• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제28권6호
• /
• pp.576-582
• /
• 1996

The integrity of reactor vessel support system of the Korean Standard Nuclear Power Plant (KSNPP) is investigated for a postulated reactor vessel closure head drop event. The closure head is disassembled from the reactor vessel during refueling process or general inspection of reactor vessel and internal structures, and carried to proposed location by the head lift rig. A postulated closure head drop event could be anticipated during closure head handling process. The drop event may cause an impact load on the reactor vessel and supporting system. The integrity of the supporting system is directly relevant to that of reactor vessel and reactor internals including fuels. Results derived by elastic impact analysis, linear and non-linear buckling analysis and elasto-plastic stress analysis of the supporting system implied that the integrity of the reactor vessel supporting system is intact for a postulated reactor vessel closure head drop event.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제13권6호
• /
• pp.539-560
• /
• 2012

This study uses an explicit numerical algorithm to evaluate the ultimate load capacity analysis of a unit Strarch frame, accounting for the initial imperfection effects of the stress-erection process. Displacement-based filament beam element and an explicit dynamic relaxation method with kinetic damping are used to achieve the analysis. The section is composed of the finite number of filaments that can be conveniently modeled by various material models. Ramberg-Osgood and bilinear kinematic elastic plastic material models are formulated to analyze the nonlinear material behaviors of filaments. The numerical results obtained in the present study are compared with the results of experiment for stress-erection and buckling of unit Strarch frames.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제20권1호
• /
• pp.147-166
• /
• 2016

The paper presents comprehensive quasi-static stability analysis results for a real funnel-flow cylindrical steel silo composed of horizontally corrugated sheets strengthened by vertical thin-walled column profiles. Linear buckling and non-linear analyses with geometric and material non-linearity were carried out with a perfect and an imperfect silo by taking into account axisymmetric and non-axisymmetric loads imposed by a bulk solid following Eurocode 1. Finite element simulations were carried out with 3 different numerical models (single column on the elastic foundation, 3D silo model with the equivalent orthotropic shell and full 3D silo model with shell elements). Initial imperfections in the form of a first eigen-mode for different wall loads and from 'in-situ' measurements with horizontal different amplitudes were taken into account. The results were compared with Eurocode 3. Some recommendations for the silo dimensioning were elaborated.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권2A호
• /
• pp.391-399
• /
• 2006

정 부모멘트 사이의 효과적인 휨강성분배를 통한 경제적인 단면을 설계하고 하부플랜지의 교축방향 곡선화를 통한 교량의 미를 도모하기 위해, 강플레이트거더 교각부에서 높이가 변하는 복부판을 설계에 종종 반영하고 있다. 이 같은 높이가 변하는 플레이트거더의 전단거동은 일반적인 플레이트거더에 비해 복잡하다. 그러나 관련연구의 부족으로 현행 하중-저항계 수설계규정은 명확한 전단설계기준을 제시하고 있지 못하다. 본 연구에서는 전단력을 받는 높이가 변하는 복부판의 탄성좌굴 및 극한전단거동을 조사하기 위해 다양한 매개변수가 고려된 3차원 유한요소해석이 수행되었으며, 해석결과로부터 높이가 변하는 복부판의 전단강도를 간단하며 합리적으로 산정할 수 있는 전단설계식을 제안하였다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제7권2호
• /
• pp.91-96
• /
• 2007

최근, 복잡해진 도심지의 토지이용률을 향상시키기 위해 원형 강기둥 구조물의 건설이 점차 요구되고 있다. 원형강기둥 구조물은 유효단면적을 감소함과 동시에 내하력 증가 효과를 기대할 수 있다. 그러나 이러한 원형 강기둥 구조물은 지진 및 피로와 같은 반복하중 작용시 국부좌굴 및 대변형 현상이 발생하며 이로 인하여 대상구조물의 성능이 감소된다. 이러한 내하력 감소 현상을 방지하기 위해 최근 원형 강기둥에 환보강재(다이아프램)의 적용을 고려할 수 있다. 수직보강재의 적용으로 인한 좌굴내하력 및 내진성능의 증가효과는 이미 연구된 바 있으나 다이아프램에 관한 연구는 아직 전무한 실정이다. 단조 및 반복하중 작용시 국부좌굴 및 변형을 효과적으로 방지하기 위해서는 원형강교각에 적용된 다이아프램 설치위치가 중요한 역할을 한다. 그러나 설치위치의 변화에 따른 다이아프램의 내진성증 증가효과에 관해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 기하학적, 재료학적 비선형을 고려한 유한요소프로그램을 이용하여 탄소성해석을 수행하였다. 즉, 다이아프램 설치위치를 파라메타로하여 내진성능을 검토하였다. 본 연구에서는 각 해석모델의 내하력 및 에너지 소산효율을 비교함으로서 원형강교각에 적용된 다이아프램에 관한 내진성능을 명확히 하였다.

