• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.493-500
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• 2004

본 논문에서는 복합재료로 이루어진 원통형 쉘 구조물을 해석모델로 설정하였으며, 좌굴의 링 보강재 보강효과에 대해서 연구하였다. 유한요소법으로 해석을 수행하였으며, 보강재의 요소는 3차원 보요소를 사용하였고, 쉘 요소는 적용성이 뛰어난 평면쉘요소를 사용하였으며, 대체 전단 변형률장을 도입하여 잠김현상을 극복하였다. 본 연구에서 링 보강재는 횡리브(Rib)의 형태이다. 이러한 보강재가 원통형 쉘의 좌굴에 미치는 영향을 고찰하였다. 즉, 보강재의 위치 변화, 보강재의 크기 변화, 쉘의 변장비 변화, 쉘의 지점조건의 변화, 복합재료의 화이버 보강각도 변화 등 다양한 파라미터 연구를 통해서 쉘의 좌굴거동을 분석하였다. 여러가지 설계변수에 대한 보강된 쉘의 거동에 대한 정확한 이해로부터 효율적인 보강설계를 제시하고자 하였으며, 원통형 쉘의 좌굴해석시 좋은 참고자료로 활용할 수 있으리라 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.491-499
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• 2002

직교이방성 적층평판해석을 위해 퇴화 쉘요소에 기초를 둔 p-version 유한요소법이 제안되었다. 이 모델의 비선형 정식화과정에서 기하비선형의 경우 von Karman의 대변형-소변형률 가정을 설명하기 위해 Total Lagrangian 방법이 채택되었으며, 재료비선형의 경우 Huber-Mises의 항복기준과 변형률경화 항복함수에 근거를 둔 Prandtl-Reuss 유동법칙이 사용되었다. 재료모델은 이방성을 표현하는 매개변수에 의해 이방겅재료를 고려할 수 있도록 하였다. 적층평판이론으로는 전단변형 효과를 고려할 수 있는 등가단출이론(ESL Theory)에 기초를 두었기 때문에 두 적층간 계면에서의 전단변형률은 연속이라는 조건을 갖게된다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되었으며 형상함수의 차수는 1차에서 10차까지 변화시킬 수 있다. 또한, Causs-Lobatto 수치적될법을 사용하기 때문에 기존의 가우스 적분점에서 계산되던 응력값은 이 적분법의 적분점이 절점에 위치하므로 절점에서 바로 응력값이 산출되도록 하였다 극한하중 수렴성, 비선형 효과, 소성역의 형상 등의 비교관점을 통해 p-version 유한요소 모델의 적정성을 보이고자 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권4호통권41호
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• pp.373-384
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• 1999

복합재료를 사용한 비등방성 원통형 쉘 구조형식은 단일소재의 재료역학적인 단점을 극복할 수 있다. 본 연구의 목적은 1차전단변형효과가 고려된 비등방성 원통형 쉘을 해석하는 것이다. 전단변형효과가 고려된 원통형 쉘의 거동은 기존의 고전적인 해와 길이-두께비에 따라 상당한 거동의 차이를 보이므로 이러한 전단변형효과의 고찰은 매우 중요하다고 사료된다. 또한 본 연구는 유한요소법에 근간한 상용 공학프로그램인 ANSYS와 본 연구의 프로그램결과를 비교, 검증하였으며, 비등방성 원통형 쉘의 중심각의 변화, 화이버의 보강각도 변화, 탄성계수비의 변화 등에 따른 쉘의 처짐 및 단면력을 분석하였다. 본 논문에서 사용한 유한차분법에 의한 해는 기존의 해석적인 방법으로는 해석하기 어려운 보다 다양하고 복잡한 조건을 갖는 문제에 대하여 보다 정확한 해를 얻을 수 있다. 따라서 본 논문에서 제시한 유한차분법을 이용한 다양한 비등방성 원통형 쉘의 해석결과는 복합 신소재를 사용하는 쉘 구조체의 실용화에 앞서 다양한 기준을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권6호
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• pp.771-791
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• 2018

