• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.927-936
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• 2014

이 논문에서는 복합 적층판의 점진적 파손해석 기법을 개발하고 검증하였다. 강도 및 강성 예측의 정확성을 높이기 위해 재료 비선형 효과와 연속체 손상역학을 동시에 고려하였다. 파손 시작점과 성장을 예측하기 위한 식으로 Hashin의 판별식이 사용되었으며, 파손 모드는 수지인장/전단, 섬유 인장의 2가지 파손모드를 고려하였다. 비선형 탄성 및 점탄성의 구성방정식을 고려한 평형을 계산하기 위해 Newton-Raphson 방법이 사용되었다. 실험을 통해 얻어진 복합재료 단층의 물성을 이용하여 노치가 없는 시편에 인장력을 가했을 때 예상되는 적층복합재의 강도 및 변형률을 예측하였다. 이 경우 선형 물성과 저하계수만을 고려하여 예측된 강성/강도보다 실험결과에 근사하게 나타남을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권1호
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• pp.1-18
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• 2006

Strengthening of existing old structures has traditionally been accomplished by using conventional materials and techniques, viz., externally bonded steel plates, steel or concrete jackets, etc. Alternatively, fibre reinforced polymer composite (FRPC) products started being used to overcome problems associated with conventional materials in the mid 1950s because of their favourable engineering properties. Effectiveness of FRPC materials has been demonstrated through extensive experimental research throughout the world in the last two decades. However there is a need to use refined analytical tools to simulate response of strengthened system. In this paper, an attempt has been made to develop a numerical model of strengthened reinforced concrete (RC) beams with FRPC laminates. Material models for RC beams strengthened with FRPC laminates are described and verified through a nonlinear finite element (FE) commercial code, with the help of available experimental data. Three dimensional (3D) FE analysis has been performed by assuming perfect bonding between concrete and FRPC laminate. A parametric study has also been performed to examine effects of various parameters like fibre type, stirrup's spacing, etc. on the strengthening system. Through numerical simulation, it has been shown that it is possible to predict accurately the flexural response of RC beams strengthened with FRPC laminates by selecting an appropriate material constitutive model. Comparisons are made between the available experimental results in literature and FE analysis results obtained by the present investigators using load-deflection and load-strain plots as well as ultimate load of the strengthened beams. Furthermore, evaluation of crack patterns from FE analysis and experimental failure modes are discussed at the end.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.141-148
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• 2016

본 논문은 구형 비상체에 의한 충격하중을 받는 강섬유보강 콘크리트 패널의 거동에 대해 유한요소법을 사용하여 연구를 수행하였다. 강섬유보강 콘크리트의 재료 물성치와 비선형구간에 대한 응력-변형 관계는 압축시험과 휨시험을 통해 구하였다. 여러가지 변수 중, 강섬유 체적비와 패널의 두께에 따른 해석을 수행하였고 실험결과와 비교하였다. 강섬유를 혼입함으로써 콘크리트 패널의 방호성능이 향상됨을 확인하였다. 강섬유를 혼입하면 중량 및 면적손실률이 감소하는 효과가 있다. 또한, 유한요소법을 이용하여 파단모드에 대해 예상하였으며 그 결과는 실험과 유사한 경향을 보였다. 이 결과들은 방호 목적의 군용 건물과 기타 건축물의 고속 비상체에 대한 보호를 위한 설계에 대해 적용될 수 있음을 제시하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.81-90
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• 2008

이 논문에서는 적분형 르장드르 다항식을 사용한 3차원 계층적 고체요소의 유한요소 정식화를 보여준다. 제안하는 육면체 고체요소는 절점, 변, 면, 그리고 내부모우드를 포함한은 4개의 서로 다른 모우드로 구성되어 있다. 영에너지 모우드와 일정변형률 조건을 확인하기 위해 고유치 시험과 조각시험이 수행되었다. 여기에 추가되어, 적응적 p-유한요소해석을 위해 유한요소해석으로부터 구한 후처리 응력값의 평활화에 기초를 둔 사후오차평가 기법이 연구된다. 자유도가 증가함에 따라 수렴속도측면에서 균등 p-분배와 불균등 p-분배에 의한 유한요소해의 차이점이 비교된다. 제안된 요소의 성능을 보이기 위해 간단한 캔틸레버보가 테스트되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.299-305
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• 2008

본 연구는 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단거동 특성 및 파괴형상을 구명함에 그 목적이 있다. 이를 위하여 탄소섬유판의 형상, 섬유판 부착 간격 및 전단보강 철근량 등의 변수를 포함하는 실험 연구가 수행되었다. 본 실험 결과 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단 강성은 보강되지 않은 보에 비해 현저하게 개선되며 최대 전단강도 증진율은 100% 이상인 것으로 나타났다. 또한 탄소섬유판은 전단균열의 발생 및 진전을 억제하며, 적은 량의 탄소섬유판으로 보강했을 경우에도 전단강도의 증진 효과는 매우 좋은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 탄소섬유판에 발생하는 변형률을 기본으로 하여 유효응력을 도출하였으며, 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단강도를 계산하였다. 이는 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.251-258
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• 2005

