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Buckling analysis of elastically-restrained steel plates under eccentric compression

  • Qin, Ying;Shu, Gan-Ping;Du, Er-Feng;Lu, Rui-Hua
    • Steel and Composite Structures
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    • 제29권3호
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    • pp.379-389
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    • 2018
  • In this research, the explicit closed-form local buckling solution of steel plates in contact with concrete, with both loaded and unloaded edges elastically restrained against rotation and subjected to eccentric compression is presented. The Rayleigh-Rize approach is applied to establish the eigenvalue problem for the local buckling performance. Buckling shape which combines trigonometric and biquadratic functions is introduced according to that used by Qin et al. (2017) on steel plate buckling under uniform compression. Explicit solutions for predicting the local buckling stress of steel plate are obtained in terms of the rotational stiffness. Based on different boundary conditions, simply yet explicit local buckling solutions are discussed in details. The proposed formulas are validated against previous research and finite element results. The influences of the loading stress gradient parameter, the aspect ratio, and the rotational stiffness on the local buckling stress resultants of steel plates with different boundary conditions were evaluated. This work can be considered as an alternative to apply a different buckling shape function to study the buckling problem of steel plate under eccentric compression comparing to the work by Qin et al. (2018), and the results are found to be in consistent with those in Qin et al. (2018).

뒷굽이 짧은 캔틸레버 옹벽의 안정성에 관한 연구 (A Study on the Stability of Cantilever Retaining Wall with a Short Heel)

  • 유건선
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제34권10호
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    • pp.17-28
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    • 2018
  • 캔틸레버 옹벽의 안정성 평가에서 중요한 변수는 옹벽에 작용하는 주동토압과 옹벽과 함께 움직이는 뒷굽 상부의 뒤채움토사의 무게이다. 캔틸레버 옹벽의 뒷굽 길이가 충분히 길면, 뒷굽 끝단에서의 연직면에 Rankine 토압이 작용한다고 가정하여 옹벽의 안정성을 평가해도 이론적으로 문제가 되지 않는다. 그러나 뒷굽이 짧은 캔틸레버 옹벽에 대하여 이와 같은 방법을 적용하는 것은 이론적으로 옳지 않으며, 주동토압을 실제보다 크게 산정하므로써 비경제적인 설계를 초래한다. 본 연구에서는 한계해석방법을 사용하여 캔틸레버 옹벽에 토압이 작용하는 메카니즘을 조사하고 이를 토대로 주동토압의 크기 및 합력의 위치, 뒤채움토사의 무게를 산정하였으며, 산정결과를 기존의 방법과 비교하였다. 뒷굽길이가 짧을 경우, 옹벽에 대한 안정성은 한계해석방법에 비해 기존의 Mohr원 방법은 최대 3.7%, Teng 방법은 최대 32% 크게 산정되었다.

생브낭 원리를 이용한 고전 보 이론의 고유진동수 및 좌굴하중 예측 개선 (Improvement of Euler-Bernoulli Beam Theory for Free Vibration and Buckling Analyses via Saint-Venant's Principle)

  • 정용민;김준식
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제40권4호
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    • pp.381-387
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    • 2016
  • 본 논문에서는 생브낭의 원리가 근본적으로 구조물의 거동 예측에 잠재적으로 적용되어 있다는 점에 착안하여, 응력해석에 국한되어 있던 방법론을 자유진동 및 좌굴 문제 등에 적용하여 고전 보 이론의 정확도를 고차이론 수준으로 개선한다. 먼저 생브낭의 원리를 소개하고, 고전 보 이론에 의한 자유진동 그리고 좌굴해석 정식화를 진행하였다. 고전 보 이론의 변위장에 워핑함수와 섭동항을 추가하고, 합응력 등가(즉, 생브낭의 원리)를 적용하여 섭동항을 찾는다. 여기서 워핑함수들은 응력 평형방정식을 통하여 계산하였으며, 이 워핑함수들은 추가된 섭동항에 의하여 보의 응력 평형을 만족하게 된다. 제안된 방법론을 외팔보와 단순지지 보 문제에 적용하여 주파수 및 좌굴하중을 개선하였으며, 전단수정계수의 도입 없이 예측을 개선할 수 있음을 보였다.

e-AITS: e-Science 인프라 기반의 항공우주 공력통합연구 환경구축 (e-AIRS: Construction of an Aerodynamic Integrated Research System on the e-Science Infrastructure)

  • 김진호;이준석;고순흠;안재완;김종암;김윤희;조금원
    • 한국항공우주학회지
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    • 제36권5호
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    • pp.428-437
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    • 2008
  • e-AIRS는 e-Aerospace Integrated Research System의 약어로, e-Science 인프라를 기반으로 한 항공우주 통합연구 환경을 말한다. 이러한 항공우주 통합연구 환경구축을 위한 첫 단계로, 공력분야의 통합연구를 위한 환경을 구축하였으며, 현재 e-AIRS 시스템을 통하여, 수치적 및 실험적 연구를 모두 수행할 수 있다. 사용자는 e-AIRS 웹 포털을 통하여 수치해석 연구의 전 과정을 수행할 수 있으며, 풍동실험의 요청 및 수치해석결과와 실험결과의 비교 연구, 그리고 협업 시스템을 이용한 연구자간의 협력 연구를 수행할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 e-AIRS 시스템의 구조와 기능 및 활용에 대해 설명한다.

