• 제목/요약/키워드: substitute shear strain

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Nylon Net(대체근계)의 토질강도보강효과에 대한 실험적 연구 - 토양수분제어하의 단순전단시험에 의한 해석 - (Experimental Study on Reinforcement Effects of Soil Shear Strength by Nylon Net(Substitute Materials Simulating a Root System) -Analysis using Simple Shear Tester under Soil Suction Control -)

  • 이창우;윤호중;정용호
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제9권3호
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    • pp.76-81
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    • 2006
  • The reinforcement of soil shear strength by nylon net as substitute materials simulating a fine root system was evaluated by soil strength parameters(apparent cohesion(c) and internal friction angle(tan${\phi}$), using simple shear tester which clearly depicts shear deformation and controls soil suction. And the results of shear test by using bamboo as a substitute materials simulating a main root system and using nylon net as a substitute materials simulating a fine root system were compared. The reinforcement of soil strength by nylon net are expressed by apparent cohesion more than internal friction angle. In addition the increment of apparent cohesion by nylon net reached a peak in suction 60 $cmH_2O$. Different from with bamboo, the possibility of the change on internal friction angle(tan${\phi}$) caused by the soil water condition was shown in shear strain 20% condition. These results show that the mechanism of reinforcement by substitute materials simulating root system may be different in the condition of various soil water content.

대나무(대체근계)의 토질강도보강효과에 대한 실험적 연구 -토양수분제어하의 단순전단시험에 의한 해석- (Experimental Study on Reinforcement Effectives of Soil Shear Strength by Bamboo(Substitute Materials Simulating a Root System) -Analysis caused by Simple Shear Test under Soil Suction Control-)

  • 이창우
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.46-51
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    • 2004
  • In this paper, reinforcement of soil shear strength by bamboo(substitute materials simulating a root system) are evaluated by soil strength parameters(apparent cohesion(c) and internal friction angle(tan${\Phi}$)), using simple shear tester which clearly depicts shear deformation and controls soil suction. The results show that the internal friction angle does not change under various soil suction conditions but the apparent cohesion, which reach a peak in suction of 45cm$H_2O$ near critical capillary head, is effected by soil suction. And the reinforcement of soil strength by bamboo are expressed by apparent cohesion more than internal friction angle. In addition the increment of apparent cohesion by bamboo reached a peak in suction 45cm$H_2O$ too.

Two-dimensional nonconforming finite elements: A state-of-the-art

  • Choi, Chang-Koon;Kim, Sun-Hoon;Park, Young-Myung;Chung, Keun-Young
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제6권1호
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    • pp.41-61
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    • 1998
  • A state-of-the-art report on the new finite elements formulated by the addition of nonconforming displacement modes has been presented. The development of a series improved nonconforming finite elements for the analysis of plate and shell structures is described in the first part of this paper. These new plate and shell finite elements are established by the combined use of different improvement schemes such as; the addition of nonconforming modes, the reduced (or selective) integration, and the construction of the substitute shear strain fields. The improvement achieved may be attributable to the fact that the merits of these improvement techniques are merged into the formation of the new elements in a complementary manner. It is shown that the results obtained by the new elements give significantly improved solutions without any serious defects such as; the shear locking, spurious zero energy mode for the linear as well as nonlinear benchmark problems. Recent developments in the transition elements that have a variable number of mid-side nodes and can be effectively used in the adaptive mesh refinement are presented in the second part. Finally, the nonconforming transition flat shell elements with drilling degrees of freedom are also presented.

Defect-free 4-node flat shell element: NMS-4F element

  • Choi, Chang-Koon;Lee, Phill-Seung;Park, Yong-Myung
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제8권2호
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    • pp.207-231
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    • 1999
  • A versatile 4-node shell element which is useful for the analysis of arbitrary shell structures is presented. The element is developed by flat shell approach, i.e., by combining a membrane element with a Mindlin plate element. The proposed element has six degrees of freedom per node and permits an easy connection to other types of finite elements. In the plate bending part, an improved Mindlin plate has been established by the combined use of the addition of non-conforming displacement modes (N) and the substitute shear strain fields (S). In the membrane part, the nonconforming displacement modes are also added to the displacement fields to improve the behavior of membrane element with drilling degrees of freedom and the modified numerical integration (M) is used to overcome the membrane locking problem. Thus the element is designated as NMS-4F. The rigid link correction technique is adopted to consider the effect of out-of-plane warping. The shell element proposed herein passes the patch tests, does not show any spurious mechanism and does not produce shear and membrane locking phenomena. It is shown that the element produces reliable solutions even for the distorted meshes through the analysis of benchmark problems.

