• Steel and Composite Structures
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• 제25권5호
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• pp.557-569
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• 2017

Moment-thrust-curvatures ($M-P-{\Phi}$ curves) are fundamental quantities for detailed descriptions of basic properties such as stiffness and strength of a section under axial loads required for accurate computation of the deformations of reinforced concrete or composite columns. Currently, the finite-element-based methods adopting small fibers for analyzing a section are commonly used for generating the $M-P-{\Phi}$ curves and they require large amounts of computational time and effort. Further, the conventional numerical procedure using the force-control method might encounter divergence problems under high compression or tension. Therefore, this paper proposes a divergence-free approach, combining the use of the displacement-control and the Quasi-Newton scheme in the incremental-iterative procedure, for generating the $M-P-{\Phi}$ curves of arbitrary sections. An efficient method for computing the strength from concrete components is employed, where the stress integration is executed by layer-based algorithms. For easy modeling of residual stress, cross sections of structural steel components are meshed into fibers for strength resultants. The numerical procedure is elaborated in detail with flowcharts. Finally, extensive validating examples from previously published research are given for verifying the accuracy of the proposed method.

• 열처리공학회지
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• 제14권4호
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• pp.212-219
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• 2001

The fatigue test was carried out to evaluate the fatigue characteristics of fire resistance steel for frame structure and heat affected zone (HAZ) by the one side Gas Metal Arc Welding (GMAW). In this paper, the fatigue crack growth behavior was investigated with the compact tension specimen of base metal and the HAZ according to chemical composition and rolling end temperature, respectively. And the acoustic emission signals obtained from the fatigue test were analyzed by the time-frequency analysis method as a nondestructive evaluation. Main results obtained are summarized as follows; The hardness was appeared softening phenomenon that weld metal and HAZ are lower than that of base metal. Fatigue life of welded specimen was longer than that of base metal. m was 3~4.5 in base metal and 3.8~5.8 in HAZ. The main frequency range of acoustic emission signal analyzed from time-frequency method is different with the range by noise and crack. Also, it could be classified that it was also generated by fracture mechanics of dimple, inclusion etc.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1349-1355
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• 1990

By examining the fatigue deformation properties of 12% Cr rotor steel which has been proved to have high fatigue and creep rupture strength around 600deg. C, authors reviewed major fatigue life prediction models such as Manson, Langer and Morrow equations, and following results were obtained. (1) A simple life prediction model for 12% Cr rotor steel was obtained as follows : DELTA..epsilon.$_{t}$ =2.18+.sigma.$_{u}$ /E+ $N^{-0.065}$+ $e^{0.6}$ $N^{-0.025}$ This equation shows that fatigue life, N, can be easily determined when total strain range, DELTA..epsilon.$_{t}$ and ultimate tensile strength, .sigma.$_{u}$ are known by simple tension test on the given test conditions. (2) Life prediction equation with equivalent maximum stress, DELTA..sigma./2, corresponding maximum strain in one cycle at room temperature is as follows: DELTA..sigma./w=-7.01logN+96.69+96.69

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.148-151
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• 2005

This paper is concerned with the thermo-mechanical behavior and temperature dependent strain rate sensitivity of steel sheet for an auto-body. In order to Identify the temperature dependent strain rate sensitivity of SPRC35R and SPRC45E, uniaxial tension tests are performed with the variation of the strain rates from 0.001/sec to 200/sec, and the variation of environmental temperatures from $-40^{\circ}C\;to\;200^{\circ}C$. The thermo-mechanical response at the quasi-static state is obtained with the static tensile test and at the intermediate strain rate is from the high speed tensile test. The experimental results show that the strain rate sensitivity increases at low temperature and it decreases at high temperature. It means that as the strain rate getting increasing, the variation of flow stress is more sensitive on the temperature. The results also indicates that the material properties of SPRC35R is more depend on the changes of strain rates and temperature than those of SPRC45E.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.221-241
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• 2022

