• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
• /
• pp.661-667
• /
• 2002

Welding-induced buckling distortion is one of the most problematic concerns in both design and fabrication of welded thin-plate structures. This paper deals with experimental and numerical results of the welding-induced longitudinal and/or buckling distortion occurring in welding of 6mm-thick AH36 high strength steel plates. Effects of the heat input and the plate size on the distortion were experimentally evaluated for square plates. Bead-on-plate welding was performed with the submerged arc welding process along the middle line of plate specimens. Experimental results showed that the longitudinal distortion made a single curvature in the plate, and the distortion magnitude along the weld centerline was proportional to the heat input and the plate size. The experimental results were used to examine the validity of the numerical simulation procedure for welding-induced distortion where the longitudinal distortion mode and magnitude were numerically quantified. Three-dimensional, large deformation, welding simulations were performed for selected weld models. Numerical results of the distortion mode and magnitude were in a good agreement with experimental ones. Depending on the presence of halting the distortion growth during the cooling cycle of welding, the condition discriminating buckling distortion from longitudinal distortion was established. Eigenvalue analyses were performed to check the buckling instability of tested plates with different sizes subjected to different heat inputs. The perturbation load pattern for the analysis was extracted from longitudinal inherent strain distributions. Critical buckling curve from the eigenvalue analyses revealed that the buckling instability is manifested when plate size or heat input increases.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.111-118
• /
• 2020

본 연구에 사용된 U-형 복합보는 슬래브는 철근콘크리트구조로 되어 있고, 슬래브를 지지해 주는 보는 철골구조와 철근콘크리트구조, 그리고 U-형 강판으로 이루어져 있다. U-형 복합보는 시공성이 우수하고 낮은 층고와 장경간이 가능하기 때문에 공작물 주차장으로 사용하기 위한 목적으로 개발되었다. 시공성 향상을 위해 U-형 복합보 단부는 규격화된 H형강으로 계획하여 기둥에 직접 접합시키고, 강재 물량을 감소시키기 위해 U-형 복합보의 중간 부분에는 H형강 대신 얇은 강판(t=6)을 사용하여 U자형 형태로 접은 U-형 강판으로 구성되어 있다. U형 강판이 위치하는 복합보 중앙부에는 보의 춤을 작게 계획함으로서 공작물 주차장의 제한 높이에 만족하도록 계획할 수 있다. 낮은 보의 춤은 층고 단축에는 유리하지만 휨성능에는 저해 요인이 되기 때문에 춤 변화에 따른 구조성능을 파악하는 것이 중요하다. 또한, U-형 복합보는 철골구조와 철근콘크리트구조 및 U-형 강판이 혼합되어 있기 때문에 일체성 확보가 구조성능을 확보하는데 큰 영향을 준다. 따라서 본 연구에서는 U-형 복합보의 춤을 변화에 따른 구조성능을 파악하기 위한 구조실험을 실시하였다. 실험체는 일반주차장용으로 계획된 실험체를 기준실험체로 하여 춤을 변화시킨 2개의 실험체를 포함하여 총 3개를 계획하였다. 실험결과 춤을 크게 계획한 실험체가 기준실험체보다 항복강도, 최대강도, 에너지 등 구조성능이 우수하게 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제58권2호
• /
• pp.347-378
• /
• 2016

Within the scope of the plane-strain state, by utilizing the three-dimensional linearized theory of elastic waves in initially stressed piezoelectric and elastic materials, Lamb wave propagation and the influence of the initial stresses on this propagation in a sandwich plate with pre-stressed piezoelectric face and pre-stressed metal elastic core layers are investigated. Dispersion equations are derived for the extensional and flexural Lamb waves and, as a result of numerical solution to these equations, the corresponding dispersion curves for the first (fundamental) and second modes are constructed. Concrete numerical results are obtained for the cases where the face layers' materials are PZT-2 or PZT-6B, but the material of the middle layer is Steel (St) or Aluminum (Al). Sandwich plates PZT-2/St/PZT-2, PZT-2/Al/PZT-2, PZT-6B/St/PZT-6B and PZT-6B/Al/PZT-6B are examined and the influence of the problem parameters such as piezoelectric and dielectric constants, layer thickness ratios and third order elastic constants of the St and Al on the effects of the initial stresses on the wave propagation velocity is studied.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제37권1호
• /
• pp.99-115
• /
• 2020

