• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권6호
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• pp.480-486
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• 2021

Magnetoelectric (ME) composite is composed of a piezoelectric material and a magnetostrictive material. Among various ME structures, 2-2 type layered ME composites are anticipated to be used as high-sensitivity magnetic field sensors and energy harvesting devices especially operating at its resonance modes. Rosen type piezoelectric transducer using piezoelectric material is known to amplify a small electrical input voltage to a large electrical output voltage. The output voltage of these Rosen type piezoelectric transducers can be further enhanced by modifying them into ME composite structures. Herein, we fabricated Rosen type ME composites by sandwiching Rosen type PMN-PZT single crystal between two Ni layers and studied their ME coupling. However, the voltage step-up ratio at the resonance frequency was found to be smaller than the value calculated with α_ME value. The ATILA FEA (Finite Elements Analysis) simulation results showed that the position of the nodal point was changed with the presence of a magnetostrictive layer. Thus, while designing a Rosen type ME composite with high performance in a resonant driving situation, it is necessary to optimize the position of the nodal point by optimizing the thickness or length of the magnetostrictive layer.

• Computers and Concrete
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• 제24권1호
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• pp.73-83
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• 2019

Concrete reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars (FRP-RC) has attracted a significant amount of research attention in the last three decades. A limited number of studies, however, have investigated the effect of bond slip on the performance of FRP-RC columns under eccentric loading. Based on previous experimental study, a finite-element model of eccentrically loaded FRP-RC columns was established in this study. The bondslip behavior was modeled by inserting spring elements between FRP bars and concrete. The improved Bertero-Popov-Eligehausen (BPE) bond slip model with the results of existing FRP-RC pullout tests was introduced. The effect of bond slip on the entire compression-bending process of FRP-RC columns was investigated parametrically. The results show that the initial stiffness of bond slip is the most sensitive parameter affecting the compression-bending performance of columns. The peak bond stress and the corresponding peak slip produce a small effect on the maximum loading capacity of columns. The bondslip softening has little effect on the compression-bending performance of columns. The sectional analysis revealed that, as the load eccentricity and the FRP bar diameter increase, the reducing effect of bond slip on the flexural capacity becomes more obvious. With regard to bond slip, the axial-force-bending-moment (P-M) interaction diagrams of columns with different FRP bar diameters show consistent trends. It can be concluded from this study that for columns reinforced with large diameter FRP bars, the flexural capacity of columns at low axial load levels will be seriously overestimated if the bond slip is not considered.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권3호
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• pp.201-215
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• 2019

In this research, the behavior of tube-in-tube BRBs (TiTBRBs) has been investigated. In a typical TiTBRB, the yielding core tube is located inside the outer restraining one to dissipate energy through extensive plastic deformation, while the outer restraining tube remains essentially elastic. With the aid of FE analyses, the monotonic and cyclic behavior of the proposed TiTBRBs have been studied as individual brace elements. Subsequently, a detailed finite element model of a representative single span-single story frame equipped with such a TiTBRB has been constructed and both monotonic and cyclic behavior of the proposed TiTBRBs have been explored under the application of the AISC loading protocol at the braced frame level. With the aid of backbone curves derived from the FE analyses, a simplified frame model has been developed and verified through comparison with the results of the detailed FE model. It has been shown that, the simplified model is capable of predicting closely the cyclic behavior of the TiTBRB frame and hence can be used for design purposes. Considering type of connection detail used in a frame, the TiTBRB member which behave satisfactorily at the brace element level under cyclic loading conditions, may suffer global buckling due to the flexural demand exerted from the frame to the brace member at its ends. The proposed TiTBRB suit tubular members of offshore structures and the application of such TiTBRB in a typical offshore platform has been introduced and studied in a single frame level using detailed FE model.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.37-51
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• 2019

