• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권6호
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• pp.729-742
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• 2023

It is a recent attraction to the mechanical scientists to investigate state of wave propagation, buckling and vibration in the sport balls to observe the importance of different parameters on the performance of the players and the quality of game. Therefore, in the present study, we aim to investigate the wave propagation in handball game ball in term of mass of the ball and geometrical parameters wit incorporation of the viscoelastic effects of the ball material into account. In this regard, the ball is modeled using thick shell structure and classical elasticity models is utilized to obtain the equation of motion via Hamilton's principle. The displacement field of the ball model is obtained using first order shear deformation theory. The resultant equations are solved with the aid of generalized differential quadrature method. The results show that mass of the ball and viscoelastic coefficient have considerable influence on the state of wave propagation in the ball shell structure.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.265-275
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• 2010

콘크리트 충전형 합성부재와 콘크리트 피복형 합성부재는 압축하중 상태에서 강재에 의한 콘크리트의 구속효과와 콘크리트에 의한 강재의 국부좌굴에 대한 보강효과를 기대할 수 있는 압축부재이다. 기존의 연구결과를 바탕으로 RC, CFT, CET 압축부재에 대한 응력-변형률 관계와 하중-변위 관계를 철근비와 강재비에 따라 해석하였다. 이후 도출된 해석결과를 실험결과와 비교한 후, 구속효과가 하중과 변위에 미치는 영향을 평가하여 기존의 응력-변형률 관계를 수정하였다. 또한 국외 각국의 설계기준의 설계강도와 비교하여 수정된 응력-변형률 관계 제안식을 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권4호
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• pp.517-530
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• 2022

In re-assessing the Jacket-type fixed steel structures, the current standards often allow the simplicity of corrosion sections using local buckling or equivalent section approach to applying empirical formulae of frame stress and resistance analyses. However, those approaches can lead to significant errors for non-uniform corroded frames in a specific area, including force distribution, stress, and allowable strength of the tubular section, compared to the actual cases. This paper investigates a suitable approach to determine the actual stress on non-uniform corroded tubular frames under compression through the non-linear ABAQUS model by considering the effect of large deformation on the frame axis and the frame section. There are 3 scenarios of interest. In the 1st and 2nd scenarios with simple corrosion cases, the stress ratios using the numerical model and theoretical formulae correspond to the calculation of allowable strength reduction ratios in standards. However, scenario 3, which describes non-uniform corroded sections based on survey data, provides considerable differences in results. Therefore, it proves the reliable and effective results when using this method to analyze the resistance of the actual corroded section in the Jacket platforms.

• Computers and Concrete
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• 제33권5호
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• pp.509-518
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• 2024

In this study, we investigated the effect of shear-key placement on the performance of grouted connections in offshore wind-turbine structures. Considering the challenges of height control during installation, we designed and analyzed three grouted connection configurations. We compared the crack patterns and strain distribution in the shear keys under axial loading. The results indicate that the misalignment of shear keys significantly influences the ultimate load capacity of grouted connections. Notably, when the shear keys were positioned facing each other, the ultimate load decreased by approximately 15%, accompanied by the propagation of irregular cracks in the upper shear keys. Furthermore, the model with 50% misalignment in the shear-key placement exhibited the highest ultimate strength, indicating a more efficient load resistance than the reference model. This indicates that tensile-load-induced cracking and the formation of compressive struts in opposite directions significantly affect the structural integrity of grouted connections. These results demonstrate the importance of considering buckling effects in the design of grouted connections, particularly given the thin and slender nature of the inner sleeves. This study provides valuable insights into the design and analysis of offshore wind-turbine structures, highlighting the need for refined design formulas that account for shifts in shear-key placement and their structural implications.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권3호
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• pp.239-252
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• 2024

Steel plate shear walls (SPSWs) are classified as lateral load-resisting systems. The feasibility of openings in the steel plate is a characteristic of SPSWs. The use of openings in SPSWs can lower the load capacity, stiffness, and energy dissipation. This study proposes a novel form of SPSWs that provides convenient access through openings by combining steel plates and eccentrically braced frames (EBFs). The proposed system also avoids a substantial reduction in the strength and stiffness. Hence, various geometric forms were analyzed through two different structural approaches. Groups 1, 2, and 3 included a steel EBF with a steel plate between the column and EBF in order to improve system performance. In Group 4, the proposed system was evaluated within an SPSW with openings and an EBF on the opening edge. To evaluate the performance of the proposed systems, the nonlinear finite element method (NL-FEM) was employed under cyclic loading. The hysteresis (load-drift) curve, stress contour, stiffness, and damping were evaluated as the structural outputs. The numerical models indicated that local buckling within the middle plate-EBF connection prevented a diagonal tension field. Moreover, in group 4, the EBF and stiffeners on the opening edge enhanced the structural response by approximately 7.5% in comparison with the base SPSW system.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권11호
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• pp.4295-4306
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• 2023

