• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권1호
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• pp.78-91
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• 2024

Double steel plate concrete composite shear wall (SCSW) has been widely utilized in nuclear power plants and high-rise structures, and its shear connectors have a substantial impact on the seismic performance of SCSW. Therefore, in this study, the mechanical properties of SCSW with angle stiffening ribs as shear connections were parametrically examined for the reactor containment structure of nuclear power plants. The axial compression ratio of the SCSW, the spacing of the angle stiffening rib arrangement and the thickness of the angle stiffening rib steel plate were selected as the study parameters. Four finite element models were constructed by using the finite element program named ABAQUS to verify the experimental results of our team, and 13 finite element models were established to investigate the selected three parameters. Thus, the shear capacity, deformation capacity, ductility and energy dissipation capacity of SCSW were determined. The research results show that: compared with studs, using stiffened ribs as shear connectors can significantly enhance the mechanical properties of SCSW; When the axial compression ratio is 0.3-0.4, the seismic performance of SCSW can be maximized; with the lowering of stiffener gap, the shear bearing capacity is greatly enhanced, and when the gap is lowered to a specific distance, the shear bearing capacity has no major affect; in addition, increasing the thickness of stiffeners can significantly increase the shear capacity, ductility and energy dissipation capacity of SCSW. With the rise in the thickness of angle stiffening ribs, the improvement rate of each mechanical property index slows down. Finally, the shear bearing capacity calculation formula of SCSW with angle stiffening ribs as shear connectors is derived. The average error between the theoretical calculation formula and the finite element calculation results is 8% demonstrating that the theoretical formula is reliable. This study can provide reference for the design of SCSW.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권6호
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• pp.715-728
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• 2022

A new type of buckling-restrained braces (BRBs) with a longitudinally profiled steel plate working as the core (LPBRB) is proposed and experimentally investigated. Different from conventional BRBs with a constant thickness core, both stiffness and strength of the longitudinally profiled steel core along its longitudinal direction can change through itself variable thickness, thus the construction of LPBRB saves material and reduces the processing cost. Four full-scale component tests were conducted under quasi-static cyclic loading to evaluate the seismic performance of LPBRB. Three stiffening methods were used to improve the fatigue performance of LPBRBs, which were bolt-assembled T-shaped stiffening ribs, partly-welded stiffening ribs and stiffening segment without rib. The experimental results showed LPBRB specimens displayed stable hysteretic behavior and satisfactory seismic property. There was no instability or rupture until the axial ductility ratio achieved 11.0. Failure modes included the out-of-plane buckling of the stiffening part outside the restraining member and core plate fatigue fracture around the longitudinally profiled segment. The effect of the stiffening methods on the fatigue performance is discussed. The critical buckling load of longitudinally profiled segment is derived using Euler theory. The local bulging behavior of the outer steel tube is analyzed with an equivalent beam model. The design recommendations for LPBRB are presented finally.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.65-72
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• 1994

Collapse characteristics of thin-walled hatted section tubes are investigated. The square section members with flanges are substituted by the equivalent rectangular tube. The stiffening effects of flanges are transformed to the restraining plate with the equivalency of buckling strength. The square tubes of single-hatted and double-hatted sections are investigated. The double-hatted section members show symmetric and antisymmetric crushing modes depending on the stiffness of flanges. The single-hatted section members show only symmetric modes. The bifurcation point of the compact crushing modes are investigated by experiments and shown almost same thickness-width ratio of the rectangular tubes. A large maximum crippling strength can be obtained by double-hatted section members with proper flange dimensions.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.673-681
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• 2003

본 논문은 냉간성형 각형강관 T형 접합부의 최대내력에 관한 실험 연구이다. 새로운 접합부로 지관을 트러스 평면에 대해 $45{^{\circ}}$회전시켜서 주관에 용접하고 주관 웨브 측면에는 플레이트로 보강한 형상을 연구 대상으로 설정하였다. $16.7{\leq}2{\gamma}(B/T){\leq}33.3$이고 $0.63{\leq}{\beta}(b1/B){\leq}0.7$ 범위의 지관 $45{^{\circ}}$회전시킨 T형 접합부에 대하여, 기존 최대내력식과의 비교 검토를 통하여 웨브 측면 보강에 따른 내력증대 및 파괴모드의 변화 등에 대하여 실험을 통해 조사하고자 한다. 실험결과, 보강판 두께 증가에 따라 보강 실험체의 접합부 내력이 상승하는 것으로 나타났다. $2{\gamma}=33.3$이고 플레이트로 웨브 보강한 실험체는는 접합부 파괴모드가 플랜지 파괴(M2)에서 복합파괴(M3) 형태로 전환되었으며, $2{\gamma}=16.7$이고 플레이트로 웨브 보강한 실험체에서는 웨브파괴(M1)에서 플랜지파괴(M2)로 지배 파괴모드가 변화하는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권1호
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• pp.83-90
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• 2020

Several classical and higher order plate theories were used to study the buckling of functionally graded material (FGM) plates. In the great majority of research, a power function is used to represent metal and ceramic material transverse distribution (P-FGM). Therefore, the effect of having other transverse variation of material properties on the buckling behavior of thick rectangular FGM plates was not properly addressed. In the present work, this effect is investigated using the Third order Shear Deformable Theory (TSDT) for the case of simply supported FGM plate. Both a sigmoid function and an exponential functions are used to represent the transverse gradual property variation. The plate governing equations are combined with a Navier type expanded solution of the unknown displacements to derive the buckling equation in terms of the pre-buckling in-plane loads. Finally, the critical in-plane load is calculated for the different buckling modes. The model is verified by a comparison of the calculated buckling loads with available published results of Al-SiC P-FGM plates. The conducted parametric study shows that manufacturing FGM plates with sigmoid variation of properties in the thickness direction increases the buckling load considerably. This improvement is found to be more significant for the case of thick plates than that of thin plates. Results also show that this stiffening-like effect of the sigmoid function profile is more evident for cases where the in-plane loads are applied along the shorter edge of the plate.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권11호
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• pp.2922-2931
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• 1994

