• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.153-160
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• 2008

본 연구에서는 완화된 평형조건을 만족하는 응력함수를 가지는 새로운 3절점 혼합요소를 제안하였다. 전단변형률을 고려한 본 요소는 Hellinger-Reissner 변분이론에 바탕하여 유한요소정식화를 수행하였다. 응력함수는 강체변형모드를 제거하고, 장일치(field consistency) 개념을 이용하여 곡선보의 극한거동에서 가성구속조건들을 억제할 수 있도록 선정하였다. 또한, 3절점 곡선보의 혼합정식화에서 강체변형모드를 제거하면서 동시에 평형방정식을 완전하게 만족하는 응력함수와 응력매개변수를 선정하는 것은 매우 어렵기 때문에 완화된 평형조건을 만족할 수 있는 응력함수를 도입하였다. 해석결과를 통하여, 제안된 3절점 혼합 곡선보요소가 곡선보의 해석에서 세장비와 곡률에 상관없이 매우 빠른 수렴성과 안정적인 거동을 나타냄을 확인할 수 있었으며, 응력분포 계산에 있어서도 기존 혼합요소보다 뛰어난 성능을 보여주었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권4호
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• pp.457-472
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• 2017

The objective of this paper is to investigate the flexural behavior of concrete-filled round-ended steel tubes (CFRTs) under bending. Beam specimens were tested to investigate the mechanical behavior of the CFRTs, including four CFTs with different concrete strengths and steel ratios, and three CFRTs with varied aspect ratios. The load vs. deflection relationships and the failure modes for CFRTs were analyzed in detail. The composite action between the core concrete and steel tube was also discussed and examined based on the experimental results. In addition, ABAQUS program was used to develop the full-scale finite element model and analyze the effect of different parameters on the moment vs. curvature curves of the CFRTs bending about the major and minor axis, respectively. Furthermore, design formulas were proposed to estimate the ultimate moment and the flexural stiffness of the CFRTs, and the simplified theoretical model of the moment vs. curvature curves was also developed. The predicted results showed satisfactory agreement with the experimental and FE results. Finally, the differences of the experimental, FE and predicted results using the existing codes were illustrated.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권1호통권34호
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• pp.47-61
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• 1998

수평곡선 I형교에서는 곡선주형의 초기곡률로 인하여 휨과 비틀림이 서로 연성 되어 복잡한 거동을 하며. 교량전체 거동에 가로보가 미치는 영향이 상당히 크다. 수평곡선 I형교의 거동특성을 파악하기 위해서는 곡선주형과 함께 가로보를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 수평곡선 I형교에 대한 자유진동해석을 위하여 곡선주형을 유한요소 모델링하기 위한 곡선보요소와 가로보를 모델링하기위한 직선보요소를 구성하고, 이들 보요소를 사용한 유한요소 해석 프로그램을 개발한다. 곡선보 요소는 초기곡률과 됨을 고려하기 위하여 박판곡선보 이론에 근거하여 2축 대칭단면을 갖는 I형 곡선보에 대한 유한요소 정식화를 통하여 구성되며, 이때 형상함수는 박판곡선보의 선형 정적 평형방정식의 제차해를 사용한다. 직선보 요소는 됨자유도를 포함하여 절점당 7자유도를 갖는다. 개발한 프로그램에서는 직교좌표계를 사용하여 전체 강성행렬과 전체 질량행렬을 구성하며, 고유치를 구하기 위하여 Gupta의 방법을 사용한다. 기존의 연구결과를 이용하여 구성된 곡선보 요소를 비교검증하고, 수치해석 예제를 통하여 개발한 프로그램의 결과와 쉘요소를 사용하여 범용유한요소해석프로그램으로 수행한 결과를 비교한다.

• 한국해양공학회지
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• 제23권4호
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• pp.91-99
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• 2009

Many longitudinally arranged pipes in ships are subject to considerable displacement loads caused by the hull girder bending of ships and/or thermal loads in some special pipes through which fluids with highly abnormal temperatures are conveyed. As these loads may cause failure in the pipes or their supporting structures, loops have been widely adopted as a measure to prevent such failure, with the idea that they can lower the stress level in a pipe by absorbing some portion of these loads. But since such loops have some negative effects, such as causing extra manufacturing cost and occupying extra space, the number and dimensions of the loops need to be minimized. This research developed design formulas for pipe loops, modeling them as a spring element, for which the axial stiffness is calculated based on the beam theory, incorporating the effects of the curvature of loop corners and the flexibility of the straight portion of the pipe. The accuracy of the proposed design formulas was verified by comparing two results respectively obtained by the proposed formulas and MSC/NASTRAN. The paper ends with a sample application of the proposed formulas showing their efficiency.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.555-562
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• 2014

성능 기반 내진설계를 위해서는 지진후 건물의 사용성과 복원성에 대한 명확한 목표가 필요하다. 이를 위해서는 건물의 구성 재료의 검토가 필요하고, 특히, 부재에 잔류하는 변형을 지표로 사용하는 것은 유용하다. 프리스트레스트 콘크리트는 PC 강재의 원점지향적 성질 덕분에 많이 이용이 될 것으로 생각된다. 이 연구는 PSC 보부재의 잔류 변형을 연구하고 산정하는 것에 목표를 두고 있다. '등가 소성 힌지 길이법'을 바탕으로 위험단면에서의 곡률과 등가 소성 힌지 길이를 이용하여 부재의 변형각을 구하는 식을 유도한다. '분할 요소 해석법'을 통하여 PC강재와 콘크리트 사이의 부착-미끄러짐을 고려하면서 힘의 균형과 변형을 적합 조건을 만족하는 해석값을 도출했다. 잔류 변형률에 영향을 미치는 각종 요인들을 파라미터 스터디를 통하여 잔류 변형률 산정식에 필요한 각종 수치를 결정했다. 그중에서 잔류변형에 많은 영향을 미치는 피크시 등가 소성 힌지 길이, 잔류 변형시 등가 소성 힌지 길이 및 피크시부터 잔류 변형시에 발생하는 위험 단면 위치에서의 곡률 감소량에 대하여 중점적으로 검토를 실시했다. 이 연구 결과를 바탕으로 앞으로 활발한 연구가 진행되기를 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.321-328
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• 2000

