• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권2호
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• pp.129-140
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• 2023

To increase the stiffness and strength of a reinforced concrete shear wall, steel plates are bolted to the sides of the wall. The general behavior of a composite concrete-steel shear wall is dependent on the buckling of the steel plates that should be prevented. In this paper, the unilateral buckling of steel plates of a composite shear wall is studied using the Rayleigh-Ritz method. To model the unilateral buckling of steel plate, the restraining concrete wall is described as an elastic foundation with high stiffness in compression and zero stiffness in tension. To consider the effect of bolt connections on the plate's buckling, a constrained optimization problem is solved by using Lagrange multipliers method. This process is used to obtain the critical elastic local buckling coefficients of unilaterally-restrained steel plates with various numbers of bolts, subjected to pure compression, bending and shear loading, and the interaction between them. Using these results, the spacing between shear bolts in composite steel plate shear walls is estimated and compared with the results of the AISC seismic provisions (2016). The results show that the AISC seismic provisions(2016) are overly conservative in obtaining the spacing between shear bolts.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.617-628
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• 2000

이 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨상태에서 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 용접후처리를 실시하지 않은 시험체는 국내 외에서 규정하는 피로강도등급을 만족하고 있고 TIG 처리한 시험체는 용접후처리를 실시하지 않은 시험체보다 $2{\times}106$회 피로강도가 상회하는 것을 알 수 있었다. 또한 비치마크실험결과 피로균열은 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경이 최소로 되는 점에서 다발적으로 발생하며, 반타원형 균열로 성장, 합체되어 파단에 이르는 것을 확인할 수 있었다. 한편 유한요소해석결과 용접지단부의 응력집중계수는 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경과 밀접한 관계가 있으며, 이 중에서 곡률반경이 용접지단부의 응력집중계수에 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석결과 a/t가 0.4 이하인 경우에 기하학적형상보정계수가 균열보정계수에 가장 지배적인 영향을 미치는 인자임을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권3호통권36호
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• pp.509-523
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• 1998

본 연구에서는 이축 대칭단면을 갖는 박벽 원형아치의 안정성해석을 수행할 수 있는 유한요소 이론 및 엄밀해를 제시하기 위하여, 가상일의 원리를 이용한 3차원 연속체의 운동방정식을 제시한다. 박벽단면의 구속된 비틂(restrained warping)효과를 고려하는 박벽 곡선보의 변위장을 도입하고 이를 연속체의 운동방정식에 대입하여 단면에 대해 적분함으로써 박벽 곡선보의 운동방정식을 유도한다. 단순지지되고 이축 대칭단면을 갖는 박벽 곡선보의 면외좌굴에 대한 엄밀해를 제시하고 박벽 곡선보를 유한요소로 분할하여 요소의 변위장을 요소 변위벡터에 관한 3차의 Hermitian 다항식으로 나타내어 운동방정식에 대입함으로써 탄성 강도행렬과 기하학적 강도행렬을 유도한다. 또한 본 연구에서 얻어진 엄밀해와 박벽 곡선보요소를 이용한 유한요소해석결과를 다른 연구자들의 결과 및 직선 박벽보 요소를 이용한 해석결과와 비교 검토를 함으로써 분 연구의 타당성을 입증한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.841-849
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• 2013

본 연구에서는, 핵연료 지지격자 딤플 굴곡부에 성형결함을 줄이고자, 1차 스탬핑 금형이 추가된 2-step 스탬핑모델을 제시한다. 우선 순수굽힘 변형률과의 비교로, 딤플 굴곡부 변형률의 특성을 조사한다. 이어 2 차원 1-step 기준 스탬핑 유한요소모델을 정하고 이에 상응하는 최대변형률을 구한다. 1 차 스탬핑 금형의 설계변수들을 각각 변화시켜 변형률에 대한 목적함수를 구하고, 반응표면법을 이용해 1차 스탬핑 금형의 최적 변수값을 선정한다. 다음으로 이를 3차원 모델에 적용해 2-step 스탬핑 모델의 향상된 성형성을 확인한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3495-3501
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• 2013

연속경간을 가지는 I형강 교량은 내부 지점 부근에 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하게 된다. 따라서 경제적인 단면 활용을 위하여 내부지점부위의 상부 및 하부 플랜지에 플레이트를 보강한 변단면을 사용하고 있다. 본 논문에서는 기존 탄성 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 일축대칭 I형 양단 스텝보의 횡-비틀림 좌굴강도 해석을 실시하였다. 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS가 사용되었으며, 회귀분석프로그램을 활용하여 간편 설계식을 제안하였다. 양단 스텝보에 순수휨이 작용할 때를 고려하였으며, 비선형 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형을 고려하였다. 본 연구를 통하여 개발 제안된 식은 일축대칭 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 널리 사용될 수 있으며 유사연구에 크게 기여할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.173-182
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• 2006

