• 대한기계학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.643-652
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• 1989

본 연구에서는 저자들에 의해 개발된 보와 판의 동적 유한 요소법으로 보형상을 지닌 적층 복합재의 형상비(길이/폭)와 적층 형태의 변화에 따른 충격 해석시 어느 이론의 결과가 더욱 적합한지에 대한 타당성 여부를 검토하고자 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권1호
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• pp.1-17
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• 2022

The free and forced nonlinear dynamic behaviors of Porous Functionally Graded Material (PFGM) plates are examined by means of a High-Order Implicit Algorithm (HOIA). The formulation is developed using the Third-order Shear Deformation Theory (TSDT). Unlike previous works, the formulation is written without resorting to any homogenization technique neither rule of mixture nor considering FGM as a laminated composite, and the distribution of the porosity is assumed to be gradually variable through the thickness of the PFGM plates. Using the Hamilton principle, we establish the governing equations of motion. The Finite Element Method (FEM) is used to compute approximations of the resulting equations; FEM is adopted using a four-node quadrilateral finite element with seven Degrees Of Freedom (DOF) per node. Nonlinear equations are solved by a HOIA. The accuracy and the performance of the proposed approach are verified by presenting comparisons with literature results for vibration natural frequencies and dynamic response of PFGM plates under external loading. The influences of porosity volume fraction, porosity distribution, slenderness ratio and other parameters on the vibrations of PFGM plate are explored. The results demonstrate the significant impact of different physical and geometrical parameters on the vibration behavior of the PFGM plate.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제27권4호
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• pp.457-475
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• 2007

Analysis of transverse stresses at layer interfaces in a composite laminate has always been a challenging task. Composite structures possess highly irregular material properties at layer interfaces, which cause high shear stresses. Classical Plate Theory and First Order Shear Deformation Theory (FSDT) use post computing to calculate transverse stresses. This paper presents Reissner Mixed Variational Theorem (RMVT) based finite element model to carry out layer-wise analysis of composite laminates. Selective integration scheme has been used. The formulation has been validated by solving numerical examples and comparing the results with those published in the literature.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권5호
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• pp.649-662
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• 2018

In this study, based on the three-dimensional theory of elasticity, free vibration characteristics of sandwich sectorial plates with multiwalled carbon nanotube-(MWCNT)-reinforced composite core are considered. Modified Halpin-Tsai equation is used to evaluate the Young's modulus of the MWCNT/epoxy composite samples by the incorporation of an orientation as well as an exponential shape factor in the equation. The exponential shape factor modifies the Halpin-Tsai equation from expressing a straight line to a nonlinear one in the MWCNTs wt% range considered. In this paper, free vibration of thick functionally graded sandwich annular sectorial plates with simply supported radial edges and different circular edge conditions including simply supported-clamped, clamped-clamped, and free-clamped is investigated. A semi-analytical approach composed of two-dimensional differential quadrature method and series solution are adopted to solve the equations of motion. The material properties change continuously through the core thickness of the plate, which can vary according to a power-law, exponentially, or any other formulations in this direction. This study serves as a benchmark for assessing the validity of numerical methods or two-dimensional theories used to analysis of laminated sectorial plates.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.375-387
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• 2004

팻취 보강된 철근콘크리트 구조물 해석을 위한 p-version 비선형 유한요소 모델이 제시되었다. 이방성 적층평판이론에 기초를 둔 제안된 모델은 Total Lagrangian기법에 기초한 von Karman의 대변형-소변형률 이론과 증분소성이론(incremental theory of plasticity)을 적용하였다. 콘크리트의 경화법칙(hardening rule)과 그에 따른 파괴기준을 고려하고, 단부 계면 층분리 모델(plate-end interfacial debonding model) 즉, 보강판 끝 부분에서의 콘크리트 탈락에 대한 기준으로서 Oehlers Model과 Raoof and Zhang Model을 사용하였다. 콘크리트는 두께 방향으로 층상화기법(layered model)이 이용되며, 철근과 보강판은 환산층(smeared reinforcing layer)으로 계산되도록 하였다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되며, 절점에서의 응력값 산출을 위해 Gauss Lobatto 수치적분법을 사용하였다. 본 연구의 목적은 p-version 유한요소법을 사용하여 RC구조물에 대한 수피해의 정확도 및 모델의 단순성을 높인 수 있도록 하였다. 따라서, 철근과 콘크리트모델에 대한 이론적 근거는 기존의 연구문헌에 근거를 두었으며, 수치해석의 적정성은 팻취 보강된 RC보와 슬래브에 대한 문헌의 실험치 및 해석치와 비교 분석되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.267-275
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• 2009

