• 대한토목학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.41-49
• /
• 1993

2차원 곡선보요소를 이용하여 대변형효과 및 탄소성거동을 고려한 유한요소법을 제시한다. Total Lagrangian 방법을 적용하며, 보요소는 평면응력요소로부터 유도된다. 또한, 임의의 단면을 갖는 평면뼈대 구조의 탄소성 해석을 수행하기 위하여 layered approach를 사용한다. 비선형 유한요소해석은 하중증분 또는 변위증분법을 적용한다. 본 연구에서 제안한 보요소의 거동과 정확도를 검증하기 위하여, 다른 문헌의 결과와 본 연구의 결과를 비교 분석한 해석예제를 제시한다.

• Composites Research
• /
• 제25권5호
• /
• pp.136-140
• /
• 2012

본 논문에서는 복합재료 IM rod가 적용된 골절부의 세포 분화과정을 모사하기 위해 유한요소해석을 실시하였다. 세포의 골화과정을 해석하기 위해 편향 변형률을 이용한 메카노 규제 이론을 사용하였으며, 반복 계산을 위해 Python 코드를 이용하여 서브루틴을 구현하였다. 치료에 가장 적절한 복합재료 IM rod의 강성을 찾기 위해 직물 탄소섬유/에폭시 복합재료 (WSN3k)의 적층각도를 바꾸어 해석을 실시하였다. 골절부에 가해지는 기계적 자극에 따른 치료효율을 비교하기 위해 두 가지 초기 하중 조건을 적용하였다. 그 결과 치료효율은 강성의 차이보다 하중에 의해 큰 영향을 받았으며, 초기 하중이 몸무게의 10%이고, 적층순서가 $[{\pm}45]_{nT}$일 때 치료효율이 가장 높았다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제35권1호
• /
• pp.77-92
• /
• 2020

The present paper outlined a procedure for geometrically nonlinear dynamic analysis of functionally graded graphene platelets-reinforced (GPLR-FG) nanocomposite cylinder subjected to mechanical shock loading. The governing equation of motion for large deformation problems is derived using meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) method based on total lagrangian approach. In the MLPG method, the radial point interpolation technique is employed to construct the shape functions. A micromechanical model based on the Halpin-Tsai model and rule of mixture is used for formulation the nonlinear functionally graded distribution of GPLs in polymer matrix of composites. Energy dissipation in analyses of the structure responding to dynamic loads is considered using the Rayleigh damping. The Newmark-Newton/Raphson method which is an incremental-iterative approach is implemented to solve the nonlinear dynamic equations. The results of the proposed method for homogenous material are compared with the finite element ones. A very good agreement is achieved between the MLPG and FEM with very fine meshing. In addition, the results have demonstrated that the MLPG method is more effective method compared with the FEM for very large deformation problems due to avoiding mesh distortion issues. Finally, the effect of GPLs distribution on strength, stiffness and dynamic characteristics of the cylinder are discussed in details. The obtained results show that the distribution of GPLs changed the mechanical properties, so a classification of different types and volume fraction exponent is established. Indeed by comparing the obtained results, the best compromise of nanocomposite cylinder is determined in terms of mechanical and dynamic properties for different load patterns. All these applications have shown that the present MLPG method is very effective for geometrically nonlinear analyses of GPLR-FG nanocomposite cylinder because of vanishing mesh distortion issue in large deformation problems. In addition, since in proposed method the distributed nodes are used for discretization the problem domain (rather than the meshing), modeling the functionally graded media yields to more accurate results.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제18권3호
• /
• pp.277-289
• /
• 2005

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수$(E_f)$법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.307-314
• /
• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴해석을 위한 공간프레임의 정식화, 분기경로 추적을 위한 pin-pointing 및 분기경로 전환알고리즘을 기술하고 있다. 복잡한 좌굴 후 거동특성을 파악하기 위한 본 연구의 공간프레임요소는 오일러리안 좌표계에 의한 유한회전이론으로 강체변형을 계산하였고, 굽힘효과가 고려된 보-기둥식을 적용하여 적은 개수의 요소의 사용으로도 정해를 얻을 수 있도록 하였으며, 후좌굴해석과 같은 고도의 비선형해석을 수행하기 위해 기하강성행렬의 모멘트에 대한 영향을 고려하였다. 분기좌굴에 의한 좌굴후 평형상태인 주경로와 분기경로의 pin-pointing 알고리즘으로 특이점을 계산하였으며, 고유치 및 고유모드를 이용한 본 연구의 수치알고리즘에 의해 분기경로를 추적하였다. 분기좌굴 해석예제로 평면프레임, 평면아치 및 공간돔에 대한 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제54권5호
• /
• pp.855-875
• /
• 2015