This article deals with the dynamic analysis in pad concrete foundation containing Silica nanoparticles (SiO₂) subject to seismic load. In order to control the foundation smartly, a piezoelectric layer covered the foundation. The weight of the building by a column on the foundation is assumed with an external force in the middle of the structure. The foundation is located in soil medium which is modeled by spring elements. The Mori-Tanaka law is utilized for calculating the equivalent mechanical characteristics of the concrete foundation. The Kevin-Voigt model is adopted to take into account the structural damping. The concrete structure is modeled by a thick plate and the governing equations are deduced using Hamilton's principle under the assumption of higher-order shear deformation theory (HSDT). The differential quadrature method (DQM) and the Newmark method are applied to obtain the seismic response. The effects of the applied voltage to the smart layer, agglomeration and volume percent of SiO₂ nanoparticles, damping of the structure, geometrical parameters and soil medium of the structure are assessed on the dynamic response. It has been demonstrated by the numerical results that by applying a negative voltage, the dynamic deflection is reduced significantly. Moreover, silica nanoparticles reduce the dynamic deflection of the concrete foundation.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제45권6호
• /
• pp.839-850
• /
• 2022

This paper presents an analytical solution to study the combined effect of non-local and stretching effect on the vibration of advanced functionally graded (FG) nanoplates. A new quasi-3D plate theory is presented; there are only five unknowns and any shear correction factor is used. A new displacement field with a new shear warping function is proposed. The equilibrium equations of the FG nanoplates are obtained using the Hamilton principle and solved numerically using the Navier technique. The material properties of functionally graded nanoplates are presumed to change according to the power-law distribution of ceramic and metal constituents. The numerical results of this work are compared with those of other published results to indicate the accuracy and convergence of this theory. Hence, a profound parameterstudy is also performed to show the influence of many parameters of the functionally graded nanoplates on the free vibration responses is investigated.

• 한국가스학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.1-6
• /
• 2010

고압가스 압력용기의 강도안전성을 FEM으로 해석하였다. 본 연구에서 고려한 강재용기의 내압은 서비스 충전압력 $9kg/cm^2$, 가스충전 최고압력 $18.6kg/cm^2$, 안전변 작동 최고압력 $24.5kg/cm^2$, 수압시험압력 $34.5kg/cm^2$이다. FEM 해석결과에 의하면, 서비스 충전압력 $9kg/cm^2$와 충전최고압력 $18.6kg/cm^2$에 대한 강도안전성은 가스용기에 걸리는 응력이 강재의 항복강도 이내에 있기 때문에 안전한 것으로 나타났다. 그러나 수압시험압력 $34.5kg/cm^2$을 가하였을 때에 발생하는 응력은 항복강도를 충분히 넘어서기 때문에 불안전하지만, 인장강도 이내에 존재하기 때문에 아직은 안전하다. 수압시험압력을 용기에 자주 공급하면 용기는 소성변형에 의한 피로잔류응력이 특히 하단반구부에 축적되므로 파손될 수 있다. 계산결과에 의하면, 스커트 지역에 작용하는 집중하중은 하단반구부에 영향을 미치지 않지만, 용기에 서 가장 취약한 부분은 용기의 몸체와 스커트 사이에 위치한 하단반구부의 중간부분임을 알 수 있다. 따라서 하단반구부의 형상은 고압가스 저장용기 설계에서 중요한 요소라는 것을 보여주는 FEM 해석결과를 제공하고 있다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제51권1호
• /
• pp.9-24
• /
• 2024

