• Computers and Concrete
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• 제25권3호
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• pp.225-244
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• 2020

The influence of boundary conditions on the bending and free vibration behavior of functionally graded sandwich plates resting on a two-parameter elastic foundation is examined using an original novel high order shear theory. The Hamilton's principle is used herein to derive the equations of motion. The number of unknowns and governing equations of the present theory is reduced, and hence makes it simple to use. This theory includes indeterminate integral variables and contains only four unknowns in which any shear correction factor not used, with even less than the conventional theory of first shear strain (FSDT). Unlike any other theory, the number of unknown functions involved in displacement field is only four, as against five, six or more in the case of other shear deformation theories. Galerkin's approach is utilized for FGM sandwich plates with six different boundary conditions. The accuracy of the proposed solution is checked by comparing it with other closed form solutions available in the literature.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.53-60
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• 2001

건설관련 설계기술자들에게는 첨단 복합재료구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 D16, B16, D26 및 B26 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정시에 대한 종방향 모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에는 이러한 문제들에 대한 연구 결과를 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권4호
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• pp.491-504
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• 2018

Because of sandwich structures with low weight and high stiffness have much usage in various industries such as civil and aerospace engineering, in this article, buckling and free vibration analyses of coupled micro composite sandwich plates are investigated based on sinusoidal shear deformation (SSDT) and most general strain gradient theories (MGSGT). It is assumed that the sandwich structure rested on an orthotropic elastic foundation and make of four composite face sheets with temperature-dependent material properties that they reinforced by carbon and boron nitride nanotubes and two flexible transversely orthotropic cores. Mathematical formulation is presented using Hamilton's principle and governing equations of motions are derived based on energy approach and applying variation method for simply supported edges under electro-magneto-thermo-mechanical, axial buckling and pre-stresses loadings. In order to predict the effects of various parameters such as material length scale parameter, length to width ratio, length to thickness ratio, thickness of face sheets to core thickness ratio, nanotubes volume fraction, pre-stress load and orthotropic elastic medium on the natural frequencies and critical buckling load of double-bonded micro composite sandwich plates. It is found that orthotropic elastic medium has a special role on the system stability and increasing Winkler and Pasternak constants lead to enhance the natural frequency and critical buckling load of micro plates, while decrease natural frequency and critical buckling load with increasing temperature changes. Also, it is showed that pre-stresses due to help the axial buckling load causes that delay the buckling phenomenon. Moreover, it is concluded that the sandwich structures with orthotropic cores have high stiffness, but because they are not economical, thus it is necessary the sandwich plates reinforce by carbon or boron nitride nanotubes specially, because these nanotubes have important thermal and mechanical properties in comparison of the other reinforcement.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5930-5938
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• 2013

Erigen의 비국소 탄성이론을 이용한 S형상 점진기능재료 나노-스케일 판의 전단변형이론을 정식화하여 평형방성식을 유도하였다. 비국소 탄성이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 S형상함수는 점진기능재료의 정확한 특성 변화를 고려할 수 있다. 4변이 단순지지된 나노-스케일 판의 지배방정식을 풀기 위해 Navier 방법을 사용하였다. 거듭 제곱 지수와 비국소 변수의 효과를 나타내기 위한 나노-스케일 판의 해석적 좌굴하중을 제시하였고, 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 거듭제곱 지수, (ii) 나노-스케일 판의 크기, (iii) 비국소 계수, (iv) 형상비 그리고 (v) 모드 수 등이 나노-스케일 판의 이축 무차원 좌굴하중에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권3호
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• pp.331-343
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• 2020

In this paper, based on the CPT, motion equations for a sandwich plate containing a core and two integrated face-sheets have derived. The structure rests on the Visco-Pasternak foundation, which includes normal and shear modules. The piezo-magnetic core is made of CoFe₂O₄ and also is subjected to 3D magnetic potential. Two face sheets at top and bottom of the core are under electrical fields. Also, in order to obtain more accuracy, the effect of flexoelectricity has took into account at face sheets' relations in this work. Flexoelectricity is a property of all insulators whereby they polarize when subject to an inhomogeneous deformation. This property plays a crucial role in small-scale rather than macro scale. Employing CPT, Hamilton's principle, flexoelectricity considerations, the governing equations are derived and then solved analytically. By present work a detailed numerical study is obtained based on Piezoelectricity, Flexoelectricity and modified couple stress theories to indicate the significant effect of length scale parameter, shear correction factor, aspect and thickness ratios and boundary conditions on natural frequency of sandwich plates. Also, the figures show that there is an excellent agreement between present study and previous researches. These finding can be used for automotive industries, aircrafts, marine vessels and building industries.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권3호
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• pp.365-380
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• 2020

