• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.591-601
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• 2003

파형강판은 파형 형상으로 가공된 강판으로 높은 면내, 면외 방향의 강성을 갖으며, 건물, 교량 등으로 적용도가 높아지고 있다. 파형강판을 플레이트 거더나 프리스트레스트 박스거더교의 복부판으로 적용하면, 파형강판의 Accordion효과에 의해 플랜지가 휨응력을 복부판이 전단응력을 대부분 지지하는 효율적인 구조를 얻을 수 있다. 전단응력을 받는 파형 강판은 전체좌굴, 국부좌굴, 및 연성좌굴에 의해 내하력을 상실할 수 있다. 좌굴 강도에 미치는 기하학적인 인자들의 영향을 파악하기 위하여 유한요소해석법을 이용한 좌굴해석이 수행되었다. 해석결과는 복부판의 좌굴강도와 좌굴형상이 개개 인자들에 의존할 뿐만 아니라 패널의 세장비와 같은 두 개의 변수가 상호작용하는 복합변수에 의존하는 것을 보여주었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권4호
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• pp.391-401
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• 2024

The present study focuses on the effect of extension-bending coupling on the elastic stability (buckling) of laminated composite plates. These plates will be loaded under uni-axial or bi-axial in-plane mechanical loads, especially in the orthotropic or anti-symmetric cross-angle cases. The main objective is to find a limit where we can approximate the elastic stability behavior of angularly crossed anti-symmetric plates by the simple behavior of specially orthotropic plates. The contribution of my present study is to predict the explicit effect of extension-flexion coupling on the elastic stability of this type of panel. Critically, a parametric study is carried out, involving the search for the critical buckling load as a function of deformation mode, aspect ratio, plate anisotropy ratio and finally the study of the effect of lamination angle and number of layers on the contribution of extension-flexure coupling in terms of plate buckling stability. We use first-order shear deformation theory (FSDT) with a correction factor of 5/6. Simply supported conditions along the four boundaries are adopted where we can develop closed-form analytical solutions obtained by a Navier development.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권5호
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• pp.687-699
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• 2020

This paper focus on the buckling restrained braces (BRBs) with new casing members (CMs). Seven BRBs with CMs consisting of precast concrete modules (PCMs) were tested to investigate the effects of CMs on the cyclic performance of BRBs. The PCMs consisted of plain and reinforced concrete casted into wooden or steel molds than they were located on the core plate (CP) via bolts. There were 14 or 18 PCMs on the CP for each BRBs. The technique of the PCMs for the CM provides that the BRBs can be constructed inside the steel or reinforced concrete (RC) structures. In this way, their applications may be rapid and practical during the application of the retrofitting. The test results indicated that the cyclic performance of the BRBs was dominated by the connection strength and confinement of the PCMs. The BRBs with PCMs wrapped with fiber reinforced polymers (FRPs) sustained stable hysteretic performance up to a CP strain of 2.0 %. This indicates that the new designed BRBs with PCMs were found to be acceptable in terms of cyclic performance. Furthermore, the connection details, isolation materials and their application techniques have been also investigated for the improved BRB design in this study.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권1호
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• pp.55-81
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• 2024

This paper presents the exact solutions and closed forms for of nonlinear stability and vibration behaviors of straight and curved beams with nonlinear viscoelastic boundary conditions, for the first time. The mathematical formulations of the beam are expressed based on Euler-Bernoulli beam theory with the von Karman nonlinearity to include the mid-plane stretching. The classical boundary conditions are replaced by nonlinear viscoelastic boundary conditions on both sides, that are presented by three elements (i.e., linear spring, nonlinear spring, and nonlinear damper). The nonlinear integro-differential equation of buckling problem subjected to nonlinear nonhomogeneous boundary conditions is derived and exactly solved to compute nonlinear static response and critical buckling load. The vibration problem is converted to nonlinear eigenvalue problem and solved analytically to calculate the natural frequencies and to predict the corresponding mode shapes. Parametric studies are carried out to depict the effects of nonlinear boundary conditions and amplitude of initial curvature on nonlinear static response and vibration behaviors of curved beam. Numerical results show that the nonlinear boundary conditions have significant effects on the critical buckling load, nonlinear buckling response and natural frequencies of the curved beam. The proposed model can be exploited in analysis of macrosystem (airfoil, flappers and wings) and microsystem (MEMS, nanosensor and nanoactuators).

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.229-236
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• 2004

A new three-node triangular shell element based on higher order zig-zag theory is developed for laminated composite shells with multiple delaminations. The present higher order zig-zag shell theory is described in a general curvilinear coordinate system and in general tensor notation. All the complicated curvatures of surface including twisting curvatures can be described in an exact manner in the present shell element because this element is based on geometrically exact surface representation. The displacement field of the proposed finite element includes slope of deflection. which requires continuity between element interfaces. Thus the nonconforming shape function of Specht's three-node triangular plate bending element is employed to interpolate out-of-plane displacement. The present element passes the bending and twisting patch tests in flat surface configurations. The developed element is evaluated through the buckling problems of composite cylindrical shells with multiple delaminations. Through the numerical examples it is demonstrated that the proposed shell element is efficient because it has minimal degrees of freedom per node. The accuracy of the present element is demonstrated in the prediction of buckling loads and buckling modes of shells with multiple delaminations. The present shell element should serve as a powerful tool in the prediction of buckling loads and modes of multi-layered thick laminated shell structures with arbitrary-shaped multiple delaminations.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.32-41
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• 2001