The free vibration of a spinning flexible disk-spindle system supported by hydro dynamic bearings (HDB) in an HDD is analyzed by FEM. The spinning flexible disk is described using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. It is discretized by annular sector element. The rotating spindle which includes the clamp, hub, permanent magnet and yoke, is modeled by Timoshenko beam including the gyroscopic effect. The flexible supporting structure with a complex shape which includes stator core, housing, base plate, sleeve and thrust pad is modeled by using a 4-node tetrahedron element with rotational degrees of freedom to satisfy the geometric compatibility. The dynamic coefficients of HDB are calculated from the HDB analysis program, which solves the perturbed Reynolds equation using FEM. Introducing the virtual nodes and the rigid link constraints defined in the center of HDB, beam elements of the shaft are connected to the solid elements of the sleeve and thrust pad through the spring and damper element. The global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to the state-space matrix-vector equation, and the associated eigen value problem is solved by using the restarted Arnoldi iteration method. The validity of this research is verified by comparing the numerical results of the natural frequencies with the experimental ones. Also the effect of supporting structures to the natural modes of the total HDD system is rigorously analyzed.

• Computers and Concrete
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• 제19권5호
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• pp.579-588
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• 2017

Creep and shrinkage are the main types of volume change with time in concrete. These changes cause deflection, cracking and stresses that affect durability, serviceability, long-term reliability and structural integrity of civil engineering infrastructure. Although laboratory test may be undertaken to determine the deformation properties of concrete, these are time-consuming, often expensive and generally not a practical option. Therefore, relatively simple empirically design code models are relied to predict the creep strain. This paper reviews the accuracy of creep and shrinkage predictions of reinforced concrete (RC) shear walls structures strengthened with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) plates, which is characterized by a widthwise varying fibre volume fraction. This review is yielded by three commonly used international "code type" models. The assessed are the: CEB-FIP MC 90 model, ACI 209 model and Bazant & Baweja (B3) model. The time-dependent behavior was investigated to analyze their seismic behavior. In the numerical formulation, the adherents and the adhesives are all modelled as shear wall elements, using the mixed finite element method. Several tests were used to demonstrate the accuracy and effectiveness of the proposed method. Numerical results from the present analysis are presented to illustrate the significance of the time-dependency of the lateral displacements and eigenfrequencies modes.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권5호
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• pp.467-480
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• 2020

The failure behavior and tensile strength of sandstone materials under different strain rates are greatly different, especially under static loads and impact loads. In order to clearly investigate the failure mechanism of sandstone materials under static and impact loads, a series of Brazilian disc samples were used by employing green sandstone, red sandstone and black sandstone to carry out static and impact loading splitting tensile tests, and the failure properties subjected to two different loading conditions were analyzed and discussed. Subsequently, the failure behavior of sandstone materials also were simulated by finite element code. The good agreement between simulation results and experimental results can obtain the following significantly conclusions: (1) The relationship of the tensile strength among sandstone materials is that green sandstone < red sandstone < black sandstone, and the variation of the tensile sensitivity of sandstone materials is that green sandstone > red sandstone > black sandstone; (2) The mainly cause for the difference of dynamic tensile strength of sandstone materials is that the strength of crystal particles in sandstone material, and the tensile strength of sandstone is proportional to the fractal dimension; (3) The dynamic failure behavior of sandstone is greatly different from that of static failure behavior, and the dynamic tensile failure rate in dynamic failure behavior is about 54.92%.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.37-44
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• 2018

To understand the dynamic characteristics of the vessel with hydroelastic response, it is very important to estimate the dynamic modal parameters such as mode shapes, natural frequency, and damping ratio. These dynamic modal parameters of full scale ship are a priori unknowns, hence to be estimated directly based upon the full scale measurement data. In this paper, dynamic modal parameters were extracted by signal processing of acceleration and strain data measured from a large container ship whose loading capacity is 9400TEU. The mode shapes of the vibrating hull were identified using the proper orthogonal decomposition and the vibration response of hull was decomposed into its modal magnitudes. Natural frequencies of specific modes were derived via Fourier transform of these modal magnitude. Also, the free decay signal of the vibrating hull was obtained through the random decrement technique and the damping ratio was estimated with accuracy.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.27-38
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• 2007

노스리지 지진에 의해 손상을 받은4층 철근콘크리트조 골조건물을 대상으로 선형가진기 및 대용량의 편심가진기를 이용한 강제진동실험과 상시미진동 측정을 실시하였다. 미진동 가속도데이터 및 선형가진기에 의한 백색잡음 실험시의 가속도데이터로부터 구조물식별을 수행하여 7차모드까지의 고유진동수 및 모드감쇠비를 얻었다. 두대의 대용량 편심가진기를 사용하여 얻은 큰 진폭의 조화 진동하에서는 가속도데이터를 사용하여 각 방향 1차모드를 식별하였으며 변위계와 변형게이지를 이용하여 층간변위각, 기둥과 슬래브와 같은 구조부재의 곡률분포를 측정하였다. 각 경우 고유진동수는 진동의 크기가 클수록 낮아졌다. 즉, 편심가진기가력시 고유진동수는 상시미진동시에 비해 $70{\sim}75%$, 선형가진시가력시에 비해 $92{\sim}93%$ 정도로 낮게 나타났다. 이러한 진동수의 감소폭은 지진에 의해 큰 손상을 받았던 건물의 남북방향에서 크게 나타났다.