• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권1호
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• pp.61-70
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• 2019

The functionally graded materials (FGM) used in plates contain probably a porosity volume fraction which needs taking into account this aspect of imperfection in the mechanical bahavior of such structures. The present work aims to study the effect of the distribution forms of porosity on the bending of simply supported FG plate reposed on the Winkler-Pasternak foundation. A refined theory of shear deformation is developed to study the effect of the distribution shape of porosity on static behavior of FG plates. It was found that the distribution form of porosity significantly influence the mechanical behavior of FG plates, in terms of deflection, normal and shear stress. It can be concluded that the proposed theory is simple and precise for the resolution of the behavior of flexural FGM plates resting on elastic foundations while taking into account the shape of distribution of the porosity.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국농공학회지
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• 제43권3호
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• pp.85-93
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• 2001

In this study, a computer program considering shape imperfections of arch under dynamic loading was developed. The shape imperfection of arch was assumed as higher degree polynomial expressed as $\omega$$_{i}$ = $\omega$$_{o}$ (1-(2$\chi$/L)$^{m}$ )$^n$and sinusoidal curve such as $\omega$$_{i}$ = $\omega$$_{o}$ sin(η$\pi$$\chi$/L). In finite element formulation, the material nonlinear behavior was assumed the elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behavior of the material and the geometrically nonlinear behavior was modeled using Lagrangian description of motion. Also, the behavior of steel was modeled by applying yield criteria of Von Mises. The developed program was applied to the analysis of the dynamic behavior for the clamped beam subjected to the concentrated load at midspan and the results were compared with those from other research to investigate accuracy of the presented finite element program. In numerical examples, the shape imperfections of L/500, L/1,000 and L/2,000 were considered and the modes of shape imperfections of the symmetric and antisymmetric were adopted. The effects of the shape imperfections on the dynamic behavior of arch were conspicuous and results of analysis indicate that the reasonable values of arch rise to arch span ratio ranged between 0.1 and 0.3.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.15-25
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• 1993

복합재료를 효과적으로 사용하기 위하여 복합재료 구조물의 설계기준 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 금속 셀의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함의 영향과 탄성임계좌굴응력을 근거로 한 녹다운계수(Knock-down factor)를 정의하는 것이 중요한 과정이나 복합재료 쉘의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함에 대한 민감도가 거의 연구되어 있지 않은 실정이다. 복합재료 쉘의 좌굴거동에 영향을 주는 설계변수는 많기 때문에, 쉘의 설계시 이 변수들로 인한 초기 결함 민감도를 분석하기 위하여 많은 실험을 필요로 하고 있으며 실험 이외의 다른 방법으로서는 이미 검증된 수치모델을 사용하는 것이다. 본 논문에서는 복합재료 쉘요소를 개발하는데 사용된 이론을 요약, 정리 하였으며 수치예제를 통하여 본 연구에서 제안한 쉘요소의 정확성을 검증하였다. 그리고 축방향으로 압축을 받는 GFRP 곡선형 판넬의 설계시 고려해야 하는 각 변수들을 다양하게 변화시키면서 좌굴거동에 미치는 영향을 유한요소 모델링에 의해 고찰하였다. 방법으로서 초기 결합 및 두께의 진폭을 고려한 비선형 해석과 고유치 해석을 수행하였으며 이 결과를 이용하여 녹다운 계수를 산출하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권5호
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• pp.623-633
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• 2018

A robust element is essential for successful design of steel frames with Direct analysis (DA) method. To this end, an innovative and efficient curved-quartic-function (CQF) beam-column element using the fourth-order polynomial shape function with end-springs in series is proposed for practical applications of DA. The member initial imperfection is explicitly integrated into the element formulation, and, therefore, the P-${\delta}$ effect can be directly captured in the analysis. The series of zero-length springs are placed at the element ends to model the effects of semi-rigid joints and material yielding. One-element-per-member model is adopted for design bringing considerable savings in computer expense. The incremental secant stiffness method allowing for large deflections is used to describe the kinematic motion. Finally, several problems are studied in this paper for examining and validating the accuracy of the present formulations. The proposed element is believed to make DA simpler to use than existing elements, which is essential for its successful and widespread adoption by engineers.

• Current Optics and Photonics
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• 제4권6호
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• pp.509-515
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• 2020

A practical single photon source for fiber-based quantum information processing is still lacking. As a possible 1.55-㎛ quantum-dot single photon source, an InGaAsP/InP-air-aperture micropillar cavity is investigated in terms of fabrication tolerance. By properly modeling the processing uncertainty in layer thickness, layer diameter, surface roughness and the cavity shape distortion, the fabrication imperfection effects on the cavity quality are simulated using a finite-difference time-domain method. It turns out that, the cavity quality is not significantly changing with the processing precision, indicating the robustness against the imperfection of the fabrication processing. Under thickness error of ±2 nm, diameter uncertainty of ±2%, surface roughness of ±2.5 nm, and sidewall inclination of 0.5°, which are all readily available in current material and device fabrication techniques, the cavity quality remains good enough to form highly efficient and coherent 1.55-㎛ single photon sources. It is thus implied that a quantum dot contained InGaAsP/InP-air-aperture micropillar cavity is prospectively a practical candidate for single photon sources applied in a fiber-based quantum information network.

