• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.411-418
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• 2012

이 연구에서는 수치해석 실험을 통하여, 원주방향 관통균열을 갖는 원통형 쉘의 패치보강 전후의 거동에 대한 평가와 다양한 변수에 따른 패치보강 효과를 분석하였다. 해석 모델의 신뢰성을 높이기 위해, h-법 및 p-법에 기초한 모델링, 두 가지 방법이 동시에 고려되었다. 또한 선형탄성파괴역학 개념에 기초하여 에너지 방출률을 산정하기 위해, 등가영역적분법 및 가상균열확장법이 고려되었다. 해석 예제로서, 먼저 연구에서 수행된 h-법 및 p-법 유한요소 모델을 검증하기 위해, 패치 보강전의 인장력을 받는 관통 균열이 있는 쉘 구조물이 해석되었으며, 해석 결과값들과 여러 참고문헌 값들이 비교되었다. 그리고 패치 보강된 원통형 쉘 시스템에서의 접착제 두께, 접착제 전단탄성계수, 패치 두께, 패치 재료, 균열 길이 등의 여러 설계 변수에 대한 민감도 해석이 수행되었다.

• Composites Research
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• 제15권3호
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• pp.52-61
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• 2002

압전재가 부착된 원통형 패널의 공력열탄성학적인 해석을 수행하기 위하여, 다분야 층별 이론에 기초하여 기하학적 비선형 유한 요소를 개발하였다. Han Krumhaar의 초음속 피스톤 이론을 적용하여 압전재가 부착된 원통형 패널에 대하여 열하중과 열변형에 따른 초음속 플러터 해석을 수행하였다. 플러터 임계동압을 증가시키고, 압전재 층의 열탄성학적 변형을 줄이는 가능성에 대하여 압전 작동기를 사용하여 검토하였다. 이 논문의 해석 결과들은 압전 작동기가 플러터 모드의 병합을 늦추고, 열하중을 상쇄하여 임계 동압을 효과적으로 증가시킬 수 있음을 보였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.160-165
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• 2008

Fluid loading of a vibrating cylindrical shell can change natural frequencies and vibration magnitudes of the shell and a vibrating cylindrical shell can also change acoustic pressure of fluid. The vibroacoustics of fluid-filled cylindrical shells need the coupled solution of Helmholtz equation and governing equation of a cylindrical shell with boundary conditions. This paper proposed the wall impedance of fluid-filled axisymmetric cylindrical shells, focusing on the inner fluid/shell interaction. To propose the impedance, shell displacements used the linear combination of in vacuo shell modes. Acoustic pressure prediction of fluid used Kirchchoff-Helmholtz Integral equation with Green function of the plane mode. For the demonstration of the proposed results, numerical applications on mufflers were conducted.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1900-1907
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• 2012

일반적으로 활용되고 있는 원통형 단면쉘 구조로 이루어진 타워구조의 대형화에 한계가 있어 다각형 단면쉘 기둥구조의 활용이 대두되고 있다. 현재 대형 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 이에 3차원 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용한 다양한 변수해석 모델을 수립하여 탄성좌굴 및 비선형비탄성 변수해석을 수행하였다. 이 때, 단면제원은 대형 풍력발전타워 기둥구조에 적용하는 것을 가정하여 선정하였고, 다각형의 각형 수, 잔류응력의 크기 및 분포특성, 강재 항복강도 등의 변수를 고려한 해석결과를 토대로 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴 특성을 분석하였다. 본 변수해석 연구결과로부터 세부적인 잔류응력 분포양상 보다는 잔류응력의 최대크기가 축방향 압축을 받는 다각형 쉘의 국부좌굴강도에 중요한 영향인자인 것을 알 수 있다. 다각형 단면 쉘 구조의 국부좌굴강도는 4변 단순지지된 평판구조의 기준을 적용하여 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.844-850
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• 1998

