• Composites Research
• /
• 제36권4호
• /
• pp.246-252
• /
• 2023

멤브레인 형 LNG 화물창시스템(Cargo containment system, CCS) 내 유리섬유 강화 복합재료 기반 2차 방벽 설치 시 본딩 자동화 머신(automatic bonding machine, ABM) 활용한 prolonged 구조임과 동시에 양단 접착 고정 사이 비 접착(non-bonding, N-B) 영역의 복합재에서 극저온 열 수축 기인한 상당한 열 응력이 발생하기 때문에 이를 고려한 구조 안전성평가 관점에서 수행된 연구가 있으나 실제로 무한히 긴 길이 고려한 기계적 물성 평가를 수행한 연구는 찾아볼 수가 없었다. 해당 복합재는 파단강도 분산이 큰 세라믹 재료 취성 파괴임을 고려하여 2-파라미터 Weibull 통계분석을 통해 실제 길이 대상 신뢰도 있는 기계적 물성치 값을 표준화 하였으며 LNG 운반 환경을 고려한 극저온 환경까지의 특정 온도별 단축 인장실험을 수행하였다. 실험결과, -70℃에서 기계적 강도가 -20℃에 비해 약 1.5배 급증하고 초기 권축 섬유 신장의 비선형 거동이 억제되었다. 또한, 극저온 환경까지 온도가 낮아질수록 기계적 강도는 계속해서 증가하였으나 반대로 연신은 줄어드는 저온 취성의 현상이 확인되었다. 본 연구에서 제시하는 기계적 물성치 데이터는 멤브레인 형 LNG 화물창 구조 안전성 평가 시 신뢰도 높은 해석 지원 물성치 확보 측면에서 유용하게 적용되어지리라 사료된다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제90권6호
• /
• pp.551-568
• /
• 2024

The present study deals with static and dynamic behaviors including forced vibrations of an elastic rectangular nano plate on the two-parameter foundation. Firstly, the rectangular plate is assumed to be subjected to uniformly distributed and eccentrically applied concentrated loads. The governing equations of the problem are derived by considering the dynamic response of the plate, employing a series of the Chebyshev polynomials for the displacement function and applying the Galerkin method. Then, effects of the non-essential boundary conditions of the plate, i.e., the boundary conditions related to the shearing forces, the bending moments and the corner forces, are included in the governing equation of motion to compensate for the non-satisfied boundary conditions and increase the accuracy of the Galerkin method. The approximate numerical solution is accomplished using an iterative process due to the non-linearity of the unilateral property of the two-parameter foundation. The plate under static concentrated load is investigated in detail numerically by considering a wide range of parameters of the plate and the foundation stiffnesses. Numerical treatment of the problem in the time domain is carried out by assuming a stepwise variation of the concentrated load and the linear acceleration procedure is employed in the solution of the system of governing differential equations derived from the equation of motion. Time variations of the contact region and those of the displacements of the plate are presented in the figures for various numbers of the two-parameter of the foundation, as well as the classical and nano parameters of the plate particularly focusing on the non-linearity of the problem due to the plate lift-off from the unilateral foundation. The effects of classical and nonlocal parameters and loading are investigated in detail. Definition of the separation between the plate and the two-parameter foundation is presented and applied to the given problem. The effect of the lift-off on the static and dynamic behavior of the rectangular plate is studied in detail by considering various loading conditions. The numerical study shows that the effect of nonlocal parameters on the behavior of the plate becomes significant, when nonlinearity becomes more profound, due to the lift-off of the plate. It is seen that the size effects are significant in static and dynamic analysis of nano-scaled rectangular plates and need to be included in the mechanical analyses. Furthermore, the corner displacement of the plate is affected more significantly from the lift-off, whereas it is less marked in the time variation of the middle displacement of the plate. Several numerical examples are presented to examine the sensibility of various parameters associated with nonlocal parameters of the plate and foundation. Both stiffening and softening nonlocal parameters behavior of the plate are identified in the numerical solutions which show that increasing the foundation stiffness decreases the extent of the contact region, whereas the stiffness of the shear layer increases the contact region and reduces the foundation settlement considerably.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제28권2호
• /
• pp.43-52
• /
• 2024

