• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.71-81
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• 2008

This paper proposes a spectral element which can represent dynamic responses in high frequency domain such as Lamb waves on a thin plate. A two layer beam model under 2-D plane strain condition is introduced to simulate high-frequency dynamic responses induced by piezoelectric layer (PZT layer) bonded on a base plate. In the two layer beam model, a PZT layer is assumed to be rigidly bonded on a base beam. Mindlin-Herrmann and Timoshenko beam theories are employed to represent the first symmetric and anti-symmetric Lamb wave modes on a base plate, respectively. The Bernoulli beam theory and 1-D linear piezoelectricity are used to model the electro-mechanical behavior of a PZT layer. The equations of motions of a two layer beam model are derived through Hamilton's principle. The necessary boundary conditions associated with electro mechanical properties of a PZT layer are formulated in the context of dual functions of a PZT layer as an actuator and a sensor. General spectral shape functions of response field and the associated boundary conditions are formulated through equations of motions converted into frequency domain. A detailed spectrum element formulation for composing the dynamic stiffness matrix of a two layer beam model is presented as well. The validity of the proposed spectral element is demonstrated through comparison results with the conventional 2-D FEM and the previously developed spectral elements.

• 항공우주기술
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• 제12권2호
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• pp.48-56
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• 2013

본 연구에서는 다양한 균질화 기법을 통해 섬유강화 복합재료 단일 적층판의 등가탄성계수를 예측을 수행하였다. 섬유강화 복합재료의 등가 탄성계수를 예측하는 해석식 및 준실험식 등 많은 기법들이 제안되어 왔지만 사용대상에 따라 제약이 있거나, 복합재료를 구성하는 섬유나 기지의 종류에 따라 예측결과가 시험결과와 잘 일치하지 않는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서 전산 균질화 기법을 통해 실제 복합재료 형상과 유사한 대표체적 요소를 선정하여 유한요소 모델링을 수행하고, 주기적 경계조건을 부여하여 등가 탄성계수를 예측하였다. 아울러 기존의 예측식 및 시험 결과와 비교하여 그 성능을 검증하였으며, 인공위성 복합재료 패널 구조해석결과에 미치는 영향에 대해 검토하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제18권11호
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• pp.1157-1169
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• 2008

This paper presents spectral element formulation which approximates Lamb wave propagation by PZT transducers bonded on a thin plate. A two layer beam model under 2-D plane strain condition is introduced to simulate high-frequency dynamic responses induced by a piezoelectric (PZT) layer rigidly bonded on a base plate. Mindlin-Herrmann and Timoshenko beam theories are employed to represent the first symmetric and anti-symmetric Lamb wave modes on a base plate, respectively. The Euler-Bernoulli beam theory and 1-D linear piezoelectricity are used to model the electro-mechanical behavior of a PZT layer. The equations of motions of a two layer beam model are derived through Hamilton's principle. The necessary boundary conditions associated with the electro-mechanical properties of a PZT layer are formulated in the context of dual functions of a PZT layer as an actuator and a sensor. General spectral shape functions of response field and the associated boundary conditions are obtained through equations of motions converted into frequency domain. Detailed spectrum element formulation for composing the dynamic stiffness matrix of a two layer beam model is presented as well. The validity of the proposed spectral element is demonstrated through numerical examples.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.23-32
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• 2006