본 연구는 사질토 지반에서 수행되는 콘관입시험의 수치적 모사에 초점을 맞추고 있다. 지반은 한계상태 토질역학을 바탕으로 수정된 한계상태 Mohr Coulomb 소성 모델로 모사하였다. 한계상태 Mohr Coulomb 모델에서 팽창각은 상수가 아닌 현재상태와 한계상태 사이의 위상차의 함수로 표현된다. 수치적으로 콘관입시험은 대변위 해석을 요구하며, 이를 Lagrangian 유한요소법으로 해석하기 위해 관입 유도체 개념을 적용한 축대칭 조건 유한요소법을 이용하였다. 캘리브레이션 챔버에서 수행된 콘관입시험을 한계상태 Mohr Coulomb 모델을 이용하여 본 논문에서 제안된 유한 해석 기법을 적용한 결과, 실험 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.267-275
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• 2022

Non-conforming mesh를 이용해 구조적인 불연속성을 해석 시 요소 내 함수 불연속성과 특이점이 존재하며, 이로 인해 계산의 효율성이 저하된다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 모멘트 피팅법을 응용한 선택적 확장기법(Duster and Allix, 2020)을 토대로 새로운 고효율 확장 기법을 제시하였다. 특히, 적분과정에서의 비효율성에 초점을 두고 두가지 개선 방안을 제안하고 이를 수치 예제를 통해 검증하였다. 첫째로 음함수-모멘트간 효율적 계산을 위해 인공신경망을 도입하였으며, 기존 확장 기법에 비해 해의 정확성이 유지되면서도 효율적인 계산이 가능함을 확인하였다. 더불어, 구조 해석과 형상 표상용 격자를 분리, 낮은 밀도의 구조 해석 격자에서도 정확성이 향상되었음을 보였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권5호
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• pp.563-581
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• 2024

This paper presents a novel finite element model for the free vibration analysis of variable-thickness functionally graded porous (FGP) microplates resting on Pasternak's medium in the hygro-thermal environment. The governing equations are established according to refined higher-order shear deformation plate theory (RPT) in construction with the modified couple stress theory. For the first time, three-node triangular elements with twelve degrees of freedom for each node are developed based on Hermitian interpolation functions to describe the in-plane displacements and transverse displacements of microplates. Two laws of variable thickness of FGP microplates, including the linear law and the nonlinear law in the x-direction are investigated. Effects of thermal and moisture changes on microplates are assumed to vary continuously from the bottom surface to the top surface and only cause tension loads in the plane, which does not change the material's mechanical properties. The numerical results of this work are compared with those of published data to verify the accuracy and reliability of the proposed method. In addition, the parameter study is conducted to explore the effects of geometrical and material properties such as the changing law of the thickness, length-scale parameter, and the parameters of the porosity, temperature, and humidity on the free vibration response of variable thickness FGP microplates. These results can be applied to design of microelectromechanical structures in practice.

• 대한조선학회지
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• 제26권3호
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• pp.51-61
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• 1989

최근(最近)의 배는 에너지 절약(節約)을 도모하기 위하여 프로펠러 회전수(回轉數)의 저속화(低速化)와 더불어 대형화(大型化)되고 있다. 이와 같은 결과(結果)로 선미관(船尾管)의 후부(後部) 베어링에는 집중하중(集中荷重)이 작용(作用)하게 되어 선박(船舶)의 운항능력(運航能力)을 상실할 정도의 대형사고(大型事故)가 일어나고 있는 예(例)가 많다. 이와 관련하여 최근(最近) 유막(油膜)을 고려한 선미관(船尾管) 베어링 해석(解析)에 관(關)한 연구(硏究)가 활발하게 이루워지고 있다. 본(本) 연구(硏究)에서는 지금까지 연구발표(硏究發表)된 유막(油膜)을 고려한 선미관(船尾管) 베어링에 대한 축(軸)의 위치(位置)를 추정(推定)하는 방법(方法)을 수정보완(修正補完)한 새로운 방법(方法)을 제시(提示)하였다. 즉 축계(軸系)에 대해서는 유한요소법(有限要素法)에 의한 삼차원(三次元) 구조해석방법(構造解析方法), 베어링 유막(油膜)은 유한요소법(有限要素法)에 의한 이차원(二次元) 유체역학해석방법(流體力學解析方法), 그리고 축계(軸系)와 베어링 유막간(油膜間)의 준정적(準靜的) 평형점(平衡點)을 구하기 위해서는 최적화(最適化) 기법(技法)이 사용된다. 본(本) 해석방법(解析方法)의 타당성(妥當性) 여부(與否)를 확인(確認)하기 위하여 Vorus 등이 사용(使用)한 시산대상선(試算對象船)에 대한 일련의 수치계산(數値計算)을 수행하고 동(同) 결과(結果)를 Vorus등의 연구 결과와 비교검토(比較檢討)하여 본 결과(結果), 비교적(比較的) 잘 일치(一致)하고 있음을 미루어 보아 본(本) 해석방법(解析方法)의 타당성(妥當性)이 확인(確認)되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.243-248
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• 2022