This paper deals with the low velocity impact response and dynamic stresses of composite sandwich truncated conical shells (STCS) with compressible or incompressible core. Impacts are assumed to occur normally over the top face-sheet and the interaction between the impactor and the structure is simulated using a new equivalent three-degree-of-freedom (TDOF) spring-mass-damper (SMD) model. The displacement fields of core and face sheets are considered by higher order and first order shear deformation theory (FSDT), respectively. Considering continuity boundary conditions between the layers, the motion equations are derived based on Hamilton's principal incorporating the curvature, in-plane stress of the core and the structural damping effects based on Kelvin-Voigt model. In order to obtain the contact force, the displacement histories and the dynamic stresses, the differential quadrature method (DQM) is used. The effects of different parameters such as number of the layers of the face sheets, boundary conditions, semi vertex angle of the cone, impact velocity of impactor, trapezoidal shape and in-plane stresses of the core are examined on the low velocity impact response of STCS. Comparison of the present results with those reported by other researchers, confirms the accuracy of the present method. Numerical results show that increasing the impact velocity of the impactor yields to increases in the maximum contact force and deflection, while the contact duration is decreased. In addition, the normal stresses induced in top layer are higher than bottom layer since the top layer is subjected to impact load. Furthermore, with considering structural damping, the contact force and dynamic deflection decrees.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.79-85
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• 2006

CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) of the advanced composite materials as structural materials for vehicle, has a wide application in light-weigh structural materials of airplanes, ships and automobiles because of high strength and stiffness, However, there is a design variable to be considered in practical application of the laminate composite materials, these materials are vulnerable to transverse impact. This paper is to study the effects of stacking sequence and curvature on the penetration characteristics of composite laminate shell. They are stacked to $[0_3/90_3]S,\;[90_3/0_3]s\;and\;[0_2/90_3/0]s,\;[90_2/0_3/90]s$ and their interlaminar number two and four. They are manufactured to various curvature radius (R=100, 150, 200mm and $\infty$), When the specimen is subjected to transverse impact by a steel ball, the velocity of the steel ball was measured both before and after impact by determing the time for it to pass two ballistics-screen sensors located a known distance apart. The critical penetration energy of specimen A and B with less interfaces were a little higher than those of C and D. As the curvature increases, the critical penetration energy increases linearly because the resistance to the in-plane deformation as well as bending deformation increases, which need higher critical penetration energy. The specimen A and C have higher critical penetration energy than B and D because of different stacking sequences. We examined crack length through a penetration test. For the specimen A with 2interfaces, the longest circumferential direction crack length were observed on the first interface from the impact point. For the specimen B 4-interface, the longest circumferential direction crack length were observed on the second interface from the impact point.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.487-492
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• 2007

The enhancement of the service life of damaged or cracked structures is a major issue for researchers and engineers. The hierarchical void element with the integrals of Legend polynomials is used to characterize the fracture behavior of unpatched crack as well as repaired crack with bonded composite patches by computing the stress intensity factors and stress contours at the crack tip. The numerical approach is based on the v-version degenerate shell element including the theory of anisotropic laminated composites. Since the equivalent single layer approach is adopted in this study, the proposed element is necessary to represent a discontinuous crack part as a continuum body with zero stiffness of materials. Thus the aspect ratio of this element to represent the crack should be extremely slender. The sensitivity of numerical solution with respect to energy release rate, displacement and stress has been tested to show the robustness of hierarchical void element as the aspect ratio is increased up to 2000. The stiffness derivative method and displacement extrapolation method have been applied to calculate the stress intensity factors of Mode I problem.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권8호
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• pp.543-556
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• 2016

본 연구에서는 5 MW 급 대형 풍력터빈 절연커플링의 시험평가 장치를 자체설계 개발하였다. 3 MW 급 대형 풍력터빈용 절연커플링에 대한 공인성능시험평가를 수행하고 시험장치에 대해서는 개발요구도, 장치설계, 기능적 고려사항, 구조진동해석 및 검토 결과를 제시하였다. 본 연구에서 고려한 대형 풍력용 절연커플링 모델과 같이 필라멘트와인딩 공법으로 제작된 두꺼운 유리섬유 복합재 파이프의 경우 shell 요소 기반의 유한요소 해석기법과 두께 효과를 정확하게 모델링 할 수 있는 복합재 적층형 3D solid 모델링 기법의 비교결과를 제시하였다. 또한 다수의 판스프링이 적층된 형태로 제작된 디스크팩 구조에 대한 효과적인 비선형 유한요소 해석기법을 제시하고 시험평가 결과와 비교 검증을 수행하였다.