• Structural Engineering and Mechanics
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• 제48권1호
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• pp.41-56
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• 2013

Initiation and growth of delamination is a great concern of designers of composite structures. Interface elements with de-cohesive constitutive law in the content of continuum damage mechanics can be used to predict initiation and growth of delamination in single and mixed mode conditions. In this paper, an interface element based on the cohesive zone method has been developed to simulate delaminatoin growth of post-buckled laminate under fatigue loading. The model was programmed as the user element and user material by the "User Programmable Features" in ANSYS finite element software. The interface element is a three-dimensional 20 node brick with small thickness. Because of mixed-mode condition of stress field at the delamination-front of post-buckled laminates, a mixed-mode bilinear constitutive law has been used as user material in this model. The constitutive law of interface element has been verified by modelling of a single element. A composite laminate with initial delamination under quasi-static compressive Loading available from literature has been remodeled with the present approach. Moreover, it will be shown that, the closer the delamination to the free surface of laminate, the slower the delamination growth under compressive fatigue loading. The effects of laminate configuration on delamination growth are also investigated.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권7호
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• pp.5-14
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• 2010

모래다짐말뚝(Sand Compaction Pile, 이하 SCP)으로 개량된 연약점토지반의 침하량 해석시, 근사법을 이용한 해석에서 응력분담비의 불확실성에 의해 발생되는 영향을 줄이고자, 유한요소해석 프로그램을 이용한 수치해석을 수행하였다. 모래다짐말뚝이 타설된 실내 모형압밀실험을 수행하였고, 이를 유한요소 프로그램으로 수치해석을 하였다. 실내실험과 같은 침하량을 도출하기 위해 역해석을 통한 혼합지반의 압축지수($C_c$)를 추정하고, 추세선을 활용하여 설계압축지수를 산정하는 식을 제시하였다. 또한, 이식을 치환율 45%인 현장에 적용하여 현장 적용성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권4호
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• pp.395-405
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• 2004

The filling pattern and an adaptive grid refinement based on the finite element method and Eulerian mesh advancement approach have been developed to analyze incompressible transient viscous flow with free surfaces. The governing equation for flow analysis is Navier-Stokes equation including inertia and gravity effects. The mixed FE formulation and predictor-corrector method are used effectively for unsteady numerical simulation. The flow front surface and the volume inflow rate are calculated using the filling pattern technique to select an adequate pattern among four filling patterns at each triangular control volume. By adaptive grid refinement, the new flow field that renders better prediction in flow surface shape is generated and the velocity field at the flow front part is calculated more exactly. In this domain the elements in the surface region are made finer than those in the remaining regions for more efficient computation. Using the proposed numerical technique, the collapse of a water dam has been analyzed to predict flow phenomenon of fluid and the predicted front positions with respect to time have been compared with the reported experimental results.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제3권2호
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• pp.192-211
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• 2010

In most framed structures the nonlinearities and the damages are localized, extending over a limited length of the structural member. In order to capture the details of the local damage, the segments of a member that have entered the nonlinear range may need to be analyzed using the three-dimensional element (3D) model whereas the rest of the member can be analyzed using the simpler one-dimensional (1D) element model with fewer degrees of freedom. An Element-Coupling model was proposed to couple the small scale solid 3D elements with the large scale 1D beam elements. The mixed dimensional coupling is performed imposing the kinematic coupling hypothesis of the 1D model on the interfaces of the 3D model. The analysis results are compared with test results of a reinforced concrete pipe column and a structure consisting of reinforced concrete columns and a steel space truss subjected to static and dynamic loading. This structure is a reduced scale model of a direct air-cooled condenser support platform built in a thermal power plant. The reduction scale for the column as well as for the structure was 1:8. The same structures are also analyzed using 3D solid elements for the entire structure to demonstrate the validity of the Element-Coupling model. A comparison of the accuracy and the computational effort indicates that by the proposed Element-Coupling method the accuracy is almost the same but the computational effort is significantly reduced.

• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.25-31
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• 2004

본 연구에서는 다중세포로 구성된 타원형 단면 복합재료 블레이드의 정밀 1차원 보 해석모델을 개발하였다. 보의 정식화를 위하여 Reissner의 반보족에너지 함수를 이용하였으며, 고전적인 강성도 및 유연도법을 결합한 혼합보 이론 체계를 구축하였다. 타원단면의 특성계수들을 구하기 위해 단면의 외곽선을 유한개의 선분으로 분할하고 여기에 Gauss 적분을 수행하였다. 또한, 단면을 구성하는 각 세포에 대해 4개의 연속방정식이 충족되도록 구성하였다. 개발된 보 이론을 단일 및 이중세포로 구성된 타원형 복합재료 블레이드에 적용하였으며, 다차원 정밀 유한요소 해석 결과와 비교하여 그 타당성을 확보하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1139-1146
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• 2012

