 감소하며, 횡 비지지 거리를 짧게 할 경우 연성능력을 향상시킬수 있음을 확인 하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권1호
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• pp.13-24
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• 2018

A size-dependent novel hyperbolic shear deformation theory of simply supported functionally graded beams is presented in the frame work of the non-local strain gradient theory, in which the stress accounts for only the nonlocal strain gradients stress field. The thickness stretching effect (${\varepsilon}_z{\neq}0$) is also considered here. Elastic coefficients and length scale parameter are assumed to vary in the thickness direction of functionally graded beams according to power-law form. The governing equations are derived using the Hamilton principle. The closed-form solutions for exact critical buckling loads of nonlocal strain gradient functionally graded beams are obtained using Navier's method. The derived results are compared with those of strain gradient theory.

• Earthquakes and Structures
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• 제13권1호
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• pp.67-77
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• 2017

Oil storage tanks are vital life-line structures, suffered significant damages during past earthquakes. In this study, a numerical model for an unanchored vertical vaulted-type tank was established by ANSYS software, including the tank-liquid coupling, nonlinear uplift and slip effect between the tank bottom and foundation. Four actual earthquakes recorded at different soil sites were selected as input to study the dynamic characteristics of the tank by nonlinear time-history dynamic analysis, including the elephant-foot buckling, the liquid sloshing, the uplift and slip at the bottom. The results demonstrate that, obvious elephant-foot deformation and buckling failure occurred near the bottom of the tank wall under the seismic input of Class-I and Class-IV sites. The local buckling failure appeared at the location close to the elephant-foot because the axial compressive stress exceeded the allowable critical stress. Under the seismic input of Class-IV site, significant nonlinear uplift and slip occurred at the tank bottom. Large amplitude vertical sloshing with a long period occurred on the free surface of the liquid under the seismic wave record at Class-III site. The seismic properties of the storage tank were affected by site class and should be considered in the seismic design of large tanks. Effective measures should be taken to reduce the seismic response of storage tanks, and ensure the safety of tanks.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제9권2호
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• pp.111-126
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• 2000

Truss type structures are attractive to a variety of engineering applications on earth as well as in space due to their high stiffness to mass ratios and ease of construction and fabrication. During the service life, an individual member of a truss structure may lose load carrying capacity due to many reasons, which may lead to collapse of the structure. An analytical and computational procedure has been developed to study the response of truss structures subject to member failure under static and dynamic loadings. Emphasis is given to the dynamic effects of member failure and the propagation of local damage to other parts of the structure. The methodology developed is based on nonlinear finite element analysis technique and considers elasto-plastic material nonlinearity, postbuckling of members, and large deformation geometric nonlinearity. The pseudo force approach is used to represent the member failure. Results obtained for a planar nine-bay indeterminate truss undergoing sequential member failure show that failure of one member can initiate failure of several members in the structure.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.79-89
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• 2016

Cold formed steel shear panel is one of the main components to bearing lateral load in low and mid-rise cold formed steel structures. This paper uses finite element analysis to evaluate the stiffness, strength and failure mode at cold formed steel shear panels whit steel sheathing and nonlinear connections that are under monotonic loading. Two finite element models based on two experimental model whit different failure modes is constructed and verified. It includes analytical studies that investigate the effects of studs and steel sheathing thickness changes, fasteners spacing at panel edges, one or two sides steel sheathing and height-width ratio of wall on the lateral load capacity. Dominant failure modes include buckling of steel sheet, local buckling in boundary studs and sheet unzipping in the bottom half of the wall.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권1호
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• pp.51-61
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• 2018

A new I-girder consisted of top concrete-filled tubular flange and corrugated web has been proved to have high resistance to both global buckling of the entire girder and local buckling of the web. This study carries out theoretical analysis and experimental tests for this new I-girder to investigate the stress distribution in the flanges and in the corrugated web. Based on some reasonable assumptions, theoretical equations for calculating the normal stress in the flanges and the shear stress in the corrugated web are presented. To verify the accuracy of the presented equations, experimental tests on two specimens were carried out, and the experimental results of stress distribution were used to assess the theoretical prediction. Comparison between the two results indicates that the presented theoretical equations have enough accuracy for calculating the stress in the new I-girder, and thus they can be used reliably in the design stage.

• 한국해양공학회지
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• 제20권4호
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• pp.17-23
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• 2006

Monotonic four-point bending tests were conducted on straight pipe specimens, 102 mm in diameter with local wall thinning, in order to investigate the effects of the depth, shape, and location of wall thinning on the deformation and failure behavior of pipes. The local wall thinning simulated natural erosion/corrosion metal loss. The deformation and fracture behavior of the straight pipes with local wall thinning was compared with that of non wall-thinning pipes. The failure modes were classifiedas local buckling, ovalization, or crack initiation, depending on the depth, shape, and location of the local wall thinning. Three-dimensional elasto-plastic analyses were carried out using the finite element method. The deformation and failure behavior, simulated by finite element analyses, coincided with the experimental results.