본 연구는 유한한 회전의 2차항을 고려한 변위장에 기초하여 변곡률을 가지는 비대칭 박벽곡선보의 해석이론을 제시한다. Vlasov의 가정에 의한 연속체의 선형화된 가상일의 원리로부터 총 포텐셜 에너지를 유도하고, 모든 변위 파라미터와 ？ 함수는 도심에서 정의된다. 절점당 8개의 자유도를 가지는 박벽곡선보 요소의 개발 과정에서 3차 Hermitian 다항식이 형상함수로 이용된다. 본 연구의 타당성과 정확도를 입증하기 위하여, 일축대칭 단면을 갖는 포물선과 타원형상의 곡선보를 선택하여 3차원 자유진동해석과 안정성 해석을 수행한다. 그리고 이 결과를 ABAQUS의 쉘 요소에 의한 것과 비교한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권3호
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• pp.373-393
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• 2014

A finite element model for predicting the entire nonlinear behavior of reinforced high-strength concrete continuous beams is described. The model is based on the moment-curvature relations pre-generated through section analysis, and is formulated utilizing the Timoshenko beam theory. The validity of the model is verified with experimental results of a series of continuous high-strength concrete beam specimens. Some important aspects of behavior of the beams having different tensile reinforcement ratios are evaluated. In addition, a parametric study is carried out on continuous high-strength concrete beams with practical dimensions to examine the effect of tensile reinforcement on the degree of moment redistribution. The analysis shows that the tensile reinforcement in continuous high-strength concrete beams affects significantly the member behavior, namely, the flexural cracking stiffness, flexural ductility, neutral axis depth and redistribution of moments. It is also found that the relation between the tensile reinforcement ratios at critical negative and positive moment regions has great influence on the moment redistribution, while the importance of this factor is neglected in various codes.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.3-10
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• 2002

Recently, arches are used structurally because of their high in-plane stiffness and strength, which result from their ability to transmit most of the applied loading by axial forces actions, so that the bending actions are reduced. On the other hand, the resistances of arches to (out-of-plane,) flexural-torsional behavior depend on the rigidities EI/sub y/, for lateral bending, GJ for Uniform torsion, and EI/sub w/ for warping torsion which are related to axial stress for flexural-torsional behavior. The resistance of an arch to out-of-plane behavior may be reduced by its in-plane curvature, and so it may require significant lateral bracing. Thus. it is supposed that In-plane preloading which cause an axial stress, have an effect on out-of-plane free vibration behavior of arches. Because axial stresses caused increase or decrease out-of-plane stiffness. But study about this substance is insufficient. In this thesis, We will study an effect of preloading on lateral free vibration of arches, using finite element method based on Kang and Yoo's curved beam theory (about curved beam element have 7 degree of freedom including warping) with FORTRAN programming.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6673-6678
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• 2015

최근 빈번히 건설되고 있는 비정형 건축물들은, 개별부재의 수직/수평적 연결방식 에서 벗어나, 외관 및 내부 구성요소들의 단면이 자유롭게 변화되는 곡선의 형태를 띠고 있다. 이러한 구조물의 안정성 평가를 위해서 고전적 방식의 유한요소 해석기법이 적용된 상용프로그램이 사용되고 있으나, 과도한 절점분할 방식 또는 유한요소망(Finite Element Mesh)의 도입으로 인하여 해석시간이 길어지고 사용성 및 해석 정밀도가 낮은 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는, 전술된 문제점을 개선하기 위하여, 임의의 곡률을 가진 단위 부재 및 단위요소에 대한 수학적 해석모형을 활용하여 비정형구조물에 대한 구조안정성 평가를 효과적으로 수행할 수 있는 전후처리 모듈을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 전후처리 모듈은 곡선형 부재의 곡률을 NURBS 제어점을 이용하여 제어할 수 있도록 개발되었으며, 그로 인해 상용프로그램보다 빠른 형상 모델링이 가능하였다. 또한, 자유로운 형상에 대한 시각적 확인이 가능하여 비정형 건축물의 형상과 거동양상의 현실적인 묘사가 가능하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권2호
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• pp.329-337
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• 2000

An investigation has been performed to develop an analysis tool based on a nonlinear beam theory, which can be used to predict the long-term behavior of an artificial hip joint. The nonlinear behav ior of the femur arise from the coupled dependence of the bone density and the mechanical properties on each other. The beam theory together with its numerical algorithm is developed to take into account the nonlinear bone remodeling process of the femur that is long enough to be assumed as a beam. A piecewise linear curve for the bone remodeling rate is used in the bone remodeling theory and the surface area density of bone is modeled as the third order polynomial function of bone density. At each section of the beam, a constant curvature is assumed and the longitudinal strains are also assumed to vary linearly across the section. The Newton-Rhapson iteration method is used to solve the nonlinear equations for each cross section of the bone and a backward method is used to march along the time. The density and the remodeling signal ar, calculated along with time for the various time steps, and the developed beam theory has been verified by comparing with the results of finite element analysis of a remodeling bone with an artificial hip joint of titanium prosthesis subjected to uni-axial loads and pure bending moment. It is concluded that the developed beam theory can be used to predict the long-term behavior of the femur and thus to design the artificial hip prosthesis.