Many novel materials exhibit a property of different elastic moduli in tension and compression. One such material is graphene, a wonder material, which has the highest strength yet measured. Investigations on buckling problems for structures with different moduli are scarce. To address this new problem, firstly, the nondimensional expression of the relation between offset of neutral axis and deflection curve is derived based on the phased integration method, and then using the energy method, load-deflection relation of the rod is determined; Secondly, based on the improved constitutive model for different moduli, large deformation finite element formulations are developed and combined with the arc-length method, finite element iterative program for rods with different moduli is established to obtain buckling critical loads; Thirdly, material mechanical properties tests of graphite, which is the raw material of graphene, are performed to measure the tensile and compressive elastic moduli, moreover, buckling tests are also conducted to investigate the buckling behavior of this kind of graphite rod. By comparing the calculation results of the energy method and finite element method with those of laboratory tests, the analytical model and finite element numerical model are demonstrated to be accurate and reliable. The results show that it may lead to unsafe results if the classic theory was still adopted to determine the buckling loads of those rods composed of a material having different moduli. The proposed models could provide a novel approach for further investigation of non-linear mechanical behavior for other structures with different moduli.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권12호
• /
• pp.1077-1085
• /
• 2016

선형 롤러베어링은 하중이 크고 정밀성이 요구되는 이송장치를 지지하기 위해 광범위하게 사용되는 기계요소이다. 본 논문에서는 외력을 받는 선형 롤러베어링의 변위를 계산하기 위한 새로운 모델링 방법을 제시하였다. 먼저 LM 블록을 강체로 가정하여 롤러와 LM 블록의 지배방정식을 유도하였고 Newton-Raphson법을 이용해 계산하였다. 롤러와 레이스 사이의 접촉하중은 롤러의 형상을 고려하여 슬라이싱 기법을 이용하여 계산하였다. 강체 LM 블록 모델에 의해 계산된 접촉하중을 활용하여 LM 블록의 구조적 변형을 유한요소 모델로부터 계산하였다. 최종적인 변위는 강체 LM 블록을 가정한 모델로부터 계산된 변위와 LM 블록 구조해석 결과를 조합하여 도출하였다. 제안된 방법에 의한 결과와 베어링 제작 업체 프로그램 결과와의 비교를 통해 제안된 방법을 검증하였다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제9권6호
• /
• pp.505-534
• /
• 2012

The present work deals with second order statistics of post buckling response of piezoelectric laminated composite cylindrical shell panel subjected to hygro-thermo-electro-mechanical loading with random system properties. System parameters such as the material properties, thermal expansion coefficients and lamina plate thickness are assumed to be independent of the temperature and electric field and modeled as random variables. The piezoelectric material is used in the forms of layers surface bonded on the layers of laminated composite shell panel. The mathematical formulation is based on higher order shear deformation shell theory (HSDT) with von-Karman nonlinear kinematics. A efficient $C^0$ nonlinear finite element method based on direct iterative procedure in conjunction with a first order perturbation approach (FOPT) is developed for the implementation of the proposed problems in random environment and is employed to evaluate the second order statistics (mean and variance) of the post buckling load of piezoelectric laminated cylindrical shell panel. Typical numerical results are presented to examine the effect of various environmental conditions, amplitude ratios, electrical voltages, panel side to thickness ratios, aspect ratios, boundary conditions, curvature to side ratios, lamination schemes and types of loadings with random system properties. It is observed that the piezoelectric effect has a significant influence on the stochastic post buckling response of composite shell panel under various loading conditions and some new results are presented to demonstrate the applications of present work. The results obtained using the present solution approach is validated with those results available in the literature and also with independent Monte Carlo Simulation (MCS).