본 연구에서는 개방구(opening)을 갖는 원자력발전소 강재 격납구조물의 내력을 평가함에 있어서 기존의 실용 구조설계에 적용된 개구부가 없는 원통형 쉘의 좌굴 판정 기준이 적절하지 않음을 밝혔으며, 대안으로서 개방구(opening)를 갖는 원통형 강재 격납구조물의 재료적 비선형과 기하학적 비선형을 고려한 극한 내력 해석을 수행함으로써 중기발생기 교체작업시 유발되는 인양 하중에 대한 격납구조물의 구조적 안전성을 평가하였다. 개방구를 갖는 격납구조물에 대하여 stiffner가 있는 상태에서 크레인 하중에 대한 극한 내력을 평가해본 결과 크레인 하중이 재하될 경우, 구조물이 선형 탄성 범위에 있는 것으로 확인되었으며 개방구 주위의 국부적인 항복응력도달 상태에 대하여 10.8의 안전율을 확보 할 수 있는 것으로 계산되었다. 본 연구를 통하여 제시된 개방구를 갖는 강재 격납구조물의 극한내력 평가 방법은 유사 구조물의 구조건전성 평가에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.40-40
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• 2011

현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권2호
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• pp.260-266
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• 2018

곡률을 갖고 있는 쉘 부재들은 선박 및 육상구조 내에서 캠버와 선수, 선미, 파이프 및 저장용 탱크에 주로 사용되고 있다. 이러한 곡률 쉘 부재들은 기본적으로 원통형 실린더 부재의 일부라고 간주할 수 있다. 일반적으로 곡률의 존재는 압축하중 작용 시 좌굴강도 및 최종강도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 영향을 확인하기 위하여 탄성대변형 시리즈해석을 수행하였으며, 매개변수의 영향을 분석하였다. 실린더의 최종강도 거동은 초기처짐과 해석모델링 방법에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.865-873
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• 2013

본 연구에서는 부식이나 보강재가 고려된 비균일한 두께를 가지는 파이프라인에 대하여 일정한 외압을 받을 때의 탄성 좌굴하중을 이론적으로 산정하였다. 길이가 매우 긴 원통형 쉘 구조물인 파이프라인을 단순한 링 구조물로 가정하였고, 고유함수를 유도하여 좌굴 임계하중을 산정하였다. 또한, 두께 변화와 두께가 감소된 구간의 범위에 따른 변수해석을 수행하였다. 이론식에 의해 산정된 좌굴 임계하중 결과를 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하였고, 두 결과는 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국농공학회지
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• 제38권3호
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• pp.82-91
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• 1996

This is a basic study for the static and dynamic analysis on the elasto-plastic and elasto-viscoplastic of an axi-symmetric shell. The objective of this study was to investigate the mechanical characteristics of a nuclear reinforced concrete containment structure, which was selected as a model, by a numerical analysis using a finite element method. The structure was modeled with discrete ring elements of 8-noded isoparametric element rotating against the symmetrical axis, and the interaction between the foundation and the structure was modeled by Winkler's model. Also, the meridional tendon was modeled with 2-node truss elements, and the hoop tendon was done with point elements in two degrees of freedom. The effect of the tendon was considered without the increasement in total degree of freedom as the stiffness matrix of modeled tendon elements was assembled on the stiffness matrix of ring elements linked with the tendon. The results obtained from the analysis of an example were summarized as follows : 1. The stresses in the hoop direction on the interior and exterior surfaces of the structure were shown in changes of similar trend, and high stresses appeared on the structure wall 2. The stresses in the meridional direction on the interior and exterior surfaces were shown in change of different trend. Especially, the stresses at the junctions between the dome and the wall and between the wall and the bottom plate of the structure were very high, compared with those at other parts of the structure. 3. The stress changes in the direction of thickness on the crown of the dome were much linearly distributed. However, as the amount of tendon increased, the stresses in the upper and lower parts of the wall established with the tendon were shown stress concentration. 4. The stress changes in the direction of thickness on the center of the structure wall was linearly distributed in the all cases, and special stress due to the use of the tendon was not shown.