다양한 기하학적 형상을 갖는 복합 적층쉘 구조의 유한차분해석 (Finite Difference Analysis of Laminated Composite Shell Structures with Various Geometrical Shapes)

  • 박해길;이상열;장석윤
    • 복합신소재구조학회 논문집
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    • 제1권3호
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    • pp.24-34
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    • 2010
  • 본 논문은 전단변형효과를 고려한 복합신소재 적층 쉘을 해석하기 위하여, 일반 쉘의 지배방정식을 유도하고, 이 방정식을 풀기 위하여 수치해석 기법중 하나인 유한차분법을 수행하였다. 유한차분법을 미분방정식을 지배방정식으로 가지는 구조물 해석시 간편하게 사용될 수 있고, 오차의 범위를 선택적으로 정할수 있는 장점이 있다. 수치해석 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수렴도 분석과 범용 구조해석 프로그램인 LUSAS의 해석결과와 비교하였다. 본 논문의 목적은 전단변형 효과를 고려한 일반 쉘의 거동 특징 및 분석, 복합재료로 구성되었을 경우 정확한 거동을 분석하고, 쉘 구조물이 보다 높은 강성을 가질 수 있도록 하는 적절한 화이버의 보강방안과 다양한 조건 변화를 통해서 최적의 쉘 구조물을 제시하는 것이다. 쉘의 곡률의 변화에 따른 거동과 합응력의 변화를 분석하고, 쉘의 높이-너비 비와 화이버 보강각도 변화에 따른 처짐 및 합응력의 변화를 비교, 분석하여 보다 유리한 쉘 구조물을 제시하였다. 또한 다양한 하중을 가하여 쉘의 형상 변화를 비교 분석함으로서 비등방성 재료로 이루어진 일반 쉘의 거동에 대하여 분석하였다.

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공구경로 곡면을 이용한 이송속도 최적화 (Feedrate Optimization Using CL Surface)

  • 김수진;정태성;양민양
    • 한국정밀공학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.39-47
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    • 2004
  • In mold machining, there are many concave machining regions where chatter and tool deflection occur since MRR(material removal rate) increases as curvature increases even though cutting speed and depth of cut are constant. Boolean operation between stock and tool model is widely used to compute MRR in NC milling simulation. In finish cutting, the side step is reduced to about 0.3mm and tool path length is sometimes over loom, so Boolean operation takes long computation time and includes much error if the resolution of stock and tool model is larger than the side step. In this paper, curvature of CL (cutter location) surface and side step of tool path is used to compute the feedrate for constant MRR machining. The data structure of CL surface is Z-map generated from NC tool path. The algorithm to get local curvature from discrete data was developed and applied to compute local curvature of CL surface. The side step of tool path was computed by point density map which includes cutter location point density at each grid element. The feedrate computed from curvature and side step is inserted to new tool path to regulate MRR. The resultants were applied to feedrate optimization system which generates new tool path with feedrate from NC codes for finish cutting. The system was applied to the machining of speaker and cellular phone mold. The finishing time was reduced to 12.6%, tool wear was reduced from 2mm to 1.1mm and chatter marks and over cut on corner were reduced, compared to the machining by constant feedrate. The machining time was shorter to 17% and surface quality and tool was also better than the conventional federate regulation using curvature of the tool path.

병원 근무자의 요통 발생 요인에 관한 연구 (A Study on the Factors Affecting the Low Back Pain of Workers in Hospital)

  • 정진영;손경현
    • 대한물리치료과학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.55-66
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    • 2009
  • Background: The purpose of this research was to investigate the factors affecting the low back pain of workers in hospital. 214 subjects waking at two general hospitals in Yosu city participated in this survey. Subjects consisted of doctors, nurses, medical engineers, officers and general laborers. The survey data were collected by a written questionnaire which made out by themselves for 25 days, from fourth August to 29th August, 2008. Methods: The questionnaire consisted of four categories, general, occupational, working habitual and the daily living characteristics. The collected data were analyzed by Chi-square test based on the present or absent of low back pain. Results: 1. In the general characteristics, low back pain had no significant relationship to all factors, sex, ago, body mass index, weight and height. 2. In the occupational characteristics, the phase of distribution of low back pain had statistical significant differences in the working hours a week, satisfaction of pay, satisfaction of occupation(p<0.05). However low back pain did not significantly related to the kind of occupation, period of work and degree of stress. 3. In the habitual characteristics, low back pain was significantly influenced by working posture, frequency of using lumbar and heavy material lifting, monotonous repetition of working operation and noise(p<0.05). No significant difference was shown in the factor of convenience of chair. 4. In the daily living characteristics, low back pain shown the significant differences in walking time a day, status of health and smoking pattern(p<0.05). there were, however, no significant differences in the aspect of the kind of house and bed, sleeping attitude, driving, riding time on the vehicle, exercising, frequency of cultural life and drinking alcohol. Conclusion: when I see above resultants totally, it appears a higher incidence caused by working environment rather than living habit and then consequently compared to hospital workers, they also have high incidence like others. In order to reduce incidence of low back pain and enjoy the our life we need to educate ourselves preventing program for low back pain and try to effort for preventing of low back pain on each department and individual.

