• 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.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.855-859
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• 2004

We develop a new four-node flat shell element which is accurate, efficient, and suitable to be used on general purpose. The new element has a hybrid Trefftz element with drilling degrees of freedom as a membrane part. We define the two independent displacement field: the internal displacement field that satisfies governing equations in the domain a priori and the boundary displacement field that is usually used as a conventional finite element method. The hybrid Trefftz variational formulation connects these two displacement fields on the boundary of the domain. To add drilling degrees of freedom, we introduce the Allman's quadratic displacement field to the boundary displacement field. As a result, our flat shell element has 6 degrees of freedom per a node. We also use the well-known DKMQ plate bending element for the plate part of the proposed element. The DKMQ element satisfies Mindlin-Reissner‘s plate theory along the edge of the element and gives proper behavior regardless of the thickness. A series of numerical experiments shows that the performance of the new element such as accuracy, rate of convergence, robustness to mesh quality, and so on.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.447-455
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• 2006

순수변위 비선형 4절점 쉘요소의 정식화를 제안하여 철근 콘크리트, 강재및 복합재료등 범용 목적의 구조물의 해석에 적합하도록 하였다. 기하강성의 정식은 2차 운동역학적 관계를 이용하여 쉘이 중립면에서 정의되었고 이러한 기하강성은 면내응력, 휨 모멘트와 수직 전단력의 형태로 구성되어 두꺼운 판 및 쉘의 해석에 효과적이다. 가정된 자연 변형률 방법을 사용하여 전단잠김 문제를 제거한 복합 쉘 요소는 얇은 판및 쉘의 경우에도 정확한 해를 구할 수 있다. 콘크리트 경우 소성이론 및 탄소성 파괴역학에 근거한 비탄성 해석이 가능하며 강재경우 폰미스의 항복이론과 이바노브의 항복이론을 이용한 소성해석이 가능하다. 복합 재료의 수직전단 강성 행렬은 평형방정식으로부터 유도하여 구성하였다. 본 연구에서 제안한 쉘 요소는 해석 예제들이 참고문헌과 잘 일치하여 정확성이 입증되었으며 범용목적의 박판구조 해석에 적합한 것으로 사료 되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권3호
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• pp.299-312
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• 2018

In this paper, an extended finite element method is proposed to analyze both geometric and material non-linear behavior of general Functionally Graded Material (FGM) plate-shell type structures. A user defined subroutine (UMAT) is developed and implemented in Abaqus/Standard to study the elastoplastic behavior of the ceramic particle-reinforced metal-matrix FGM plates-shells. The standard quadrilateral 4-nodes shell element with three rotational and three translational degrees of freedom per node, S4, is extended in the present study, to deal with elasto-plastic analysis of geometrically non-linear FGM plate-shell structures. The elastoplastic material properties are assumed to vary smoothly through the thickness of the plate-shell type structures. The nonlinear approach is based on Mori-Tanaka model to underline micromechanics and locally determine the effective FGM properties and self-consistent method of Suquet for the homogenization of the stress-field. The elasto-plastic behavior of the ceramic/metal FGM is assumed to follow Ludwik hardening law. An incremental formulation of the elasto-plastic constitutive relation is developed to predict the tangent operator. In order to to highlight the effectiveness and the accuracy of the present finite element procedure, numerical examples of geometrically non-linear elastoplastic functionally graded plates and shells are presented. The effects of the geometrical parameters and the volume fraction index on nonlinear responses are performed.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.151-160
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• 2004

본 연구에서는 서브디비전 방법 중 루프 서브디비전 방법을 이용하여 초기의 데이터 값으로부터 몇 번의 서브디비전 과정을 거쳤을 때, 초기 데이터 점이 극한곡면 위에 있도록 곡면 재생성 방법을 구현하였으며, n번 서브디비전을 수행한 곡면의 정확도를 곡률과 좌표값의 상대오차로 평가하였다. 또한 절의 전반변형을 표현할 수 있는 일차 전단변형 루프 서브디비전 유한요소를 개발하였다. 새롭게 개발된 요소는 한 개의 절점에서 6개의 자유도를 가지고 전반 변형효과를 포함하는 일반화된 요소인데, 기저함수로 4차 박스-스플라인함수가 사용되었다. 평가 수치예제를 통해 서브디비전 꿸 요소의 성능을 평가/검증하였다. 본 연구에서 개발된 서브디비전 요소는 다중해상도 해석과 기하학적 모델링에 널리 사용될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.129-138
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• 2004

본 연구는 현장 계측 실험에 의하여 주행 차량하중을 받는 2경간 P.S.C. 박스형 교량의 동적 해석을 수행하였다. 본 연구에서 적용한 이동하중은 차량 속도의 증가에 대해 주행하중, 급제동하중, 연행하중, 역주행하중, 역 주행 충격하중 등으로 분류하여 실험을 행하였다. 각 주행 하중에 대해 박스 거더 단면에서의 계측위치를 달리하여 동적 거동의 변화 및 특성을 살펴보았으며, 절점당 6개의 자유도를 갖는 4절점 쉘요소를 이용한 유한요소 해석 프로그램을 개발하고 수치해석을 하여 실험결과와 비교 분석하였다. 박스 거더의 동적 거동은 주행하중에 의한 응답보다 급제동이나 역주행 충격하중에 의한 응답이 더 크게 나왔으며 수치해석 결과는 기존의 1차원 보요소를 사용하여 해석한 결과보다 실험값에 근접함을 보였다.