본 연구는 현재의 강도로교가 대규모화, 장지간화 되어가는 경향에 비추어 사용이 증대될 것으로 기대되는 강바닥판교에서 기존에 발생하는 문제를 최소화하여 최적의 강바닥판 시스템을 개발하기 위한 연구의 일부분으로 수행되었다. 이를 위하여 국내외의 여러 가지 종리브 횡리브 연결 상세 중, 유한 요소 해석 결과를 분석하여 국내의 강도로교 상세부 설계지침 상에서 제시하고 있는 폐단면 종리브 표준형태와 유럽에서 널리 사용되고 있는 토끼형(rabbit type) 상세를 대상으로 개선 상세가 적용된 3차원 실물 모형체를 제작하여 정적 및 일정 진폭 피로 실험을 수행하였다. 강바닥판 시스템에서 흔히 나타나는 스켈럽 하부 곡률부에서의 균열이 전혀 발생하지 않은 것으로 보아 내부 다이아프램의 효과가 충분히 검증되었다. 또한 국내형 상세와 유럽형 상세의 경우 피로강도 측면에서는 큰 차이를 보이지 않았으나 용접 끝단의 마무리가 피로강도에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 스캘럽의 형상, 내부 다이아프램 설치 및 완전 용입 용접 등의 효과는 피로강도를 부분적으로 향상시켰지만, 피로강도를 더욱 향상시키기 위해서는 용접의 품질 관리 방안이 강구되어야 할 것으로 판단된다. 실험에서 얻어진 결과는 실제 강바닥 설계를 위한 최적의 상세에 적용시키고자 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.725-735
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• 2007

이 연구에서는 두께가 얇은 강판을 가진 철골-콘크리트 합성기둥에서 강판의 국부 좌굴 강도 및 국부 좌굴 후 강도에 대한 해석적인 연구를 수행하였다. 콘크리트 충전에 의하여 합성기둥에서 판의 국부 좌굴 성능이 향상되는 것을 경계 조건을 조정하여 해석에 반영하였고, 탄성 좌굴 해석을 통해 한계 폭-두께비를 제안하였다. 또한 초기 처짐 및 잔류 응력을 해석에 반영하여, 다양한 폭-두께비에 해당하는 평판의 비선형 유한 요소 해석을 통해 초기 국부 좌굴 강도 및 좌굴 후 강도를 산정하였다. 이러한 비선형 해석 결과를 이용하여 판의 유효 폭을 산정하였고, 유효 폭을 이용한 철골-콘크리트 합성기둥의 최대 압축 내력식을 제안하였다. 제안식에 의한 계산된 값과 기존의 실험결과를 비교함으로서 제안식의 타당성을 검증하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권3호
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• pp.105-112
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• 1992

원자로 내부구조물의 설계시 필요한 동적응답해석을 위하여 각 구조물의 정확한 진동특성을 파악할 필요가 있다. 한국 표준형 원자력발전소를 위하여 설계된 제어봉집합체 보호구조물은 기존의 설계로 부터 많은 설계변경이 있었고, 또 이 구조물은 튜우브와 얇은 판이 사각격자 형태로 이루어져 있고 연결봉에 의해 고정되는 등 매우 복잡한 형태로 구성되어 있어서 해석과 시험에 의한 진동측정 프로그램을 수행할 필요성이 대두되었다. 따라서 본 논문에서는 진동측정 프로그램의 첫 단계로서 범용구조해석코드인 ANSYS를 이용하여 시험전 해석을 수행하였다. 또 자유도의 수와 얇은 판에 있는 구멍 및 연결봉의 pre-load가 구조물의 자유진동수에 미치는 영향을 검토하였다. 이로부터 결정된 유한요소모델에 대하여 모우드해석을 수행하여 구조물의 고유진동수와 모우드형상을 구하였고, 조화운동해석(Harmonic Analysis)을 행하여 주요모우드에 대한 응답을 측정함으로써 추후에 수행될 진동측정 시험조건 즉 응답측정부위, 측정위치의 수, 측정진동수의 범위 및 가진력의 크기 등을 결정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권7호
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• pp.601-611
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• 2007