• Computers and Concrete
• /
• 제34권4호
• /
• pp.447-476
• /
• 2024

The current research proposes an innovative finite element model established within the context of higher-order beam theory to examine the bending and buckling behaviors of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite (FG-CNTRC) beams resting on Winkler-Pasternak elastic foundations. This two-node beam element includes four degrees of freedom per node and achieves inter-element continuity with both C¹ and C⁰ continuities for kinematic variables. The isoparametric coordinate system is implemented to generate the elementary stiffness and geometric matrices as a way to enhance the existing model formulation. The weak variational equilibrium equations are derived from the principle of virtual work. The mechanical properties of FG-CNTRC beams are considered to vary gradually and smoothly over the beam thickness. The current investigation highlights the influence of porosity dispersions through the beam cross-section, which is frequently omitted in previous studies. For this reason, this analysis offers an enhanced comprehension of the mechanical behavior of FG-CNTRC beams under various boundary conditions. Through the comparison of the current results with those published previously, the proposed finite element model demonstrates a high rate of efficiency and accuracy. The estimated results not only refine the precision in the mechanical analysis of FG-CNTRC beams but also offer a comprehensive conceptual model for analyzing the performance of porous composite structures. Moreover, the current results are crucial in various sectors that depend on structural integrity in specific environments.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제50권6호
• /
• pp.705-720
• /
• 2024

Analyzing the collapse behavior of thin-walled steel structures holds significant importance in ensuring their safety and longevity. Geometric imperfections present on the surface of metal materials can diminish both the durability and mechanical integrity of steel shells. These imperfections, encompassing local geometric irregularities and deformations such as holes, cavities, notches, and cracks localized in specific regions of the shell surface, play a pivotal role in the assessment. They can induce stress concentration within the structure, thereby influencing its susceptibility to buckling. The intricate relationship between the buckling behavior of these structures and such imperfections is multifaceted, contingent upon a variety of factors. The buckling analysis of thin-walled steel shell structures, similar to other steel structures, commonly involves the determination of crucial material properties, including elastic modulus, shear modulus, tensile strength, and fracture toughness. An established method involves the emulation of distributed geometric imperfections, utilizing real test specimen data as a basis. This approach allows for the accurate representation and assessment of the diversity and distribution of imperfections encountered in real-world scenarios. Utilizing defect data obtained from actual test samples enhances the model's realism and applicability. The sizes and configurations of these defects are employed as inputs in the modeling process, aiding in the prediction of structural behavior. It's worth noting that there is a dearth of experimental studies addressing the influence of geometric defects on the buckling behavior of cylindrical steel shells. In this particular study, samples featuring geometric imperfections were subjected to experimental buckling tests. These same samples were also modeled using Finite Element Analysis (FEM), with results corroborating the experimental findings. Furthermore, the initial geometrical imperfections were measured using digital image correlation (DIC) techniques. In this way, the response of the test specimens can be estimated accurately by applying the initial imperfections to FE models. After validation of the test results with FEA, a numerical parametric study was conducted to develop more generalized design recommendations for the stainless-steel shell structures with the initial geometric imperfection. While the load-carrying capacity of samples with perfect surfaces was up to 140 kN, the load-carrying capacity of samples with 4 mm defects was around 130 kN. Likewise, while the load carrying capacity of samples with 10 mm defects was around 125 kN, the load carrying capacity of samples with 14 mm defects was measured around 120 kN.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제28권5호
• /
• pp.10-19
• /
• 2024