내진설계 되지 아니한 조적조 건축물의 내진성능을 평가하고 건축물의 외부에 내진 보강 공법을 채택하여 내진성능을 향상시키고자 하였다. 내진성능을 평가하기 위해 건축물 내진설계 기준 및 해설(KDS 41 17 00 : 2019)과 기존 시설물(건축물) 내진성능 평가요령을 적용하였으며 비선형 정적해석으로 pushover해석을 수행하였다. 해석결과, 우리나라 주택의 내진설계 보급 비율이 낮고 주택의 많은 비중을 차지하고 있는 것이 조적조 건축물임을 고려하면 내진보강이 시급한 것으로 판단되었다. 조적조 건축물에 철골 보-기등+가새 프레임을 보강할 경우 층간 변형각은 X방향 0.043%이며 Y방향 0.047%로 나타나 규정을 만족하였다. 성능 수준별 중력하중 저항능력은 X, Y방향 모두 거주가능으로 판정되어 안전한 것으로 판단되었다. 건축물의 외부에 보강함으로써 주택의 거주성과 편의성을 확보하면서 공사가 가능할 것으로 보여지며 지진성능과 구조물의 거동을 보다 명확하게 예측할 수 있을 것으로 사료 되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제7권2호
• /
• pp.109-115
• /
• 2019

콘크리트에 균열이 발생하는 경우 균열부로의 열화 이온의 침투가 확산되어 철근콘크리트 구조물에 구조적 내구적 문제를 야기한다. 본 연구에서는 보통 및 고강도 플라이애시 콘크리트를 대상으로 재령 56일에 최대 1.0mm까지 다양한 균열 폭을 유도한 후 재령 2년의 정상상태 촉진 염화물 확산계수를 평가하였다. 균열 효과를 선형회귀분석을 통해 고려하면 고강도 콘크리트는 보통 강도 콘크리트 보다 균열 폭에 의한 확산계수 증가가 다소 적었으며 균열 폭이 증가함에 따라 확산계수가 비선형적으로 증가하였다. 또한 두 가지 배합에서 재령이 증가할수록 균열에 의한 영향이 감소하였다. 지수함수 형태를 사용하여 균열 및 재령 효과를 정량화하는 경우, 선형회귀분석을 통한 경우보다 더 높은 결정계수를 나타내었다. 정상상태에서는 균열 효과와 재령의 영향 간의 상관성이 크지 않은 것으로 보이며 두 가지 독립영향을 고려하는 경우 합리적인 균열부 콘크리트 확산성 예측식을 제안할 수 있다고 사료된다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권7호
• /
• pp.601-608
• /
• 2015

유연날개의 공력 및 구조 설계값을 설계 변수로 하여 정적 상태에서의 정적 공탄성해석 및 최적화를 수행하였다. 정적 공탄성해석과 최적화를 위해 상용 해석소프트웨어들이 연계된 강건한 다분야 최적설계 시스템을 개발하였다. 최적화 설계변수로는 가로세로비, 테이퍼비, 후퇴각과 날개 위아래 스킨 두께를 설정하였다. 전역적 다목적 최적화를 위해 실수기반 적응영역 다목적 유전자 알고리즘을 적용하였으며 계산시간을 줄이기 위해 메타모델로 서포트벡터회귀 기법을 적용하였다. 유연날개에 대한 파레토 결과 분석을 통해 최대 항속시간과 최소 중량에 대한 최적 결과를 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.563-572
• /
• 2010

본 연구는 편심 브라켓이 설치된 온도프리스트레싱 강재보의 하중저항 성능에 관한 실험적 연구이다. 본 연구에서 제안한 강재보는 편심 브라켓을 이용하여 온도프리스트레싱 강판을 편심 설치하여, 기존 온도프리스트레싱 강재보 보다 도입되는 프리스트레스 및 단면강성을 증대 할 수 있다. 제안하고자 하는 공법의 검증을 위하여 편심 브라켓이 설치된 강재보, 온도프리스트레싱 강재보 등에 대한 정적하중 재하시험을 실시하여 강재보의 하중저항 성능을 비교 평가하였다. 또한 재료비선형성을 고려한 강재보의 구조해석을 실시하고 소성이론에 근거한 극한하중평가를 통하여 실험결과의 타당성 및 실설계에 대한 적용성을 검토하였다. 본 연구결과를 통하여 편심 브라켓이 설치된 온도프리스트레싱 강재보가 기존 온도프리스트레싱 강재보 보다 증가된 보강강판의 편심효과로 강성, 항복하중 및 극한하중이 모두 증가됨을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.253-259
• /
• 2018