The focus of this paper is to develop an analytical approach based on an efficient shear deformation theory with stretching effect for bending stress analysis of cross-ply laminated composite plates subjected to transverse parabolic load and line load by using a new kinematic model, in which the axial displacements involve an undetermined integral component in order to reduce the number of unknowns and a sinusoidal function in terms of the thickness coordinate to include the effect of transverse shear deformation. The present theory contains only five unknowns and satisfies the zero shear stress conditions on the top and bottom surfaces of the plate without using any shear correction factors. The governing differential equations and its boundary conditions are derived by employing the static version of principle of virtual work. Closed-form solutions for simply supported cross-ply laminated plates are obtained applying Navier's solution technique, and the numerical case studies are compared with the theoretical results to verify the utility of the proposed model. Lastly, it can be seen that the present outlined theory is more accurate and useful than some higher-order shear deformation theories developed previously to study the static flexure of laminated composite plates.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5542-5550
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• 2012

Eringen의 비국소 탄성이론을 이용한 3차 전단변형이론을 정식화 하였고 비국소 탄성이론이 적용된 평형방정식을 유도하였다. 비국소 탄성 이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 3차원 전단변형이론은 나노 판의 두께방향으로의 전단변형률과 전단응력의 곡선변화 효과를 고려할 수 있다. 모든 변이 단순지지된 나노-스케일 판의 지배방정식을 풀기 위해 Navier 방법을 사용하였다. 비국소 변수의 효과를 나타내기 위한 나노-스케일 판의 해석적 좌굴하중을 제시하였다. 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 나노-스케일 판의 크기, (ii) 비국소 계수, (iii) 형상비 그리고 (iv) 모드 수 등이 나노-스케일 판의 무차원 좌굴하중에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 비국소 이론에 의한 나노-스케일 판의 좌굴해석에 관한 연구는 향후 관련연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.43-53
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• 1985

강도로교(鋼道路橋)에 있어서 가장 보편적으로 사용(使用)되고 있는 강교(鋼橋)(구형(矩形)보, 판항(鈑桁), 합성항(合成桁))에 대한 신뢰성설계규준(信賴性設計規準)을 제안(提案)하고, 또 하중(荷重)-저항계수(抵抗係數) 및 공칭안전율(公稱安全率)에 대한 이론적(理論的)인 근거를 제시(提示)하는 것이 본(本) 연구(硏究)의 주요(主要) 내용(內容)이다. Cornell의 MFOSM과 Lind-Hasofer의 AFOSM을 포함하는 주요 2차(次)모멘트 신뢰성(信賴性) 이론(理論)을 비교(比較) 분석(分析)함으로써 Lind-Hasofer의 근사식(近似式)과 대수정규형(對數正規型) 근사식(近似式)을 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)하는 신뢰성(信賴性) 해석(解析) 및 설계규준(設計規準)의 유도에 사용함이 적절하다는 것을 알 수 있었다. Galambo의 이론(理論)에 의해 강구조부재(鋼構造部材)의 불확실량(不確實量) 산정(算定) 알고리즘을 유도하여 저항(抵抗)의 불확실량(不確實量)을 LRFD Format 및 SGST Format로 산정(算定)했으며, 하중(荷重)의 불확실량(不確實量)은 우리의 실정(實情)을 고려한 적절한 값을 택했다. 현행(現行) 강도로교(鋼道路橋) 설계규준(設計規準)에 따라 calibration함으로써 목표신뢰성지수(目標信賴性指數) ${\beta}_0=3.5$를 우리의 현실(現實)을 반영하는 최적치(最適値)로 선택하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 강도로교(鋼道路橋)의 LRFD 신뢰성(信賴性) 설계규준(設計規準)은 일정(一定)한 신뢰성(信賴性)을 주는 보다 합리적(合理的)인 설계(設計)가 됨을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.59-69
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• 2021

최근 친환경 에너지 개발에 대한 관심의 증가로 해상 및 연안 지역에서 대규모 해양구조물들이 건설되고 있다. 해양구조물은 항상 파랑 하중에 노출되어 있으므로 구조적인 안전성을 확보하기 위해서는 파랑에 대한 정확한 이해와 분석이 필수적이다. 실해역에서 수행되는 실험은 해양파를 이해하기 위한 가장 정확한 방법이지만, 변수의 통제가 어렵고 비용과 규모 측면에서 실험이 제한되는 경우가 많다. 본 연구에서는 수치파동수조를 이용하여 다양한 조건의 파를 생성하고 및 이론식과 비교를 통해 파랑 생성 능력을 검증하였다. 입자 기반 수치해석법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 기법을 이용하여 3차원 수조 및 피스톤 조파기를 모델링하였으며, 반사파에 대한 영향을 최소화하기 위해 수로 끝단에 질량 가중 감쇠 영역을 설정하여 안정적인 파고 및 유속 계산이 수행될 수 있게 하였다. 목표 파랑 조건에서,상대 수심이 2 이하를 만족하는 경우 파형경사에 관계없이 파고와 유속을 계산한 결과가 이론값과 높은 정확도를 보였다. 그러나 상대수심과 파형경사의 목표값이 증가하고, 측정 위치가 멀어짐에 따라서 최대 10% 이상의 오차가 발생하였다. 수치해석을 이용하여 정확한 계산이 가능한 파랑 범위를 무차원 변수를 이용하여 제안하였으며, 차후 수치해석을 이용한 수치파동수조 검증기준과 유체-구조물 상호작용 해석분야 연구에 효과적으로 활용될 수 있다.