• Steel and Composite Structures
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• 제25권5호
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• pp.625-638
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• 2017

This paper presents a novel approach that describes the first-order (linear elastic) partial interaction analysis of members formed by multi-components based on the Generalised Beam Theory (GBT). The novelty relies on its ability to accurately model the partial interaction between the different components forming the cross-section in both longitudinal and transverse directions as well as to consider the cross-sectional deformability. The GBT deformations modes, that consist of the conventional, extensional and shear modes, are determined from the dynamic analyses of the cross-section represented by a planar frame. The partial interaction is specified at each connection interface between two adjacent elements by means of a shear deformable spring distributed along the length of the member. The ease of use of the model is outlined by an application performed on a multi-component member subjected to an eccentric load. The values calculated with an ABAQUS finite element model are used to validate the proposed method. The results of the numerical applications outline the influence of specifying different rigidities for the interface shear connection and in using different order of polynomials for the shape functions specified in the finite element cross-section analysis.

• 대한화학회지
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• 제58권6호
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• pp.528-534
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• 2014

어떤 이성분계용액에서는 상한임계용액온도와 하한임계용액온도가 동시에 나타나는 원형모양의 온도-조성 상도를 보인다. 이러한 현상은 분자간 특정상호작용이 존재하는 경우 나타나는 것으로 알려져 있다. 특정상호작용을 묘사하는 방법에는 여러 가지가 있다. 본 연구에서는 특정상호작용의 총수가 이항분포에 따라 분포한다고 가정하였다. 이 경우 특정상호작용을 Regular 용액이론, Quasichemical 이론 그리고 Flory-Huggins 격자이론에 적용하였을 때 원형모양의 온도-조성 상도를 보이는 경우에 대한 정확한 수학적인 조건을 유도하였다. 그리고 매개변수들이 온도-조성상도에 미치는 영향을 조사하였고, 물-니코틴에 대한 온도-조성상도를 계산하여 실험값과 비교하여 보았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.803-811
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• 2002

일반적으로 강콘크리트 합성형교는 불완전합성에 대한 해석의 복잡함 때문에 강재와 콘크리트 계면에서의 상대변위가 발생하지 않는 완전합성형으로 설계된다. 그러나, 이러한 설계는 기존 강합성형 의 거동을 평가하는 경우 실제 구조물의 내하력과 내구성을 정확하게 도출하지 못하게 된다. 이러한 경우에는 불완전합성이론을 이용하여 구조물의 거동을 정확히 반영해야 한다. 본 연구에서는 집중하중을 받는 단순합성형교에 대하여 처짐 거동을 고려한 불완전합성곡률의 변화양상을 확인하기 위하여 유한요소해석 모델을 이용하여 전단연결재의 배치간격과 배치열수 그리고 콘크리트 탄성계수를 매개변수로 선택하여 해석을 수행하였다. 본 연구의 결과로서 합성형의 처짐이 증가할수록 불완전합성 정도가 증가함을 알 수 있었으며, 콘크리트 슬래브에서 균열이 발생으로 인한 강성 및 강도의 감소가 합성정도에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권6호
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• pp.693-708
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• 2023

Composite beams, two materials joined together, have become more common in structural engineering over the past few decades because they have better mechanical and structural properties. The shear connectors between their layers exhibit some deformability with finite stiffness, resulting in interfacial shear slip, a phenomenon known as partial shear interaction. Such a partial shear interaction contributes significantly to the composite beams. To provide precise predictions of the geometric nonlinear behavior shown by two-layered composite beams with interfacial shear slips, a robust analytical model has been developed that incorporates the influence of significant displacements. The application of a higher-order beam theory to the two material layers results in a third-order adjustment of the longitudinal displacement within each layer along the depth of the beam. Deformable shear connectors are employed at the interface to represent the partial shear interaction by means of a sequence of shear connectors that are evenly distributed throughout the beam's length. The Von-Karman theory of large deflection incorporates geometric nonlinearity into the governing equations, which are then solved analytically using the Navier solution technique. Suggested model exhibits a notable level of agreement with published findings, and numerical outputs derived from finite element (FE) model. Large displacement substantially reduces deflection, interfacial shear slip, and stress values. Geometric nonlinearity has a significant impact on beams with larger span-to-depth ratio and a greater degree of shear connector deformability. Potentially, the analytical model can accurately predict the geometric nonlinear responses of composite beams. The model has a high degree of generality, which might aid in the numerical solution of composite beams with varying configurations and shear criteria.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.763-770
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• 2012

The free vibration characteristics of fluid-filled cylindrical shells on partial elastic foundations are investigated by an analytical method. The cylindrical shell is fully or partially surrounded by the elastic foundations, these are represented by the Winkler or Pasternak model. The motion of shell is represented by the first order shear deformation theory to account for rotary inertia and transverse shear strains. The steady flow of fluid is described by the classical potential flow theory. The fluid-structure interaction is considered in the analysis. The effect of internal fluid can be considered by imposing a relation between the fluid pressure and the radial displacement of the structure at the interface. To validate the present method, the numerical example is presented and compared with the available existing results.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권4호
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• pp.531-543
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• 2022