Perfobond rib connectors are widely used in composite structures to achieve the composite action between the steel and the concrete, and empirical expressions for their strength and secant stiffness have been obtained by numerical simulations or push-out tests. Since perfobond connections are generally in an elastic state in the service process and the structural analysis are always based on the elastic properties of the members, the secant stiffness is not applicable for the normal structural analysis. However, the tangent stiffness of perfobond connections has not been introduced in previous studies. Moreover, the perfobond connections are bearing tension and shear force simultaneously when the composite beams subjected to torque or local loads, but the current studies fail to arrive at the elastic stiffness considering the combined effects. To resolve these discrepancies, this paper investigates the initial elastic stiffness of perfobond connections under combined forces. The calculation method for the elastic stiffness of perfobond connections is analyzed, and the contributions of the perfobond rib, the perforating rebar and the concrete dowel are investigated. A finite element method was verified with a high value of correlation for the test results. Afterwards, parametric studies are carried out using the reliable finite element analysis to explore the trends of several factors. Empirical equations for predicting the initial elastic stiffness of perfobond connections are proposed by the numerical regression of the data extracted by parametric studies. The equations agree well with finite element analysis and test results, which indicates that the proposed empirical equations reflect a high accuracy for predicting the initial elastic stiffness of perfobond connections.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.769-780
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• 2004

본 논문의 목적은 인장용 연결 플레이트를 갖는 냉간성형 각형강관 갭 N형 접합부의 실험연구를 통하여 접합부 거동을 평가하는데 있다. 실험을 위한 주요 변수로는 주관의 폭두께비, 주관에 대한 지관의 폭의 비, 편심비, 압축지관 형상, 지관의 각도, 주관 상부 플랜지면 보강 등이 있다. 이와 같은 변수들로 구성된 갭 N형 접합부에 대한 내력 및 파괴모드 등에 대하여 실험을 통해 고찰하고자 한다. 실험결과, 갭 N형 접합부는 폭비에 관계없이 접합부의 인장측 변위가 선행하여 접합부의 내력이 결정되었으며, 접합부 파괴는 접합된 주관면의 찢어짐 파괴모드로 결정되었다. 인장 및 압축측 폭비(${\beta}$)가 클수록 주관 폭두께비가 작을수록 접합부의 항복하중 및 최대하중은 선형으로 상승하는 것으로 나타났다. 주관의 폭두께비($2{\gamma}$)가 작을수록 접합부의 내력비교 곡선은 급격히 상승함을 알 수 있다. 인장용 연결 플레이트를 갖는 갭 N형 접합부에 대하여 변수에 따른 접합부의 하중, 초기강성, 연성능력 및 파괴모드 변화 등에 대한 결과에 대해서도 정리하여 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.717-726
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• 2007

일반 강도의 철근을 고강도콘크리트 구조물에 사용하는 경우, 고강도콘크리트의 취성을 보완하고 그 성능을 십분 활용하기 위해서는 많은 양의 철근이 요구된다. 이는 곧 철근의 과밀 배근이나 자중의 증가와 같은 구조, 시공상의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 고강도콘크리트 부재에 적합한 새로운 보강 재료 혹은 공법이 필요한 것이다. 이에 본 연구에서는 100 MPa의 고강도콘크리트를 사용하여 4개의 실물크기 보 시험체를 제작하고, 전단보강재를 달리하여 전단 거동에 대한 효과를 관찰하기 위해 실험을 수행하였다. 4개의 시험체는 각각 일반 철근, 고장력 철근, 헤디드 바, CFRP 바를 전단 스터럽으로 사용하였으며, 이 중 2개의 시험체에는 강섬유를 콘크리트에 혼입하여 그 효과를 관찰하였다. 고장력 철근의 사용은 전단철근에 의한 전단력과 부착력의 증가로 인해 전반적인 전단 성능의 향상을 가져왔다. 헤디드 바로 전단 보강된 부재의 경우에도 헤디드 바의 상당히 높은 정착강도로 인해서 우수한 전단 거동을 보였다. 하지만 본 실험에서 사용된 CFRP 바의 경우, 부착력이 매우 떨어져 전단보강재로서 적합하지 못한 것으로 나타났다. 강섬유 보강 콘크리트를 통해 부재의 연성 및 균열 제어 능력이 향상되었다.