곡선거더교의 설계에서 I형 병렬, 1박스, 2박스의 거더 형태의 교량은 휨과 비틀림을 동시에 발생함으로 그 응력은 매우 복잡하다. 일반적으로 비틀림은 순수 비틀림과 휨 비틀림으로 구성되어 있으므로 곡선거더교의 발생되는 응력들을 결정하는 절차는 매우 어렵다. 전달행렬법은 이론적인 배경과 적용이 매우 쉬운 장점 때문에 구조해석 분야에서 많이 사용되고 있으며, 유한차분법과 비교하여 신뢰성을 검증하여 좋은 결과를 얻었다. 따라서, 본 연구에서는 I형 병렬 곡선교, 1박스거더 곡선교, 2박스 거더 곡선교에 대한 비틀림 정수비와 비틀림 의한 비틀림 응력비 사이 관계를 비교 검토하여 휨 비틀림에 의한 응력해석을 생략할 수 있는 비틀림 정수비의 한계 값을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.561-568
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• 2014

조립식 경골잔교는 Spine-girder인 단일거더 시스템이므로 휨 뿐만 아니라 비틀림에 큰 영향을 받는 구조물이다. 본 연구에서는 경골잔교의 합리적인 설계를 위하여 설계 시 고려사항을 도출하고자 하였다. 거동분석을 위한 구조해석 유한요소모델을 개발하고, 실험 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다. 경골잔교의 거동분석을 통하여 국부적인 과대응력 발생을 방지하기 위하여 Bone-beam 하단부에 보강재 설치가 필요하며, 플랜지의 법선응력은 ?비틂, 플랜지와 웹의 전단응력은 순수비틂에 의한 영향이 지배적으로 작용하는 것을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.39-49
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• 2020

In this study, we will develop a hybrid cross-sectional shape of steel inserted type glued-laminated timber that can improve the strength of structural glued-laminated timber and maximize the ductility by using steel plate with excellent tensile and deformation ability. A total of three specimens were fabricated and the flexural performance test was carried out to evaluate the structural performance of the steel inserted type glued-laminated timber. In order to compare the effect of steel inserted glued-laminated timber, one structural glued-laminated timber test specimen composed of pure wood was manufactured. In addition, in order to evaluate the adhesion performance of the steel inserted, one each of a screw joint test specimen and a polyurethane joint test specimen was prepared. As a result, all the specimens showed the initial crack in the finger joint near the force point. This has been shown to be a cause of crack diffusion and strength degradation. The use of finger joints in the maximum moment section is considered to affect the strength and ductility of the glued-laminated timber beam. Polyurethane-adhesive steel inserted glued-laminated timber showed fully-composite behavior with little horizontal separation between the steel plate and glued-laminated timber until the maximum load was reached. This method has been shown to exhibit sufficient retention bending performance.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권2호
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• pp.329-337
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• 2000

An investigation has been performed to develop an analysis tool based on a nonlinear beam theory, which can be used to predict the long-term behavior of an artificial hip joint. The nonlinear behav ior of the femur arise from the coupled dependence of the bone density and the mechanical properties on each other. The beam theory together with its numerical algorithm is developed to take into account the nonlinear bone remodeling process of the femur that is long enough to be assumed as a beam. A piecewise linear curve for the bone remodeling rate is used in the bone remodeling theory and the surface area density of bone is modeled as the third order polynomial function of bone density. At each section of the beam, a constant curvature is assumed and the longitudinal strains are also assumed to vary linearly across the section. The Newton-Rhapson iteration method is used to solve the nonlinear equations for each cross section of the bone and a backward method is used to march along the time. The density and the remodeling signal ar, calculated along with time for the various time steps, and the developed beam theory has been verified by comparing with the results of finite element analysis of a remodeling bone with an artificial hip joint of titanium prosthesis subjected to uni-axial loads and pure bending moment. It is concluded that the developed beam theory can be used to predict the long-term behavior of the femur and thus to design the artificial hip prosthesis.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.56-63
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• 2004

Exact solutions are presented for the free vibration and buckling of rectangular plates haying two opposite edges ( x=0 and a) simply supported and the other two ( y=0 and b) clamped, with the simply supported edges subjected to a linearly varying normal stress $\sigma$$_{x}$=- $N_{0}$[1-a(y/b)]/h, where h is the plate thickness. By assuming the transverse displacement ( w) to vary as sin(m$\pi$x/a), the governing partial differential equation of motion is reduced to an ordinary differential equation in y with variable coefficients. for which an exact solution is obtained as a power series (the method of Frobenius). Applying the clamped boundary conditions at y=0 and byields the frequency determinant. Buckling loads arise as the frequencies approach zero. A careful study of the convergence of the power series is made. Buckling loads are determined for loading parameters a= 0, 0.5, 1, 1.5. 2, for which a=2 is a pure in-plane bending moment. Comparisons are made with published buckling loads for a= 0, 1, 2 obtained by the method of integration of the differential equation (a=0) or the method of energy (a=1, 2). Novel results are presented for the free vibration frequencies of rectangular plates with aspect ratios a/b =0.5, 1, 2 when a=2, with load intensities $N_{0}$ / $N_{cr}$ =0, 0.5, 0.8, 0.95, 1. where $N_{cr}$ is the critical buckling load of the plate. Contour plots of buckling and free vibration mode shapes ate also shown.shown.