Structure behaviors resulting from an earthquake are experimentally simulated mainly through a shaking table test. As for large-scale structures, however, size effects over a miniature may make it difficult to assess actual behaviors properly. To address this problem, research on the hybrid simulation is being conducted actively. This method is to implement numerical analysis on framework members that affect the general behavior of the structure dominantly through an actual scale experiment and on the rest parts by applying the substructuring technique. However, existing studies on hybrid simulation focus mainly on Slow experimental methods, which are disadvantageous in that it is unable to assess behaviors close to the actual level if material properties change depending on the speed or the influence of inertial force is significant. The present study aims to establish a Real-time hybrid simulation system capable of excitation based on the actual time history and to verify its performance and applicability. The hybrid simulation system built up in this study utilizes the ATS Compensator system, CR integrator, etc. in order to make the target displacement the same with the measured displacement on the basis of MATLAB/Simulink. The target structure was a 2-span bridge and an RC pier to support it was produced as an experimental model in order for the shaking table test and Slow and Real-time hybrid simulations. Behaviors that result from the earthquake of El Centro were examined, and the results were analyzed comparatively. In comparison with the results of the shaking table test, the Real-time hybrid simulation produced more similar maximum displacement and vibration behaviors than the Slow hybrid simulation. Hence, it is thought that the Real-time hybrid simulation proposed in this study can be utilized usefully in seismic capacity assessment of structural systems such as RC pier that are highly non-linear and time-dependent.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권4호
• /
• pp.427-434
• /
• 2016

이 연구의 목적은 인공경량골재 콘크리트의 생산에서 $CO_2$ 배출량을 저감시킬 수 있는 천연모래 치환 기반의 배합설계 절차를 제시하는 것이다. 379개의 경량골재 콘크리트 배합 데이터를 사용하여 $CO_2$ 배출량과 콘크리트의 압축강도에 대한 천연모래의 치환율의 영향을 평가하였다. Yang et al.이 제시한 배합설계절차 및 데이터베이스를 이용한 비선형 회귀 분석에 기반하여 목표 성능(압축강도, 초기 슬럼프, 공기량 및 $CO_2$ 저감률)을 만족하기 위한 천연모래의 치환율 및 콘크리트 배합설계를 결정할 수 있는 간단한 모델식을 제시하였다. 뿐만 아니라, 제안된 모델식은 주어진 경량골재 콘크리트 배합표에서 $CO_2$ 배출량을 직접 계산하는데 효율적으로 이용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제36권3호
• /
• pp.361-374
• /
• 2016

이 연구는 대표적인 면진장치인 납고무베어링(LRB)의 유한요소모델의 신뢰성을 향상시키기 위하여 주재료인 고무의 재료특성에 대하여 연구하였다. 고무는 일반적인 탄성재료와는 달리 대변형, 비선형특성을 가지는 초탄성 재료이다. 본 연구에서는 고무를 초탄성 재료로 가정하고 그의 재료특성을 변형률에너지함수로 표현하여 LRB의 유한요소모델을 개발하였다. 연구를 위하여 여러 변형률에너지함수 중 몇 가지를 선별하고 이를 이용하여 고무의 재료특성을 예측하였다. 변형률에너지함수를 이용하여 결정된 고무의 재료특성과 표준적인 납의 재료특성을 이용하여 LRB의 유한요소모델을 개발하고, 수평방향과 수직방향의 힘-변위 관계를 해석하였다. LRB의 유한요소모델을 통하여 해석으로 예측한 수평과 수직방향 강성을 실험결과와 비교함으로써 개발된 유한요소모델의 적합성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권8호
• /
• pp.899-904
• /
• 2014

자유벌징에 있어서 성형 높이를 최대화하기 위하여 블랭크의 두께 분포를 최적화 하였으며, 등가정하중을 이용한 구조최적화법을 사용하였다. 두께형상은 부드러운 곡선으로 나타내기 위하여 베지어곡선을 사용하였고 제어점의 위치가 설계변수이며, 최대 변형률을 일정 값으로 제한하였다. 사용된 소재는 인코넬 718 이며 최적화된 두께분포로 가공된 블랭크를 이용한 자유벌징 시험을 수행하여 평판형 블랭크를 사용한 결과보다 22% 더 높은 성형 높이를 얻었다. 최적화결과에서 예측된 변형형상, 정점에서의 변형 경향, 두께분포가 실험에서 얻은 결과와 유사하여 최적화 과정의 유효성을 입증하였고, 최적화 결과가 실제 구현될 수 있음을 검증하였다.