• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권4호
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• pp.815-827
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• 2014

Buckling optimization of laminated composite plates is significant as they fail because of buckling under in-plane compressive loading. The plate is usually modeled without cutout so that the buckling strength is found analytically using classical laminate plate theory (CLPT). However in real world applications, the composite plates are modeled with cutouts for getting them assembled and to offer the provisions like windows, doors and control system. Finite element analysis (FEA) is used to analyze the buckling strength of the plate with cutouts and it leads to high computational cost when the plate is optimized. In this article, a genetic algorithm based optimization technique is used to optimize the composite plate with cutout. The computational time is highly reduced by replacing FEA with artificial neural network (ANN). The effectiveness of the proposed method is explored with two numerical examples.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제7권4호
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• pp.377-386
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• 1999

The stress distribution in a symmetrically laminated composite plate subjected to in-plane compression are evaluated using finite element analysis. Six different finite element models are created for the study of stresses in the plate after buckling. Two finite element modelling approaches are adopted to obtain the stress distribution. The first approach starts with a full model of shell elements from which sub-models of solid elements are spin-off The second approach adopts a full model of solid elements at the beginning from which sub-models of solid elements are created. All sub-models have either 1-element thickness or 14-element thickness. Both techniques show high interlaminar direct and shear stresses at the free edges. The study also provides vital information of the distribution of all components of stresses along the unloaded edges in length direction and also in the thickness direction of the plate.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제22권3호
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• pp.331-349
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• 2006

The stresses and deflections in a laminated rectangular plate under thermal vibration are determined by using the moving least squares differential quadrature (MLSDQ) method based on the first order shear deformation theory. The weighting coefficients used in MLSDQ approximation are obtained through a fast computation of the MLS shape functions and their partial derivatives. By using this method, the governing differential equations are transformed into sets of linear homogeneous algebraic equations in terms of the displacement components at each discrete point. Boundary conditions are implemented through discrete grid points by constraining displacements, bending moments and rotations of the plate. Solving this set of algebraic equations yields the displacement components. Then substituting these displacements into the constitutive equation, we obtain the stresses. The approximate solutions for stress and deflection of laminated plate with cross layer under thermal load are obtained. Numerical results show that the MLSDQ method provides rapidly convergent and accurate solutions for calculating the stresses and deflections in a multi-layered plate of cross ply laminate subjected to thermal vibration of sinusoidal temperature including shear deformation with a few grid points.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권3호
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• pp.285-293
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• 2000

나이에 의한 외부의 환경조건의 변화는 이에 적응하려는 척추의 구조적인 변화를 가져온다. 이러한 구조적인 변화는 척추의 biomechanical 거동에 영향을 미칠 것이다. 이러한 구조적인 변화의 효과를 연구하기 위하여, 나이에 의한 척추의 재료 및 기계적인 물성의 변화는 제외되었다. 유한요소법 (finite element method)에 의한 lumbar spine model (L3-L4)에 있어서, Annulus 의 유한요소 모델은 laminate composite elements로서 16개의 layer와 6개의 물성으로 구성되어있다. Spinal stiffness 와 facet reaction은 나이가 들수록 증가했다. 나이가 들수록 inner annulus의 fiber/layer tensile strains, cancellous bone stress 및 end-Plate stress는 감소했다. Fiber/layer compressive strains, facet reaction, ligament reaction and end-plate rigidity는 나이에 의한 척추의 구조적인 변화에 의하여 증가했다. 따라서 나이에 의한 척추의 정상적인 쇠퇴과정에 있어서 척추의 구조적인 변화는 spinal stiffness를 증가 시켜서 척추 및 disc의 지나친 변형을 감소시킬 것이다.

• Composites Research
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• 제14권5호
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• pp.46-53
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• 2001

집중하중을 받는 일방향 보강(singly oriented ply, SOP) 섬유 금속 적층판(fiber metal laminate, FML)의 손상 거동을 음향 방출법(acoustic emission, AE)을 이용하여 연구하였다. 섬유 방향의 영향을 연구하기 위하여 다양한 섬유 방향을 가지는 SOP FML을 제작하였으며, UTM을 이용하여 압입 하중을 가하였다. 압입 시험 시 발생하는 AE신호는 150kH의 공진 주파수를 가지는 AE센서를 이용하여 측정하였으며, 여기에서 발생된 신호를 하중-변위 선도와 비교하였다. SOP FML의 손상 과정은 균열 개시, 균열 전파, 관통에 따라 3구간으로 나누어 겼다. 균열 개시전까지의 AE 신호의 특성으로 보아 미소 균열이 시편의 하부에서 발생하고 이 균열이 시편의 두께 방향으로 전파되어 섬유 분리를 발생시키는 것으로 생각된다. 발생된 균열은 섬유 방향을 따라 성장하였으며, 이 때 60~80dB의 AE신호들이 발생되었다. 관통이 발생할 때는 80~100dB의 고진폭의 AE신호가 나타나 섬유의 파괴가 발생함을 보였으며, 섬유의 방향이 증가할수록 섬유의 파괴가 많이 발생되었다 누적 AE count선도는 FML의 압입 특성을 잘 나타내어 FML의 특성 변호 예측에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.73-74
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• 2010