이 연구에서는 세장판 복부를 가진 H형 보를 보강하는 파형 CFRP 패널의 최적 설계를 목표로 하여 FEM 해석을 수행하였다. 파형 CFRP 패널의 다양한 제원에 따른 좌굴 보강성능을 평가하였으며, 특히 H형 보 복부의 순높이에 따른 수직보강재의 비율이 1차 탄성 좌굴모드의 위치에 미치는 영향을 분석하여 새로운 보강방법을 제안하였다. CFRP 사용량을 최소화하기 위해 부착 각도를 45도로 설정하였다. 나아가, 파형 CFRP 패널의 제원 변화에 따른 매개변수 해석을 수행하여 파형 CFRP 패널의 좌굴 보강성능을 연성지수를 통해 평가하였다. 또한 최대 하중 및 연성지수를 파형 CFRP 패널의 부피와 동시에 고려하여 재료를 효율적으로 사용하고자 하였다. CFRP 적층 수가 2개 또는 3개인 모델이 연성지수가 높고 재료가 효율적으로 사용된다는 것을 확인하였으며, 파형 CFRP 패널의 폭보다는 높이 및 길이에 따라 좌굴 보강성능이 지배적인 영향을 받는다는 것을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제30권2호
• /
• pp.141-154
• /
• 1993

본 논문에서는 주변 단순 지지된, 용접된 편면 보강판의 압축 최종 강도를 구하는 간략한 방법을 제안하고자 한다. 우선, 용접에 의한 변형 및 잔류응력과 같은 초기결함을 간략한 방법으로 추정하고, 이 초기결함이 존재하는 보강판의 붕괴 양식을 가정하여, 각 양식에 대해 최종 강도를 구하고, 여러 붕괴 하중에 때해 최소치를 택함으로 보강판의 붕괴 하중을 얻는다. 보강판이 최종 강도 상태에 달하기까지 붕괴 과정을 다음과 같이 가정한다. (1) 보강판의 전체 좌굴$\rightarrow$보강재의 굽힘에 의한 전체 붕괴 (2) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$판재의 국부 붕괴$\rightarrow$보강재의 전단면 항복에 의한 전체 붕괴 (3) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$보강재의 굽힘에 의한 전체 붕괴 (4) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$판재의 국부 붕괴$\rightarrow$보강재의 비틂 변형(tripping)에 의한 전체 붕괴 붕괴 하중 계산을 위해 Rayleigh-Ritz 법에 기초한 탄소성 대변형 해석을 수행하고, 소성 붕괴선을 가정한 소성 해석을 수행하여 탄성 해석선과 소성 해석선의 교점을 최종 강도로 택한다. 본 방법을 비선형 유한요소법과 비교해 보면 극히 짧은 계산 시간에 양호한 결과를 산출한다는 것을 알 수 있다. 본 방법에 의한 해석 결과를 통해 판재의 국부 거동에 미치는 보강재의 비틂 강성의 효과를 고찰하였고, 보강재의 굽힘에 의한 전체붕괴와 비틂 변형(tripping)에 의한 전체 붕괴의 기준이 되는 보강재의 형상을 제시할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.367-381
• /
• 2007

전력 수요의 증가로 인해 송전철탑의 고용량, 대용량화가 요구되어왔지만 아직 대부분을 차지하고 있는 345kV급 송전철탑에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 현재 해석 설계되고 있는 방식은 2차원 트러스요소를 사용하여 양단은 힌지접합으로 축력만 작용하고 있는 것으로 가정한다. 이러한 방식을 3차원 트러스 요소에 적용하였을 때, 면 외로 작용하는 하중에 대해 무한변위가 발생하는 구조해석적인 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 보다 합리적인 요소 선택을 통한 구조해석 방식을 제안하기 위해 기존의 3차원 트러스요소 모델, 보요소 모델, 주주재와 수평재는 보요소로 모사하고 사재 및 기타 복재는 트러스로 모사한 보-트러스요소 모델 등 세 모델을 실제 설계 시공된 345kV급 송전철탑에 대해 설계하중 내에서 구조해석프로그램을 이용한 정적해석, 자유진동해석, 선형좌굴해석을 수행하였다. 구조해석 결과, 세 모델 모두 축력 및 축응력, 변위에서는 큰 차이가 나타나지 않았으나 보요소모델과 보-트러스요소 모델에서 휨응력의 비율이 축응력에 대해 크게 나타났다. 자유진동해석과 탄성좌굴해석의 결과를 통해 보-트러스요소 모델이 송전철탑 설계 및 해석에 있어서 더 안전측으로 고려될 수 있음을 확인하였다.