P1 비순응 요소를 이용하여 정상 비압축성 Navier-Stokes 유동의 위상최적화 문제를 푸는 방법을 제시한다. 본 연구는 Stokes 유동의 위상최적화 문제에 P1 비순응 요소를 적용하여 그 수치적 효용성을 보인바 있는 이전 연구에 대한 후속 연구이다. 비압축성 물질 해석에서 잠김현상이 발생하지 않으며 선형형상함수를 가지는 P1 비순응 요소의 장점이 관성항을 가지는 유체 문제의 해석과 설계에도 유효한 지를 파악하고자 한다. 일반적으로 사용되는 혼합정식화법과 비교하여 P1 비순응 요소의 사용은 벌칙 함수를 이용하여 연속 방정식을 따로 사용하지 않고 운동방정식에 부과할 수 있기 때문에 자유도의 개수를 감소시킬 수 있다. 벌칙 파라미터가 해의 정확도에 주는 영향과 적정 범위는 수치적으로 검토하도록 한다. 또한 보통의 사각 비순응 요소들이 요소면의 중앙에 절점을 가지고 고차의 형상함수를 지니는데 비하여, 본 연구에서 제시하는 P1 비순응 요소는 요소의 꼭지점에 절점을 가지고 {1, x, y}의 P1 형상함수로 구성됨으로써 수치적인 구현의 용이함이 일반 선형 사절점 요소와 동일하다. 제안한 방법의 효용성을 다양한 레이놀즈수에 따른 유동최적화 문제들을 살펴봄으로써 검증하도록 한다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.59-64
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• 2008

Elements of a mechanical structure are getting from multi-axles stress. so fatigue characteristic experiment Shall execute in multi-axles stress state. it is very hard to apply according to forms of a testing machine and implementation. In this study, 2 axles fatigue testing machine did a design and Development. a new JIG developed to realize a mixed mode. a stress state in mixed mode of a specimen had each other comparison using the Finite element method to examine propriety of a new JIG.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1998년도 가을 학술발표논문집(II)
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• pp.529-534
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• 1998

To find out an adequate failure criterion in two-dimensional linear elastic crack problems, finite element programs, SED, which determine stress intensity factors $K_I, K_{II}$, crack angle and peak load by the minimum strain energy density failure criterion were developed. In this program, the conventional quadratic isoparametric elements were used in all regions except the crack tip zone where triangular singular elements with 6 nodes were used. The results of SED were compared with the results of those which followed by the maximum circumferential tensile stress criteria and those by the maximum energy release rate criteria and those by Jenq and Shah`s experiments of the same geometry and material properties. The maximum energy release rate criteria were better close to those of the Jenq and Shah`s experiments than the maximum circumferential tensile stress criteria and the minimum strain energy density criteria.

• 한국해양공학회지
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• 제13권4호통권35호
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• pp.1-9
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• 1999

일차원 및 이차원의 단순한 문제에 대하여 계층 요소를 사용한 혼합 차수 유한 요소해의 정확성 및 수렴성을 조사하였다. 이러한 작업은 임의의 차수를 가진 블록들을 조합하여 요소를 구성함으로서 이루어질 수 있다. 블록간의 연결성이 유지될 수 있는 블록의 구성과 요소 생성에 대하여는 코드개발과 관련하여 설명하고 있으며, 서로 다른 차수를 가진 인접 블록간의 해의 연속성에 대하여는 계층 요소의 구성과 관련하여 서술되었다. 수치적 결과는 블록의 차수를 잘 선택함으로서 유한 요소해의 수렴성과 정확성을 증가시킬 수 있음을 보여주고 있으며, 고차 요소 영역을 너무 많이 할당하여 선형 요소의 영역이 너무 적을 경우에는 경계 조건에 따라 오차가 내부로 전파됨을 보여준다. 또한 세분화된 요소에 대한 고차 보간의 경우, 해의 수렴성이 저해될 수 있음이 발견되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제9권6호
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• pp.519-540
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• 2000

In this study, a new functional based on the Reissner theory, for thick plates on a Winkler foundation is obtained. This functional has geometric and dynamic boundary conditions. In deriving the new functional, the $G{\hat{a}}teaux$ differential is used. This functional which is in polar coordinates is also transformable into the classical potential energy equation. Bending and torsional moments, transverse shear forces, rotations and displacements are the basic unknowns of the functional. Two different sectorial elements are developed with $3{\times}8$ degrees of freedom (SEC24) and $4{\times}8$ degrees of freedom (SEC32). The accuracy of the SEC24 and SEC32 elements together are verified by applying the method to some problems taken from literature.