• Smart Structures and Systems
• /
• 제6권5_6호
• /
• pp.579-593
• /
• 2010

Low-power radio frequency (RF) chip transceiver technology and the associated structural health monitoring platforms have matured recently to enable high-rate, lossless transmission of measurement data across large-scale sensor networks. The intrinsic value of these advanced capabilities is the allowance for high-quality, rapid operational modal analysis of in-service structures using distributed accelerometers to experimentally characterize the dynamic response. From the analysis afforded through these dynamic data sets, structural identification techniques can then be utilized to develop a well calibrated finite element (FE) model of the structure for baseline development, extended analytical structural evaluation, and load response assessment. This paper presents a case study in which operational modal analysis is performed on a three-span prestressed reinforced concrete bridge using a wireless sensor network. The low-power wireless platform deployed supported a high-rate, lossless transmission protocol enabling real-time remote acquisition of the vibration response as recorded by twenty-nine accelerometers at a 256 Sps sampling rate. Several instrumentation layouts were utilized to assess the global multi-span response using a stationary sensor array as well as the spatially refined response of a single span using roving sensors and reference-based techniques. Subsequent structural identification using FE modeling and iterative updating through comparison with the experimental analysis is then documented to demonstrate the inherent value in dynamic response measurement across structural systems using high-rate wireless sensor networks.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제1권1호
• /
• pp.21-32
• /
• 1981

최근 구미(歐美) 선진제국(先進諸國)에서는 확률적(確率的)인 개념(槪念)에 의한 한계상태설계법(限界狀態設計法)을 표준시방서(標準示方書)로 도입(導入)하는 경향이 높아지고 있다. 이들 선진국(先進國)에서 채택한 LSD, LRFD, PBLSD 같은 신뢰성설계기준(信賴性設計基準)은 각종(各種) 시공재료(施工材料)에 대한 설계절차(設計節次)를 단순화(單純化)시킬 뿐만아니라 일관성(一貫性)있는 신뢰성(信賴性)을 갖게 하는 능력(能力)을 갖고 있다. 본(本) 연구(硏究)에서는 RC 휨부재(部材)에 대한 이러한 신뢰성설계기준(信賴性設計基準)을 제안(提案)하였다. 이를 위하여 Lind-Hasofer의 불변(不變)2차(次)모멘트 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 반복시행적(反復試行的) 신뢰성해석(信賴性解析) 및 하중(荷重)-저항계수(抵抗係數) 결정(決定)알고리즘을 유도하고, 또한 Cornell의 평균제(平均第)1계이차(階二次)모멘트법(法)을 사용하여 근사적(近似的)으로도 신뢰성(信賴性)을 해석(解析)하여 설계기준(設計基準)을 결정(決定)하도록 하였다. 휨부재(部材)의 저항(抵抗) 및 하중효과(荷重效果)에 대한 불확실양산정(不確實量算定)은 Ellingwood의 하중(荷重) 및 저항불확실량(抵抗不確實量) 해석방법(解析方法)을 따랐다. 현행(現行) 극한강설계시방서(極限强設計示方書) 기준(基準)으로 설계(設計)되는 R.C.휨부재(部材)의 상대적(相對的) 의미(意味)의 안전성수준(安全性水準)을 제안(提案)된 이차(二次)모멘트신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 검토(檢討)하였다. 그리고 우리 현실(現實)을 고려한 ${\beta}_0=4$를 적절한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數)로 간주(看做)하고 이에 대한 저항(抵抗) 및 하중계수(荷重係數)를 제안(提案)된 방법(方法)으로 계산(計算)하였으며, 현행(現行) 극한강설계기준(極限强設計基準)의 안전율(安全率)과 이들 계산(計算)된 계수(係數)를 비교(比較), 분석(分析)하였다. 현행(現行) 시방서(示方書)로 설계(設計)되는 휨부재(部材)의 신뢰성(信賴性) 수준(水準)은 적절(適切)하지 못하며, 현행(現行) 시방서(示方書)에 규정(規定)된 저항(抵抗) 및 하중계수(荷重係數)는 본연구(本硏究)의 신뢰성이론(信賴性理論)으로 유도한 저항(抵抗) 및 하중계수(荷重係數)와 상당히 차이(差異)가 있음을 발견(發見)할 수 있었다.