이 논문에서는 복합재료 적층판 해석을 위해 등가단층요소와 부분-선형 층별 적층요소를 서로 연계시킨 결합요소를 제안하였다. 등가단층요소는 퇴화 쉘요소에 의해 정식화되었으며, 반면에 부분-선형 층별요소의 경우 면내변위는 부분적 선형변화로, 두께방향으로의 면외변위는 일정하다고 가정하였다. 제안된 유한요소모델은 p-수렴방식에 기초를 두고 있다. 변위장 보간을 위해 적분형 르장드르 다항식이, 수치적분을 수행하기 위해서는 가우스-로바토 적분을 각각 채택하였다. 이 연구에서는 주로 p-수렴 결합요소의 검증을 위해 다양한 형태의 유한요소 다중모델에 대해 안정된 수치해석값을 보여주는 지에 초점을 두었다. 채택한 예제는 정해를 쉽게 알고 있는 단순한 문제로 인장력을 받는 평판 또는 연직하중을 받는 캔틸레버보에 적용하여 제안된 요소의 성능을 평가하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제7권2호
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• pp.44-56
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• 1993

본 연구는 강구에 의한 충격을 받는 유리/에폭시 적층복합판의 충격 응답 및 파동 전파 특성을 연구하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 고차전 다변형이론에 기초한 동적 유한요소해석을 행하였으며, 저속 및 고속 충격 실험을 행하였다. 동적 유한요소해석으로 부터 접촉력의 변화와 강구의 반발 속도 그리고 충격에 의한 변형률 응답을 구하였다. 변형률 응답은 충격 실험의 결과와 비교 하였다. 또한 고속 충격 실험의 결과로 부터 파동전파 속도를 계산하여 파동 전파 이론에 의한 결과와 비교 검토하였다. 그 결과, 충격 실험에서 구한 변형률 응답은 동적 유한요소해석에 의한 결과의 경향과 잘 일치하였으며, 충격 속도의 증가에 따른 최대접촉력의 증가율은 판의 크기가 클수록 증가하였다. 그리고 파동 전파 속도는 구 결과가 잘 일치하였으며, 접촉시간에 의한 영향으로 강구의 크기가 클 수록 빠르게 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.295-303
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• 2004

본 연구에서는 등방성 및 복합적층판 해석을 위해 추가변형률을 갖는 개선된 4절점 Reissner-Mindlin 평판휨요소를 제안하였다. 전단잠김현상과 가상적인 제로에너지모드를 제거하기 위해 비적합 변위모드와 Bubble 함수식에 근거한 새로운 형태의 전단변형률을 추가함으로써 횡방향 전단거동을 개선하였다. Andelfinger와 Ramm(1993)이 제시한 기본적인 추가변형률은 면내거동을 개선시키고자 그대로 적용하였다. 1차전단변형이론에 근거한 새로 개발된 4절점 평판요소를 '14EASP'라 명하였다. 14EASP 유한요소의 특징과 성능을 평가하고자 몇가지의 수치해석예제를 적용하였으며, 다른 유한요소 및 해석적인 해와 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 14EASP는 보다 안정적이고, 수렴성이 빠르며, 특히 요소형상이 왜곡된 경우에도 정확한 결과를 도출하였다.

• Advances in nano research
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• 제12권2호
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• pp.117-137
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• 2022

Effect of thickness stretching on free vibration, bending and buckling behavior of carbon nanotubes reinforced composite (CNTRC) laminated nanoplates rested on new variable elastic foundation is investigated in this paper using a developed four-unknown quasi-3D higher-order shear deformation theory (HSDT). The key feature of this theoretical formulation is that, in addition to considering the thickness stretching effect, the number of unknowns of the displacement field is reduced to four, and which is more than five in the other models. Two new forms of CNTs reinforcement distribution are proposed and analyzed based on cosine functions. By considering the higher-order nonlocal strain gradient theory, microstructure and length scale influences are included. Variational method is developed to derive the governing equation and Galerkin method is employed to derive an analytical solution of governing equilibrium equations. Two-dimensional variable Winkler elastic foundation is suggested in this study for the first time. A parametric study is executed to determine the impact of the reinforcement patterns, nonlocal parameter, length scale parameter, side-t-thickness ratio and aspect ratio, elastic foundation and various boundary conditions on bending, buckling and free vibration responses of the CNTRC plate.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.240-244
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• 2005

In this study a simple model is developed that predicts impact damage in a composite laminate using an analytical model. The model uses a non-linear approximation method (Rayleigh-Ritz) and the large deflection plate theory to predict the number of failed plies and damage area in a quasi-isotropic composite circular plate (axisymmetric problem) due to a point impact load at its centre. It is assumed that the deformation due to a static transverse load is similar to that occurred in a low velocity impact. It is found that the model, despite its simplicity, is in good agreement with FEM predictions and experimental data for the deflection of the composite plate and gives a good estimate of the number of failed plies due to fibre breakage. The predicted damage zone could be used with a fracture mechanics model developed by the second investigator and co-workers to calculate the compression after impact strength of such laminates. This approach could save significant running time when compared to FEM solutions.