In order to study the shear mechanical behavior of prefabricated and assembled multi-key group stud connectors, this paper conducted push-out tests on 10 prefabricated and assembled multi-key group stud connectors, distributed in 5 groups, and detailed the failure modes of each specimen. Based on the finite element software, a total of 22 models of this type of stud connector are established, and validated the finite element models using the push-out tests. Furthermore, the effects of stud diameter, number of key groups, and spacing of key groups on the shear resistance of prefabricated and assembled multi-key group stud connectors are analyzed. Combined with the test and finite element, the force analysis is carried out for the stud and first-pouring and post-pouring concrete. The results show that the spacing and number of key groups have a significant impact on the shear capacity and shear stiffness of the specimen. For a single stud, the shear force is transferred to the surrounding concrete via the stud's root. When the stud is finally cut, the steel and the concrete plate are separated. Under vertical shear force, the top row of studs experiences the highest shear, while the middle row has the least. Based on statistical regression, a formula of assembled multi-key group stud connectors is proposed.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제27권6호
• /
• pp.31-35
• /
• 2009

When conducting CTOD test, especially in thick welded steel plate, fatigue pre-cracking occasionally failed to satisfy the requirements of standards thus making the test result invalid. Internally accumulated residual stress of test piece has been thought as one of the main reasons. The propagation of fatigue crack, started from the tip of machined notch, which might have propagated irregularly due to residual stress field. To overcome this kind of difficulty three methods to modify the residual stress are suggested in standard i.e. local compression, reverse bending and stepwise high-R ratio method. In this paper not only multi pass welding but also local pre-compressing process of thick steel plate has been simulated using finite element method for clarifying variation of internal welding residual stress. The simulated results show that welding residual stress is compressive in the middle section of the model and it is predominantly increased after machining the specimen. Comparing as-welded state all component of the welding residual stress changing to compressive in the tip of machine notch whereas residual stress of the outer area remain as tensile condition relatively. Analysis results also show that this irregular residual stress distribution is improved to be more uniformly by applying local compression.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권1A호
• /
• pp.71-80
• /
• 2010

교량 바닥판은 차량하중 및 환경 등의 영향을 직접 받는 부재여서 열화손상에 취약하므로 이에 대한 적절한 보수 및 보강이 필요하다. 그러므로 교량 바닥판의 유지관리를 최소화하고 교량의 설계수명까지의 공용을 위해서는 현재의 바닥판 성능을 개선한 고강도, 고내구성의 바닥판 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 철근콘크리트 바닥판의 문제점을 보완하여 새롭게 개발된 강-콘크리트 합성바닥판의 피로성능을 평가하기 위하여 정적실험을 실시하고, 이를 토대로 피로하중을 선정하고 일정진폭 반복하중 하에서 피로실험을 실시하였다. 이로부터 합성바닥판의 주요 구조상세의 S-N 곡선을 작성하고, 이를 피로설계기준과 비교, 평가하여 피로거동 특성을 규명하고 피로설계지침을 제시하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 합성바닥판의 각 구조상세인 절곡강판 상부플랜지 및 절곡강판 중간부, 전단연결재 및 절곡강판 하부플랜지는 모두 충분한 피로강도를 확보하고 있는 것을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제16권1호통권68호
• /
• pp.169-180
• /
• 2004

강구조 기둥-보 접합부에 대한 연구는 그동안 국내외에서 오랜 기간 연구가 진행되어 내진성능 및 집합부의 강도를 개선시킬 수 있는 많은 접합 디테일이 개발되어 사용 중에 있으나, 현재 국내에서는 시공성을 고려하여 기존의 브라켓 형식의 접합부를 선호하고 있다. 본 연구에서는 약축 접합부의 연성적인 거동을 확보하면서 시공이 편리한 기둥-보 접합부를 실험과 이론해석을 통해 개발함으로써 철골구조시스템이 중저층 건물에도 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 또한 약축에 대한 기둥-보 접합부의 구조설계 및 시공에 필요한 기초 자료를 제시하고자 한다.