면내회전자유도를 갖는 4절점 곡면 쉘요소 (A Four-node General Shell Element with Drilling DOFs)

  • 정근영;김재민;이은행
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제16권4호
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    • pp.37-52
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    • 2012
  • 이 연구에서는 감절점쉘요소의 개념에 근거한 새로운 4절점 곡면 쉘요소를 제시하였다. 회전장이 독립변수로 도입된 범함수에 의하여 면내회전자유도를 도입함으로써 개발된 쉘요소에서는 절점당 6자유도를 갖도록 하였다. 아울러 쉘요소의 면내거동 개선을 위하여 4개의 비적합변위형에 의한 비적합변위를 면내방향의 변위성분에 추가하였으며, 면외거동 개선을 위하여 대체전단변형률장이 적용되었다. 이 연구에서의 비적합변위형의 수치적 구현에 있어서 일정한 변형률상태를 표현할 수 있도록 하기 위하여 비적합변위형의 직접 수정법이 적용되었다. 이렇게 정식화된 쉘요소 강성행렬의 수치적분에 있어서는 부피적분을 위하여 9점 적분법이 사용되었다. 개발된 쉘요소는 바람직하지 못한 영에너지모드를 갖지 않으며, 일정한 변형률 상태를 표현할 수 있음을 확인하였다. 개발된 4절점 곡면 쉘 요소에 대한 다양한 수치예제를 통한 검증 결과, 전반적으로 양호한 거동을 보여주고 있음을 확인하였다.

임의방향 보강재를 가지는 복합적층 보강판의 해석 (Analysis of Laminated Composite Stiffened Plates with arbitrary orientation stiffener)

  • 임성순;장석윤;박대용
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제8권2호
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    • pp.147-158
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    • 2004
  • 많은 장점을 가진 복합재료를 사용한 보강판에 대하여 지금까지 많은 연구자들이 변위법에 근거한 등매개변수 평판 요소와 보요소를 결합한 유한요소법을 사용하여왔다. 이러한 유한요소법은 보요소를 평판 요소의 절점에 대한 강성으로 치환하기 때문에 보강재에 대한 국부적인 거동을 파악할 수 없으며 복합적층 구조인 경우 그 적용성이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 복합재료 보강판의 해석에 있어 보강재 및 판에 대하여 3차원 쉘요소를 사용하여 거동을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 Reissner-Mindlin의 1차 전단변형이론을 사용하였다. 그러나 Reissner-Mindlin이론에 의한 등매개변수 평판 휨 요소는 판의 두께가 얇아지는 경우 일반적으로 전단잠김현상과 가상의 제로에너지 모드가 발생하는데 이를 제거하기 위해 대체전단변형률장을 사용하였다. 폭-두께비, 형상비 뿐만아니라 경사판의 경사각 변화에 따른 임의방향 보강재를 갖는 단순지지된 복합적층 구형 및 경사판에 대한 처짐분포를 비교 분석하였다.

명시적인 동적 시간이력해석을 한 사절점 가변형도 평판요소 (A Four-Node Assumed Strain Plate Element for Explicit Dynamic Transient Analysis)

  • 이상진
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.349-359
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    • 2001
  • 본 논분은 평판구조물의 동적 시간이력해석을 수행하기 위하여 개발된 사절점 판요소에 대하여 기술하였다. 이 요소는 두꺼운 판에서 발생하는 횡전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도달하였다. 알려진 바와 같이 RM가정을 바탕으로 개발된 판요소가 얇은 판에 적용되면 전단강성 과대현상(,Shear Locking Phenomenon)을 일으키는데 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 가변형도법을 이용한 대체변형도를 자연좌표계에 준하여 명시적으로 유도하였다. 개발된 저차 판요소는 중앙 차분법을 이용한 명시적인 동적 해석 알고리즘에 적용되었으며 이때 판의 대각질량행렬은 특별집중질량법을 사용하여 형성하였다. 개발된 판의 성능은 수치예제를 통하여 평가하고 검증하였다.