• Computers and Concrete
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• 제15권6호
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• pp.951-972
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• 2015

The focus of the present study is to investigate both local and global behaviour of a precast concrete sandwich panel. The selected prototype consists of two reinforced concrete layers coupled by a system of cold-drawn steel profiles and one intermediate layer of insulating material. High-definition nonlinear finite element (FE) models, based on 3D brick and 2D interface elements, are used to assess the capacity of this technology under shear, tension and compression. Geometrical nonlinearities are accounted via large displacement-large strain formulation, whilst material nonlinearities are included, in the series of simulations, by means of Von Mises yielding criterion for steel elements and a classical total strain crack model for concrete; a bond-slip constitutive law is additionally adopted to reproduce steel profile-concrete layer interaction. First, constitutive models are calibrated on the basis of preliminary pull and pull-out tests for steel and concrete, respectively. Geometrically and materially nonlinear FE simulations are performed, in compliance with experimental tests, to validate the proposed modeling approach and characterize shear, compressive and tensile response of this system, in terms of global capacity curves and local stress/strain distributions. Based on these experimental and numerical data, the structural performance is then quantified under various loading conditions, aimed to reproduce the behaviour of this solution during production, transport, construction and service conditions.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.169-180
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• 2017

본 연구에서는 국내 소규모 철골조 건축물에서 실제 시공된 보-기둥 약축 접합부에 대한 현황조사를 바탕으로 시공성을 향상시킨 약축접합부 상세를 제안하였으며, 제안된 약축접합부에 대한 반복가력 실험을 통해 접합부 내진성능을 평가하였다. 실험변수는 보-기둥 접합부에 사용된 볼트의 개수이다. 실험결과, 본 연구에서 제안하고 있는 보-기둥 약축 접합부의 거동은 수평 스티프너에 연결되는 고력볼트의 개수의 의해 결정되는 것으로 나타났다. 접합부에 4개 이상의 볼트접합이 사용될 경우 현행 기준에서 요구하는 부분 강접합 요구조건을 만족시키는 것으로 나타났다. 모든 실험체는 플랜지 연결플레이트의 연단쪽 보 플랜지 볼트 구멍 주위에서 국부적인 지압파괴와 파단 등이 발생하였다. 하지만, 웨브 높이와 플랜지 폭이 작은 기둥을 사용할 경우, 접합부에 사용되는 고력볼트의 개수가 제한적으로 사용되어야 할 것으로 판단되므로 향후 이 부분에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.27-33
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• 2010

본 연구에서는 2,000 kN 용량의 actuator를 이용, 12 m 경간의 실물 크기로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 보의 구조성능 평가를 위한 실험을 수행하였다. 보의 양 단에는 접합을 위한 강판을 매립하였으며 시험체는 별도로 제작된 철골 보에 고력볼트접합 방식으로 세팅되었다. 프리스트레스트 콘크리트와 슬래브 콘크리트의 설계기준강도는 각각 50 MPa와 24 MPa이며, 인장 철근으로 사용된 2-HD25 철근은 매립강판의 구성요소 중 하나인 수직강판에 용접하였다. 실험은 변위제어법에 의하여 수행되었으며 10 mm의 변위를 증가시키며 loading과 unloading을 반복적으로 가력하였다. 실험결과를 살펴보면, 탄성거동구간에서는 약 88.34%, 비탄성거동구간에서는 약 86.97% 그리고 소성거동구간에서는 약 66.83%의 프리스트레싱에 의한 변위복원능력을 나타냄을 알 수 있었다.