The vibration of fuel rods in axial flow is a universally recognized issue within both engineering and academic communities due to its significant importance in ensuring structural safety. This paper aims to thoroughly investigate the stability and nonlinear vibration of a fuel rod subjected to axial flow in a newly designed high temperature gas cooled reactor. Considering the possible presence of thermal expansion and large deformation in practical scenarios, the thermal effect and geometric nonlinearity are modeled using the von Karman equation. By applying Hamilton's principle, we derive the comprehensive governing equation for this fluid-structure interaction system, which incorporates the quadratic nonlinear stiffness. To establish a connection between the fluid and structure aspects, we utilize the Galerkin method to solve the perturbation potential function, while employing mode expansion techniques associated with the structural analysis. Following convergence and validation analyses, we examine the stability of the structure under various conditions in detail, and also investigate the bifurcation behavior concerning the buckling amplitude and flow velocity. The findings from this research enhance the understanding of the underlying physics governing fuel rod behavior in axial flow under severe yet practical conditions, while providing valuable guidance for reactor design.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.542-550
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• 2020

선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 합금들은 스틸과 비교해서 많은 이점을 가지고 있다. 최근 고강도 알루미늄 합금들은 육상 및 해양에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 특수목적 선박의 선체 외판구조에 많이 이용되고 있고, 교량 구조물에 사용되는 상자 구조물, 그리고 고정식 해양플랫폼의 상부구조에서 소비율이 증가하고 있다. 알루미늄 재료는 스틸보다 1/3의 중량 구성비를 통하여, 구성 중량을 줄이게 하여 연비 절감을 가능하게 한다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하면, 용접가공에 따라 발생하는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물과 비교하면 열전도율이 높아서, 열영향부(heat affected zone, HAZ)가 남아 있어 구조 강도 저하를 가져온다. 본 논문에서는 MIG(Metal inert gas) 용접 때문에 발생하는 열영향부를 고려하고, 종방향 압축 하중에 대한 알루미늄 보강판의 좌굴 및 최종강도 특성을 분석하였다. MIG 용접에 따른 열영향부를 고려한 경우, 좌굴 및 최종강도 모두 감소하며, 열영향부의 범위가 15 mm부터 항복 이후 에너지 소실률이 크게 나타나며, 25 mm 이상부터는 그 차이가 크지 않다. 따라서, 알루미늄 합금재료를 적용한 보강판의 구조 거동을 파악하기 위해서는 열영향부 영향에 대한 검토 및 분석이 중요하다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.61-67
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• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권3호
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• pp.325-330
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• 2012

본 연구에서는 액화천연가스(LNG 즉 Liquefied Natural Gas) 저장탱크의 보강재(stiffener) 설계를 위한 주요 설계인자들의 특성을 파악하고 구조 최적설계를 수행하였다. 보강재가 결합된 LNG 저장탱크의 내조는 외부의 펄라이트(perlite)의 압력에 의해 좌굴되지 않도록 설계되는데, 기존의 보강재 설계방법에서는 펄라이트 압력이 내조 높이에 무관하게 동일하다고 가정하여, 보강재의 과도한 설계를 초래하였다. 본 연구에서는 펄라이트의 물성값에 따른 펄라이트 압력분포의 영향을 살펴보았고, 최적설계를 통해 기존 설계보다 보강재의 재료비용이 15.3% 절감됨을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.659-665
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• 2016

풋월 비탈면 설계 시 해석시간이 짧고, 간편하여 한계평형법을 주로 이용하였으나, 쟁기형태파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 DEM (Distinct Element Method) 해석프로그램인 UDEC을 이용해 수치해석을 수행하여 풋월 비탈면에서 발생되는 쟁기형태파괴에 미치는 영향인자를 분석하였다. 매개변수분석은 암반절리(층면절리, 공액절리, 비탈면의 하단에 위치한 절리)의 구조 및 암반절리상태 등을 변경하여 수행하였으며, 비탈면의 안전율은 강도감소법(Strength Reduction Method)을 이용하여 산정하였다. 수치해석 결과를 통해 쟁기형태파괴는 공액절리(conjugate joint)의 경사각에 주로 의존하고 있음을 확인할 수 있었으며, 층리의 한계간격 및 슬래브의 한계길이가 공액절리의 경사각에 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.