콘크리트 보의 휨 보강을 위한 FRP 플레이트가 콘크리트 하면에 직접 부착될 경우 콘크리트-FRP 부착경계면에서 대부분 콘크리트 박리파괴에 의한 최종파괴가 주로 발생된다. 본 연구에서는 이들 콘크리트 박리에 의한 취성파괴를 지연시켜 부착 보강재의 수명을 보다 더 연장시키기 위하여 콘크리트와 보강재 접착경계면 사이에 얇은 두께의 중간 삽입재(알루미늄, 티타늄)를 앵커와 에폭시로 부착, 기존의 FRP 플레이트 보강방법 보다 개선된 휨 성능 보강방법에 관한 연구이다. 이를 위하여 본 연구에서는 상대적으로 가격이 저렴한 알루미늄과 재료적 성능이 우수한 티타늄을 중간삽입제로 이용, 콘크리트와 보강재 사이의 부착하였으며 이들의 활용에 따른 휨 연성 개선과 콘크리트 박리파괴 지연에 대한 효과를 측정하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제3권4호
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• pp.439-454
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• 2007

In this paper a damage imaging technique using pre-stack migration is developed using Lamb (guided) wave propagation in composite structures for imaging multi damages by both numerical simulations and experimental studies. In particular, the paper focuses on the experimental study using a finite number of sensors for future practical applications. A composite laminate with a surface-mounted linear piezoelectric ceramic (PZT) disk array is illustrated as an example. Two types of damages, one straight-crack damage and two simulated circular-shaped delamination damage, have been studied. First, Mindlin plate theory is used to model Lamb waves propagating in laminates. The group velocities of flexural waves in the composite laminate are also derived from dispersion relations and validated by experiments. Then the pre-stack migration technique is performed by using a two-dimensional explicit finite difference algorithm to back-propagate the scattered energy to the damages and damages are imaged together with the excitation-time imaging conditions. Stacking these images together deduces the resulting image of damages. Both simulations and experimental results show that the pre-stack migration method is a promising method for damage identification in composite structures.

• Advances in materials Research
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• 제7권2호
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• pp.119-136
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• 2018

In this paper, static and vibration analysis for anti-symmetric cross-ply and angle- ply carbon/glass hybrid laminates rectangular composite plate are presented. In this analysis, the equations of motion for simply supported thick laminated hybrid rectangular plates are derived and obtained through the use of Hamilton's principle. The closed-form solutions of anti-symmetric cross-ply and angle- ply laminates are obtained using Navier solution. The effects of side-to-thickness ratio, aspect ratio, and lamination schemes on the fundamental frequencies loads are investigated. The study concludes that shear deformation laminate theories accurately predict the behavior of composite laminates, whereas the classical laminate theory over predicts natural frequencies. The excellent accuracy of the present analytical solution is confirmed by making some comparisons of the present results with those available in the literature. It can be concluded that the proposed theory is accurate and simple in solving the free vibration behaviors of anti-symmetric cross-ply and angle- ply hybrid laminated composite plates.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.18-23
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• 2009

비선형 동적해석 유한요소 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 속 파편모의탄 충돌에 의한 Kevlar29/Phenolic 복합재 평판의 파손특성을 해석하였다. 적층판과 충격체는 고체요소를 사용하여 이상화하였고, 복합재 층과 층 사이 파손 해석을 위해서는 타이드 브레이크(tied-brake)요소를 사용하였다. 충격체와 복합재 적층판은 면-대-면 소멸 접촉 알고리즘을 사용하였다. 충격체에 의한 파손과 충격체의 관통을 모사하기 위해 응력이 일정한 파손기준식을 만족하면 해당되는 요소의 해당층은 제거된다. 해석 결과는 기존의 시험 결과와의 비교를 통해 검증한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.331-336
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• 2004

This paper is concerned with numerical simulation of hypervelocity impacts(HVIs) of a projectile on laminated composite plate targets using SPH method. A one-parameter visco-plasticity model and damage model is used to describe the HVIs response of composite materials. The numerical simulation was carried out for a steel projectile striking to aluminum plate targets and for an aluminum projectile striking to laminated graphite/epoxy (Gr/Ep) composite plate targets. Through the numerical simulation, comparison with the HVIs response of isotropic materials and composite materials is discussed.