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폴리이미드/Clay 나노복합재료의 합성에 관한 연구 (A Study on the Preparation of Polyimide/Clay Nanocomposites)

  • 이충언;배광수;최현국;이정희;서길수
    • 폴리머
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    • 제24권2호
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    • pp.228-236
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    • 2000
  • 알킬암모늄 브로마이드로부터 몬모릴로나이트 ($Na^{+}$-MMT)를 개질하여 2종류의 polyamic acid (BPDA-PPD, BTDA-ODA/MPD)를 삽입 후, 열이미드화 반응으로부터 폴리이미드/clay 나노복합재료를 제조하였다. 제조된 나노복합재료를 XRD로 관찰한 결과, 층간에 유기물질로 치환 되어 있는 MMT에 polyamic acid를 삽입하였을 경우 치환되어 있는 알킬 암모늄 양이온의 사슬 길이에 따라 MMT의 실리케이트의 층간거리가 증가하였다. 그리고 polyamic acid (PAA)가 삽입된 MMT를 승온하여 폴리이미드 복합재료를 제조한 결과 알킬 암모늄 양이온의 사슬길이와 PAA 종류에 상관없이 실리케이트의 층간 간격이 약 13.2 $\AA$이었으며, XRD와 TEM을 통하여 폴리이미드 매트릭스 내에 몬모릴로나이트의 실리케이트층이 규칙적으로 분산되어 있는 삽입형 (intercalated ) 나노복합재료임을 확인하였다. 그리고 복합재료의 열안정성을 TGA로 관찰 결과 폴리이미드 복합재료는 순수한 폴리이미드보다 열안정성이 약간 향상됨을 확인하였다. 그리고 동적 기계적 특성을 조사한 결과 나노복합재료가 폴리이미드보다 1.2~l.8배 저장탄성율이 증가됨을 확인하였다.

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크로소이드 완화곡선을 갖는 수평 곡선보의 자유진동 (Free Vibration of Horizontally Curved Beams with Clothoid Transient Curve)

  • 이병구;진태기;이태은
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제15권1호
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    • pp.189-195
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    • 2002
  • 이 논문은 크로소이드 완화곡선을 갖는 수평 곡선보의 자유진동에 관한 연구이다. 곡선보가 진동할 때 부재의 미소요소에 발생하는 합응력과 관성력에 대한 동적 평형방정식을 이용하여 변화곡률을 갖는 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 무차원 상미분방정식과 단부조건에 대한 무차원 경계조건을 유도하였다. 유도된 미분방정식을 크로소이드 완화 곡선을 갖는 수평 곡선보에 적용하여 회전-회전 및 고정-고정 보의 고유진동수 및 변위와 합응력의 진동형을 산출하였다. 구조해석용 범용프로그램인 ADINA와 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 검증하였으며, 수치해석의 결과로 무차원 고유진동수와 곡선보의 변수들 사이의 관계를 표 및 그림에 나타내었다.

박벽보-기둥 요소의 개선된 정적 요소강성행렬 (Improved Static Element Stiffness Matrix of Thin-Walled Beam-Column Elements)

  • 윤희택;김남일;김문영;길흥배
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제14권4호
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    • pp.509-518
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    • 2002
  • 비대칭 단면을 갖는 박벽보의 3차원 휨-배틂 좌굴해석 및 정적해석을 위하여, 평형방정식과 힘-변위 관계식을 이용하여 엄밀한 정적요소강성행렬을 수치적으로 산정하는 개선된 기법을 제시한다. 먼저 14개의 변위피라미터를 도입하여 고차의 연립미분방정식을 1차 연립미분방정식으로 변환하고, 복소수 영역에서 선형고유치문제를 해를 구한다. 이 경우 동적강성행렬을 산정하는 경우와는 달리 복수개의 '영'의 고유치가 발생한다. 이에 대응하는 변위피라미터의 다항식을 항등식 조거능로부터 구하고, 이를 고유치와 결합하여 박벽보 요소의 엄밀한 처짐함수를 구한다. 이렇게 구한 엄밀한 처짐함수에 재단력-변위 관계식을 적용하여 세가지 초기단면력 조건에 대응하는 엄밀한 정적요소강성행렬을 산정한다. 본 방법의 타당성을 보이기 위하여 비대칭 박벽보의 좌굴하중과 처짐값을 계산하고 해석해나 ABAQUS 쉘요소를 이용한 해석결과 및 직선보요소를 사용한 유한요소해의 결과와 비교, 검증한다.