• 한국해양공학회지
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• 제21권3호
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• pp.52-57
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• 2007

Composite material is one of the strongest candidates for deep see pressure hulls. Research regarding composite cylinders, subjected to hydrostatic pressure, has been ongoing for a couple of decades, abroad, but domestic research is very new. Experimental investigations seem necessary, in order to understand their structural behavior not only up to the ultimate limit state, but in the post-ultimate regime. That experimental information will be very helpful in the development of any theoretical methods or to substantiate any commercial numerical packages for structural analyses. In this study, ultimate strength tests on seven composite cylinders subjected to hydrostatic pressure are reported, which includes the fabrication method of models, mechanical properties of the material, initial shape imperfection measurements, test procedure, and strain and axial shortening measurements during the tests. The ultimate strengths of the models were compared with predictions of numerical analyses. The numerical predictions are higher than the test results. It seems necessary to improve the accuracy of the numerical predictions by considering the initial shape and material imperfections.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권3호
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• pp.287-296
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• 2017

The buckling capacity of a radially retractable hybrid grid shell in the closed position was investigated in this paper. The geometrically non-linear elastic buckling and elasto-plastic buckling analyses of the hybrid structure were carried out. A parametric study was done to investigate the effects rise-to-span ratio, beam section, area and pre-stress of cables, on the failure load. Also, the influence of the shape and scale of imperfections on the elasto-plastic buckling loads was discussed. The results show that the critical buckling load is reduced by taking account of material non-linearity. Furthermore, increasing the rise-to-span ratio or the cross-section area of steel beams notably improves the stability of the structure. However, the cross section area and pre-stress of cables pose negligible effect on the structural stability. It can also be found that the hybrid structure is highly sensitive to geometric imperfection which will considerably reduce the failure load. The proper shape and scale of the imperfection are also important.

• 분석과학
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• 제6권2호
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• pp.149-156
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• 1993

고온고압하(高溫高壓下)에서의 Ni-C 액상(液相) 중에서 구상흑연입자(球狀黑鉛粒子)의 형성과정을 밝히기 위한 실험적인 관찰을 행하였다. 구상 흑연입자는 다이아몬드 안정역에서 유지하는 동안 안정한 형태로 생성되어 성장하였다. 이 때의 구상 흑연입자는 다결정형태(多結晶形態)가 아닌 연속적으로 성장한 많은 결함을 포함하는 단결정형태(單結晶形態)(fullerene형(型))를 하고 있었다. 표면분석기(表面分析機)(Auger electron spectroscope) 및 고분해능(高分解能) 투과전자현미경(透過電子顯微鏡)을 이용한 분석결과 구상 흑연 입자는 $sp^2$ 및 $sp^3$ 결합을 갖는 탄소원자가 혼재(混在)되어 있는 결정상태임이 밝혀졌다. 다이아몬드 안정역으로부터 흑연 안정역으로 압력이 감소함에 따라 흑연입자의 모양이 구형(球形)에서 평판형(平板形)으로 연속적으로 변해가는 것이 관찰되었다. 다이아몬드 안정역에서 형성되는 구상 흑연입자는 $sp^3$ 결합을 가지는 탄소 원자의 안정적인 존재 때문인 것으로 해석되었다. 많은 결함을 포함하는 큰 크기의 fullerene형(型) 구상 흑연입자가 연속적으로 성장하는 사실은 Kroto가 예측한 대형 fullerene의 성장과정을 실험적으로 뒷받침해 주는 결과라 생각한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.59-68
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• 2012

대공간 구조시스템의 하나인 스페이스 프레임 구조는 종횡의 부재가 3차원적으로 연결되어 입체적으로 외부 힘에 저항하는 구조로써 높은 강성을 갖는다. 또한 균등한 응력 분담이 가능하도록 설계되는 스페이스 프레임 고유의 역학적 특성에 기인하여 경량화가 가능하다. 스페이스 프레임의 구조안정 문제는 구조물의 여러 가지 조건에 따라 결정되며 매우 중요하다. 본 연구에서는 기하학적 형태에 따른 래티스 돔의 동적구조불안정 특성을 알아보기 위해 2-자유 절점 구조물을 통해 스페이스 프레임의 붕괴 메터니즘을 파악하고, 기하학적 형태에 따라 Star Dome, Parallel Lamella Dome, 3-Way Grid Dome을 모델로 선택하여 동일레벨의 주기성이 없는 STEP 하중에 의한 동적외력 하에서의 라이즈-스팬(${\mu}$)비 및 형상불완전에 따른 불안정 거동 특성을 알아본다.