본 논문에서는 1차원 오일러 보 요소(Euler-Bernoulli Beam Element)를 이용한 회전익기 축계에 대한 중량 최적설계를 수행하였다. 회전 축계의 특성을 고려해 비틀림(Torsion)과 베어링과 같은 축지지 강성 및 플랜지(Flange) 질량을 모두 고려하였고, 동적 안전성 확보를 위해 고유치 해석을 수행하여 임계속도(Critical Speed)와 기어박스로부터 오는 치 변형 가진을 회피할 수 있도록 하였다. 축의 길이는 고정된 상태에서 두께와 반경을 조절하여 중량 최적화를 수행하였으며, 최적화 과정은 2단계로 나누어 진행하였다. 1단계에서는 비틀림 강도를 제약조건으로 하여 중량을 최적화한 후 2단계에서는 축계 안정성 확보 기준(Headquarters, U.S. Army Material Command, 1974)에 따라 축의 비틀림 강도에 대한 제약조건을 만족시키며, 축의 1차 모드가 임계속도를 회피할 수 있도록 축 1차모드와 임계속도의 차이가 최대가 되도록 최적화를 진행하였다. 주어진 1차원 보 요소를 이용하여 최적설계를 한 결과를 3차원 유한요소 모델과 실제 제작된 축게의 시험결과와 비교하여 제안된 방법을 검증하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권3호
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• pp.18-25
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• 2018

액체 추진 우주 발사체의 모드 시험을 대체 혹은 보완할 수 있는 신뢰성 있는 전산 모드 해석 기법의 정립을 위하여 액체 추진제 및 플렌지 조인트의 유한요소 모델링 기법을 정립하였다. 본 연구에서는 추진제 탱크 모델과 발사체 1단 축소 모델에 대하여 MSC.NASTRAN을 이용하여 전산 모드 해석을 수행 후, 모드 시험의 고유 진동수를 비교하여 모델링 및 해석 기법을 검증하였다. 추진제 탱크의 경우 가상질량 기법을 이용하여 액체 추진제를 모델링하였으며, 추진제 탱크의 종 모드 (bell mode)를 잘 예측하였다. 액체 추진제를 포함한 발사체 1단 축소 모델에 대하여, 보정된 재료 물성치와 RBE2 요소를 사용한 플렌지 조인트의 모델링 기법은 각각의 플렌지에서 24개의 볼트 조인트를 사용한 모델에 대하여 10% 이내의 오차의 1차 및 2차 굽힘 모드의 고유 진동수를 적절하게 계산하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2015

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 앵커형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹 석션파일에 대하여 연구하였다. 그룹 석션파일은 이동과 회전이 함께 발생하는 복잡한 지지거동을 보이기 때문에 일반적인 설계법을 적용하기 어렵다. 그러므로, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 그룹 석션파일의 수평방향 지지력을 산정하는 수치 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 파일을 보요소, 주변지반의 저항력을 비선형 스프링으로 모사한다. 본 기법의 적용성을 분석하기 위하여 동일한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 수평방향 하중-변위 곡선을 서로 비교하였다. 비교결과, 제안된 기법이 지지력을 과소평가하고 최대 지지력이 발생하는 변위는 크게 산정하는 것으로 나타났다. 그러므로, 유한요소해석 결과를 실제거동을 모사할 수 있는 정밀해로 가정한 후 개발된 설계 모델링 기법의 결과를 보정할 수 있는 지반저항력 보정계수를 제안하였다.