• Steel and Composite Structures
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• 제38권4호
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• pp.415-430
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• 2021

The effective flange width was usually introduced into elementary beam theory to consider the shear lag effect in steel-concrete composite beams. Previous studies have primarily focused on the effective width under positive moments and elastic loading, whereas it is still not clear for negative moment cases in the normal service stages. To account for this problem, this paper proposed simplified formulas for the effective flange width and reinforcement stress of composite beams under negative moments in service stages. First, a 10-degree-of-freedom (DOF) fiber beam element considering the shear lag effect and interfacial slip effect was proposed, and a computational procedure was developed in the OpenSees software. The accuracy and applicability of the proposed model were verified through comparisons with experimental results. Second, a method was proposed for determining the effective width of composite beams under negative moments based on reinforcement stress. Employing the proposed model, the simplified formulas were proposed via numerical fitting for cases under uniform loading and centralized loading at the mid-span. Finally, based on the proposed formulas, a simplified calculation method for the reinforcement stress in service stages was established. Comparisons were made between the proposed formulas and design code. The results showed that the design code method greatly underestimated the contribution of concrete under negative moments, leading to notable overestimations in the reinforcement stress and crack width.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.506-513
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• 1992

본 연구에서는 복합재 구조물에 대하여 유한요소해석법에 현상학적 모델인 전 단지연해석을 도입하여 강성저하와 모재파손을 예측하고 변형률을 매개변수로 한 Wei- bull 함수를 섬유파손해석에 도입하여 초기파손후의 거동을 묘사하고자 한다. 그리 고 면내전단하중이 작용하는 경우에 대해 전단지연해석을 수행할 수 있도록 모델링을 확장했다. 모재균열의 존재로 인한 단층의 강성변화는 실험으로 측정이 불가능하므 로 유한요소해석을 수행하여 비교하였다. 이 모델로부터 전단강성의 저하를 평가하 는 방법을 사용하였으며, 모재파손의 밀도 예측도 평균변형률 개념으로 전단효과를 고 려할 수 있도록 수정하였다. 그리고 초기파손후의 거동을 점진적으로 해석하기 위해 비선형 유한요소프그램을 작성하고, 상기의 모델을 도입하여 초기파손후의 거동을 보 다 정확히 묘사할 수 있는 방법을 제시하고 예로서 평시편에 대해 해석하고 실험치 및 타방법의 결과와 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권6호
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• pp.1465-1478
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• 2015

The effect of cutting off fibers on transient load in a polymeric matrix composite lamina was studied in this paper. The behavior of fibers was considered to be linear elastic and the matrix behavior was considered to be linear viscoelastic. To model the viscoelastic behavior of matrix, a three parameter solid model was employed. To conduct this research, finite difference method was used. The governing equations were obtained using Shear-lag theory and were solved using boundary and initial conditions before and after the development of break. Using finite difference method, the governing integro-differential equations were developed and normal stress in the fibers is obtained. Particular attention is paid the dynamic overshoot resulting when the fibers are suddenly broken. Results show that considering viscoelastic properties of matrix causes a decrease in dynamic load concentration factor and an increase in static load concentration factor. Also with increases the number of broken fibers, trend of increasing load concentration factor decreases gradually. Furthermore, the overshoot of load in fibers adjacent to the break in a polymeric matrix with high transient time is lower than a matrix with lower transient time, but the load concentration factor in the matrix with high transient time is lower.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권2호
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• pp.241-256
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• 2015

Channel girder bridges that consist of a deck slab and two side beams are good choices for railway bridges and urban rail transit bridges when the vertical clearance beneath the bridge is restricted. In this study, the behavior of simply supported channel girder bridges was theoretical studied based on the theory of elasticity. The accuracy of the theoretical solutions was verified by the finite element analysis. The global bending of the channel girder and the local bending of the deck slab are two contributors to the deformations and stresses of the channel girder. Because of the shear lag effect, the maximum deflection due to the global bending could be amplified by 1.0 to 1.2 times, and the effective width of the deck slab for determining the global bending stresses can be as small as 0.7 of the actual width depending on the width-to-span ratio of the channel girder. The maximum deflection and transversal stress due to the local bending are obtained at the girder ends. For the channel girders with open section side beams, the side beam twist has a negligible effect on the deflections and stresses of the channel girder. Simplified equations were also developed for calculating the maximum deformations and stresses.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.167-175
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• 2018