An exact dynamic analytical method for free vibrations of continuous partial-interaction composite beams is proposed based on the Timoshenko beam theory. The main advantage of this method is that the independent shear deformations and rotary inertia of sub-beams are considered, which is more in line with the reality. Therefore, the accuracy of eigenfrequencies obtained by this method is significantly improved, especially for higher order modes, compared to the existing methods where the rotary angles of both sub-beams are assumed to be equal irrespective of the differences in the shear stiffness of each sub-beam. Furthermore, the solutions obtained by the proposed method are exact owing to no introduction of approximated displacement and force fields in the derivation. In addition, an exact analytical solution for the case of simply supported is obtained. Based on this, an approximate expression for the fundamental frequency of continuous partial-interaction composite beams is also proposed, which is useful for practical engineering applications. Finally, the practicability and effectiveness of the proposed method and the approximate expression are explored using numerical and experimental examples; The influence factors including the interfacial interaction, shear modulus ratio, span-to-depth ratio, and side-to-main span length ratio on the eigenfrequencies are presented and discussed in detail.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.543-555
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• 1997

일반적으로 합성형 교량에 있어서 강판형과 콘크리트 슬래브 사이의 일체성은 강재와 콘크리트라는 이질재료의 접합부 사이에 위치한 전단연결재의 강성과 배치간격에 의해 영향을 받게 된다. 따라서 전단연결재는 두 재료가 일체로 거동할 수 있도록 충분한 강성을 가져야만 하며, 강성이 부족하게 되면 접촉면에서 미끄러짐이 발생한다. 이때, 미끄러짐의 발생을 고려한 것을 불완전합성형이라 한다. 본 논문에서는 불완전합성형의 해석에서 복잡한 계산과정을 거치지 않고 불완전율에 따라서 전단연결재의 강성과 간격을 산정하는 간이추정법에 대하여 연구하였으며, 단면과 지간에 따른 형특성, 불완전율, 하중작용점에 따라서 전단연결재에 작용하는 수평전단력, 축력 등의 변화양상을 간단한 영향선으로 나타내었다. 또한, 해석 예로서 Newmark의 partial interaction theory이론을 기초로 한 블완전합성형의 기초미분방정식을 적용하여 불완전율에 따라서 1) 스프링상수와의 관계 2) 축력 및 수평전단력과의 관계 3) 응력 및 중립축과의 관계를 고찰하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.351-362
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• 1997

중. 소규모의 교량 설계시, 그가 가지고 있는 여러 가지 장점 때문에 연속 합성형 교량 형식을 채택하는 것이 점차 보편화되고 있는 실정이다. 그러나 콘크리트 슬래브에 프리스트레스를 가하지 않는 경우에는 교량 중앙 지점부의 부모맨트로 인하여 발생하는 콘크리트 슬래브의 균열을 설계시에 고려해야 한다. 이 논문에서는 기존에 제시된 두 가지 전단연결재 설계 방법에 대하여 탄.소성 유한요소해석법으로 비교 검토하였다. 그리고 부분합성이론을 소개하고 이 이론에 의한 이론적 엄밀해를 유도하였다. 합성정도에 따른 단순합성보와 연속합성보의 거동을 해석결과와 실험결과의 비교 분석을 통하여 부분합성이론을 강합성형교의 설계와 시공에 적용할 경우의 장단점을 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권5호
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• pp.501-518
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• 2007

In this work, a new approach is developed for dynamic analysis of a composite beam with an interply crack, based on finite element solution of partial differential equations with the use of the COMSOL Multiphysics package, allowing for fast and simple change of geometric characteristics of the delaminated area. The use of COMSOL Multiphysics package facilitates automatic mesh generation, which is needed if the problem has to be solved many times with different crack lengths. In the model, a physically impossible interpenetration of the crack faces is prevented by imposing a special constraint, leading to taking account of a force of contact interaction of the crack faces and to nonlinearity of the formulated boundary value problem. The model is based on the first order shear deformation theory, i.e., the longitudinal displacement is assumed to vary linearly through the beam's thickness. The shear deformation and rotary inertia terms are included into the formulation, to achieve better accuracy. Nonlinear partial differential equations of motion with boundary conditions are developed and written in the format acceptable by the COMSOL Multiphysics package. An example problem of a clamped-free beam with a piezoelectric actuator is considered, and its finite element solution is obtained. A noticeable difference of forced vibrations of the delaminated and undelaminated beams due to the contact interaction of the crack's faces is predicted by the developed model.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.461-473
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• 2000

이 논문은 콘크리트의 크리프와 건조수축 현상을 고려한 강재와 콘크리트의 부분 합성보의 거동의 해석을 위한 모델을 제안하고 있다. 부분합성 거동은 선형 부분전단 연결이론을 토대로 합성보를 일정한 수의 요소로 분할한 후 각 절점에서 평형조건과 적합조건을 기초로하여 구성 방정식을 구성하고 경계조건과 각 요소에 대한 구성 방정식을 순차적으로 적용하는 방법으로 해석모델이 구성되었다. 또한 콘크리트의 시간에 따른 현상인 크리프와 건조수축의 영향도 고려되었다. 제안된 해석모델은 다경간 연속 합성보의 슬립거동을 효과적으로 나타낼 수 있다. 제안된 해석 모델의 검증을 위해 기존 연구의 결과와 비교되었으며, 여러 조건에 대한 합성보의 해석을 통해 제안된 모델의 적용성을 입증하였다.