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대체전단변형률 장을 갖는 8, 9절점 평면 쉘요소를 이용한 곡선 보강 복부판의 좌굴해석 (Buckling Analysis of Curved Stiffened Web Plate using Eight and Nine-Node Flat Shell Element with Substitute Shear Strain Field)

  • 지효선
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.455-464
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    • 2011
  • 본 논문에서는 곡선 보강 복부판의 좌굴해석을 대체전단변형률 장을 갖는 8, 9절점 평면 쉘요소를 이용한 유한요소해석을 통하여 수행하였다. 수평보강재 및 수직보강재를 갖는 경우의 수직면내 곡선 복부판의 좌굴거동을 조사하기 위해 면내 모멘트 하중을 받는 경우에 대해서 복부판의 폭(b)의 변화, 보강재와 복부판의 휨-강성비(${\gamma}=EI/bD$)의 변화에 대한 변수연구를 수행하였다. 보강재를 갖지 않는 경우의 수직면내 곡선 복부판의 정적거동에 대해서도 조사되었다. 또한 모멘트 하중을 받는 경우에서 수평 보강재 및 수직 보강재의 좌굴능력이 비교 되었다.

콘크리트 보강용 고연성 하이브리드 FRP 보강근의 인장 및 파괴 특성 (Tensile Behavior and Fracture Properties of Ductile Hybrid FRP Reinforcing Bar for Concrete Reinforcement)

  • 박찬기;원종필
    • 한국농공학회논문집
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    • 제46권1호
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    • pp.41-51
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    • 2004
  • FRP re-bar in concrete structures could be used as a substitute of steel re-bars for that cases in which aggressive environment produce high steel corrosion, or lightweight is an important design factor, or transportation cost increase significantly with the weight of the materials. But FRP fibers have only linearly elastic stress-strain behavior; whereas, steel re-bar has linear elastic behavior up to the yield point followed by large plastic deformation and strain hardening. Thus, the current FRP re-bars are not suitable concrete reinforcement where a large amount of plastic deformation prior to collapse is required. The main objectives of this study in to evaluate the tensile behavior and the fracture mode of hybrid FRP re-bar. Fracture mode of hybrid FRP re-bar is unique. The only feature common to the failure of the hybrid FRP re-bars and the composite is the random fiber fracture and multilevel fracture of sleeve fibers, and the resin laceration behavior in both the sleeve and the core areas. Also, the result of the tensile and interlaminar shear stress test results of hybrid FRP re-bar can provide its excellent tensile strength-strain and interlaminar stress-strain behavior.

콘크리트 보강용 하이브리드 FRP 리바의 특성 (The properties of hybrid FRP rebar for concrete structures)

  • 원종필;박찬기;황금식;윤종환
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.255-260
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    • 2003
  • The corrosion of steel rebars has been the major cause of the reinforced concrete deterioration. It is FRP rebar that is developed to solve problem of such steel rebar. FRP rebar in concrete structures should be used as a substitute of steel rebars for that cases in which aggressive environment produce high steel corrosion, or lightweight is an important design factor, or transportation cost increase significantly with the weight of the materials. But FRP rebar have only linearly elastic behavior; whereas, steel rebar has linear elastic behavior up to the yield point followed by large plastic deformation and strain hardening. Thus, the current FRP rebars are not suitable concrete reinforcement where a large amount of plastic deformation prior to collapse in required. The main objective of this study was to develop new type of hybrid FRP rebar. The manufacture of the hybrid FRP rebar was achieved pultrusion, braiding and filament winding techniques. Tensile and interlaminar shear test results of hybrid FRP rebar can provide its excellent tensile strength-strain behavior and interlaminar stress-strain behavior.

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