We propose a modified 6-node element, where the sampling point of Gauss quadrature moved in the thickness direction. The modified 6-node element has been applied to static problems and forced motion analyses. In this study, this method is extended to the finite element analysis of the natural frequencies of two dimensional problems. We also propose a modified 16-node element for three dimensional problems, which behaves much like a 20-node element with smaller degree of freedom. The modified 6-node and 16-node elements have been applied to the modal analyses of beams and plates, respectively. The results agree well with the results of the 8-node or 20-node element models.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.543-549
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• 2014

불확실성을 가지는 콘크리트의 특성으로 인해 철근 콘크리트 부재의 처짐에는 높은 변동성이 발생할 수 있다. 그러나 현행 설계규준은 이를 고려하지 않고 경험적인 데이터에 바탕을 두고 있으며, 부재의 최소 두께 또는 최대 허용 처짐만을 제시하고 있다. 본 논문에서는 철근 콘크리트 플랫 플레이트의 처짐 예측이 가능한 유한요소해석 모델에 확률해석 모델을 적용하여 철근 콘크리트 플랫 플레이트 처짐의 변동성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 콘크리트, 철근, 부재치수, 인장강성에 관련된 8개 요소를 변수로 한 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하였다. 해석결과, 스팬의 크기가 증가할수록 하중으로 인한 처짐에 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, 재하되는 활하중의 크기가 클수록, 슬래브의 두께가 작을수록 처짐의 변동성이 큰 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.99-107
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• 1993

본 논문에서는 콘크리트 균열 사이의 인장강성 효과를 고려한 임의의 기하하적 형상을 갖는 철근 콘크리트 쉘을 해석하기 위하여 재료비선형 유한요소 프로그램을 작성하였다. 본 논문은 연속적인 컴퓨터 해석으로 탄성, 비탄성 및 극한 범위에서의 철근과 콘크리트의 응력은 물론, 하중-변위 응답과 균열전파를 추적할 수 있었다. 골재억물림과 철근의 다울작용을 포함하는 유효전단계수를 평가하기 위하여 균열상태의 전단유지계수를 도입하였다. 콘크리트는 인장에서는 취성으로 압축에서는 탄소성으로 가정하였다. 콘크리트의 소성거동은 Drucker-Prager 항복기준과 결합유동법칙에 따르는 것으로 가정하였다. 철근은 Von Mises 항복기준으로 가정하였으며 등가의 두께를 가지는 철근층으로 모델화 하였다. 수치해석을 위하여는 증분형접선강성도 방법을 사용하였다. 수치예제를 제시하여 본 연구결과를 Hedgren의 실험 결과와 Lin의 수치해석과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.769-780
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• 2004

본 논문의 목적은 인장용 연결 플레이트를 갖는 냉간성형 각형강관 갭 N형 접합부의 실험연구를 통하여 접합부 거동을 평가하는데 있다. 실험을 위한 주요 변수로는 주관의 폭두께비, 주관에 대한 지관의 폭의 비, 편심비, 압축지관 형상, 지관의 각도, 주관 상부 플랜지면 보강 등이 있다. 이와 같은 변수들로 구성된 갭 N형 접합부에 대한 내력 및 파괴모드 등에 대하여 실험을 통해 고찰하고자 한다. 실험결과, 갭 N형 접합부는 폭비에 관계없이 접합부의 인장측 변위가 선행하여 접합부의 내력이 결정되었으며, 접합부 파괴는 접합된 주관면의 찢어짐 파괴모드로 결정되었다. 인장 및 압축측 폭비(${\beta}$)가 클수록 주관 폭두께비가 작을수록 접합부의 항복하중 및 최대하중은 선형으로 상승하는 것으로 나타났다. 주관의 폭두께비($2{\gamma}$)가 작을수록 접합부의 내력비교 곡선은 급격히 상승함을 알 수 있다. 인장용 연결 플레이트를 갖는 갭 N형 접합부에 대하여 변수에 따른 접합부의 하중, 초기강성, 연성능력 및 파괴모드 변화 등에 대한 결과에 대해서도 정리하여 나타내었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권4호
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• pp.342-348
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• 2003

Zr(1.32mm) 판재 위 $Be-Zr(100{\mu}m)$ 합금층의 평가를 목적으로 후방산란 초음파 의 입사각 의존성인 프로파일이 여러 입사위치에서 측정되었다. 누설 램(Lamb)파로부터 후방복사된 초음파 프로파일에는 4개의 주요 세부 프로파일이 발견되었다. 세부프로파일들의 정점각과 정점세기는 Be 확산층의 강화효과로 인해 감소하였다. 세부 프로파일들의 존재와 변화가 시편재질의 음향학적 특성, 램파모드들의 군속도 집단적 변화 그리고 표면파의 누설율 차이 등으로 설명되었다 판재 위 얇은 확산층의 평가를 위한 유용한 평가 기법으로 판재로부터의 후방복사 세부 프로파일이 제안되었다.