본 연구에서는 Z-단면 복합재 스트링거에 대한 크리플링 실험을 수행하여, 선행 연구에서 제시한 복합재 스트링거의 크리플링 해석을 위한 유한요소 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 시편은 길이와 플렌지 폭이 다른 Z-단면 탄소/에폭시 복합재 스트링거로서 적층순서는 $[{\pm}45/0/90]s$이다. 시편의 부분좌굴 응력과 좌굴후 크리플링까지의 거동을 연구하기 위해 모든 시편에 스트레인 게이지를 부탁하였고, 처짐과 변위는 LVDT로 측정하였다. 좌굴하중은 하중-변형률 곡선, 하중-처짐 곡선 및 하중-축변위 곡선 등으로부터 구하였고, 크리플링 응력은 시편의 최대하중에서 단면적을 나눈 값으로 정의하였다. 제시된 유한요소 방법에 의한 부분좌굴 및 크리플링 음력은 실험에 의한 결과와 최대 15 % 이내의 오차로 매우 잘 일치하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.441-449
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• 2015

본 논문에서는 커코프 판이론과 폰-칼만 비선형 변형율-변위 관계를 이용하여 서형화된 좌굴해석을 수행하였다. 평면응력과 좌굴문제에서 영률과 두께에 관한 설계민감도식을 유도하였고, 고유치를 최대화하면서 컴플라이언스를 최소화하는 위상최적설계 기법을 정식화하였다. 좌굴해석에서의 프리스트레스를 이용하여 판 좌굴문제에 적용할 수 있는 위상최적설계 기법을 개발하였다. 폰-칼만 비선형 변형률을 사용하여 좌굴문제의 응력행렬을 구성하는데 프리스트레스가 필요하므로 면외로의 운동을 도입하였다. 위상최적설계를 위하여 정규재료밀도를 설계변수로 하고, 목적함수는 최소 컴플라이언스와 최대 고유진동수로 하였으며 제한조건은 허용되는 재료량이다. 여러 수치예제를 통하여 개발된 설계민감도 해석법은 유한차분 민감도와 비교하여 매우 정확한 값을 가지고, 위상최적설계는 물리적으로 의미있는 결과를 제공함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2A호
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• pp.145-153
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• 2009

본 연구에서는 포물선 아치의 횡-비틂 좌굴 강도에 관한 연구를 수행하였다. 포물선 아치는 아치의 중립축을 따라 곡률이 변하므로 일정한 곡률을 갖는 원형 아치의 경우보다 횡-비틂 좌굴 강도식을 유도하는 것이 복잡하며, 이에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 ?의 효과를 고려하여 변곡률을 갖는 아치의 횡-비틂 좌굴식을 유도하고 포물선 아치의 좌굴강도를 계산하기 위하여 유한차분법을 이용한 수치해법을 제안하였다. 이러한 수치해법은 기존 연구자 및 유한요소해석 결과와 비교하였으며, 그 타당성을 검증하였다. 마지막으로, 변수해석을 수행하여 라이즈비의 영향에 따른 원형과 포물선 아치의 횡-비틂 좌굴 강도를 비교 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.10-19
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• 2014

파형강판은 제형, 정현형 등의 형상으로 얇은 강판을 주름지게 가공한 것으로 두꺼운 평판을 대신하여 사용하여도 높은 면외방향의 강성을 확보할 수 있다. 또한, 아코디언효과로 축방향 강성이 거의 없어 플레이트거더의 웨브에 적용할 경우 웨브가 전단력만을 부담하는 방법으로 쉽게 설계할 수 있다. 그러나 파형강판의 전단좌굴은 평판과는 달리 국부좌굴과 전체좌굴 외에도 이들의 연성에 의해서도 좌굴이 발생하는 매우 복잡한 특성이 있으며, 이러한 연성좌굴에 대한 원인과 특성의 규명은 정현형의 경우 제형보다 연구결과가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 정현형 파형강판의 전단좌굴 특성과 연성좌굴이 발생하는 경향에 대해서 연구하였다. 전단좌굴강도를 계산하기 위해서는 유한요소프로그램을 이용하였고 해석결과를 정해와 비교하였다. 또한, 주름의 두께와 형상 파라메타에 따른 좌굴응력 변화의 특성과 좌굴모드형상의 변화를 분석하였으며, 이들의 결과를 이론식의 결과와 비교하여 좌굴양상의 변화시점에 대해서 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.155-167
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• 2004

각각 집중하중과 등분포하중을 받는 단순보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대하여 연구하였다. 잔류응력을 단순형과 다항식형으로 하여 line-type 유한요소법으로 해석하였다. 잔류응력의 형태는 플랜지에서는 4차 곡선으로 웨브에서는 2차 곡선으로 가정하였다. 우리나라에서 생산되는 4종류의 I형강에 대하여 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대하여 해석한 후 결과를 강구조편람의 내용과 비교하였다. 해석결과로부터 강구조 편람에 의한 설계는 주보에 보조보가 있는 경우나 없는 경우 모두 전반적으로 과설계임을 알 수 있었다.