기계적 체결로 조립된 대부분의 항공기 구조는 볼트나 리벳구멍 가장자리의 부재간 접촉면 또는 체결구멍 부위에서 프레팅 손상을 받게 된다. 이러한 프레팅 부분슬립 경계부위에는 높은 접촉응력이 유발되고 이로 인해 프레팅 피로균열이 조기에 발생되어 피로수명을 현저히 감소시키게 된다. 본 연구는 2024-T351 알루미늄 합금판에 대하여 서로 다른 프레팅 조건하에서 일련의 프레팅 피로실험을 수행하여 역학적 파라미터와 프레팅 접촉조건 변수들과의 정량적 연계성을 검토하였다. 그리고 역학적 파라미터를 기초로 하는 기존의 수명예측 모델의 유효성을 분석하고 수정 적용하였다. 또한 파라미터 변화에 따른 접촉면에서의 응력 및 변형률 변화 거동을 고찰하기 위하여 탄소성 유한요소해석을 통하여 접촉응력을 해석하고 프레팅접촉 파라미터들과 피로균열 발생수명 사이의 관계에 대해 고찰하였다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.149-158
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• 1995

열간압연된 형강은 수직재나 휨재 등으로 사용할 때 파이프나 덕트 등의 설비에 필요한 공간을 확보하기 위해 웨브에 개구부를 두기도 한다. 개구부를 갖는 형강의 웨브는 면내력을 받는 사각형 평판으로 고려하여 좌굴하중을 구하였다. 재하변은 단순지지로 하고 재하변은 직각인 변은 탄성지지단으로 보고 해석하였으며, 국부좌굴에 대한 보강을 위해 개구부 주위(하중 방향과 평행한 두변)에 보강재를 두어 단면 손실에 대한 좌굴하중의 감소를 보강하였다. 본 연구에서는 평판에 대한 고전적인 이론해와 유한요소에 의한 해석해를 비교하여, 해석에 대한 해의 정확성을 검증한 후 개구부의 크기, 보강재의 크기와 탄성지지단의 비틀림 상수의 변화에 대한 효과를 알아보았다. 그 결과 이론해와 해석해의 오차는 0.31%로 상당히 정밀한 해석해를 얻었으며, 비틀림 상수의 크기와 보강재의 크기에 따라 유공 보강판의 효과적인 개구부 크기를 결정하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.867-870
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• 2008

플렛 플레이트 구조시스템은 층고절감, 공기단축, 공간의 가변성 등 많은 장점들을 가지고 있다. 하지만 건물이 고층화 되어감에 따라 일반 RC 기둥을 사용할 경우 기둥의 크기가 과도하게 커지는 단점이 있다. 이러한 이유로 CFT 기둥의 사용이 증가하고 있지만 CFT 기둥-RC 무량판 접합부의 이력거동을 명확하게 규명하기 위한 기존 실험 연구는 국내외적으로 매우 부족한 실정이고 실험연구를 통해서는 한계가 있다. 본 연구에서는 비선형 유한요소해석을 실시하여 접합부의 이력거동을 분석하였다. 해석결과 유효폭 내에 배근되는 철근비가 증가하면 접합부의 모멘트 강도는 증가하지만 연성능력을떨어졌고 중력하중비가 증가할 경우 접합부의 모멘트강도와 연성능력이 모두 감소하였다. 전단머리의 길이가 0.27m 이상인 경우에는 길이가 증가할 때 다른 변수에 비해 접합부의 모멘트 강도와 연성능력에 주는 영향이 상대적으로 작았다. 슬래브두께가 증가할수록 초기강성 및 모멘트 강도가 증가하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권5호
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• pp.347-355
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• 1999

두께 1mm의 얇은 복합적층판의 자유경계단부에서 열응력으로 인해 발생하는 미세손상을 진동거동과 관련된 비파괴평가의 가능성을 연구하였다. 유한요소 열응력해석을 통해 예상되는 손상발생영역을 초음파 C-스캔과 광학현미경을 이용하여 관찰하였다. 사인 스웝시험을 이용한 적증보 시험편의 횡진동 해석결과, 미세한 내부손상으로 인해 고유주파수가 확실히 감소하였으며 감쇠비도 상당히 증가하였다. 길이가 짧은 적층보 시험편과 2차 모드의 공진주파수를 이용하여 얇은 적층판에서 열응력으로 유기된 미세손상을 매우 민감하게 평가할 수 있음을 알았다.