본 연구에서는 튜브 구조시스템의 역학적 특징과 거동에 대한 이론과 모델 연구 등을 고찰하고, 단위 모듈 시스템의 적정성, 최적 위치. 최적 형태를 파악하고, 각 부재의 강성증감에 따른 부재 변수를 고려한 복합 튜브 구조시스템을 통계학적인 개념을 도입한 민감도 방법에 의한 해석을 수행하였다. 구체적인 방법에서 복합 튜브 구조시스템의 전단지연 현상과 횡적 거동에 대한 특성을 비교 고찰하였고, 또한 그 결과 치를 이용하여 향후 있을 초고층 복합 구조시스템의 설계와 실무에 대한 기초 자료를 제시하는데 연구의 목표를 두었다. 연구 결과로는 골조튜브 구조시스템만으로는 초고층 건물의 횡적 거동에는 효과적으로 대치하지 못하므로, 복합 튜브 구조시스템을 구성하여 횡하중 저항요소로 구성부재를 다양하게 변화시켜 검토한 결과, 각 부재 물량대비 가새 부재가 가장 큰 횡적 거동에 대한 영향 요소로 파악되었다. 골조 튜브구조는 물량대비 보가 기둥보다 횡변위 영향에 미치는 민감도의 정도가 크게 나타났고, 가새 튜브구조시스템의 경우는 가새가 물량대비 기둥 및 보와 비교하면 가장 민감한 것으로 나타났다.

• 한국항공운항학회지
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• 제9권1호
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• pp.59-69
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• 2001

복합재로 된 회전날개깃을 상자보로 모델링하고 수동/능동 감쇠를 주기 위해 ACL(Active Constrained Damping Layer)을 상하양면에 부착하고 복합변위이론에 기초한 유한요소방법을 이용하여 구조해석을 수행하였다. 이 이론은 ACL내의 복합재와 점탄성층 그리고 압전층의 전단변형효과를 정확하게 모델링하는데 효과적이다. Hankel 의 특이값을 이용해 축차모델을 유도하였으며 축차모델과 측정된 출력에 기초한 LQG 제어기를 설계하였다. 그러나 LQG 제어기는 공칭 운전속도에서는 좋은 성능을 보여주었으나 운전속도가 변하는 상황에 대해서는 강인안정성을 보여주지 못했다. 이 LQG제어기의 강인안정성을 개선하기 위하여 루프전달회복을 통한 강인한 제어기를 설계하였다. 수치 예를 통해 제시된 제어기가 회전날개깃의 공기역학적인 안정성을 개선하는데 효과적이며 동체모드와 연계된 리드-래그 모드감쇠를 증가시켜 회전날개깃의 진동을 효과적으로 억제하는 것을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.29-36
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• 2004

본 연구에서는 전진비행시 무힌지 로터 블레이드의 허브하중에 대한 복합재료 연성의 영향을 고찰하였다. 무힌지 복합재료 로터 블레이드를 단일 상자형 보로 모델링 하였으며, 전단 변형 및 비틀림 워핑과 같은 비고전적 효과를 고려하였다. 운동방정식은 해밀턴의 원리를 이용하여 구성하였으며, 로터 블레이드의 공간 및 시간차원에서의 유한요소법을 적용하여 완전평형해석을 수행하였다. 블레이드에 작용하는 공기력은 2 차원 준정상 공기력 이론을 바탕으로 하여 역류 및 압축성 효과를 고려하였다. MSC/NASTRAN을 이용하여 피치 -플랩 및 피치-래그와 같은 탄성 연성의 크기를 구하고, 고전적인 기하학적 연계와 비교하였다. 탄생 연성은 $N_b/rev$ 허브하중의 특성에 적지 않은 영향을 미침을 확인하였다 블레이드 복합재료의 적층각을 적절히 변화시킬 경우 약 10-40%의 허브하중을 감소시킬 수 있음을 보였다.