• 한국농공학회지
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• 제42권6호
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• pp.122-129
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• 2000

The purpose of this study is to investigate both the fundamental and some higher natural frequencies and mode shapes of compressive members resting on the linear elastic foundation. The model of compressive member is based on the classical Bernoulli-Euler beam theory. The differential equation governing free vibrations of such members subjected to an axial load is derived and solved numerically for calculating the natural frequencies and mode shapes. The Improved Euler method is used to integrate the differential equation and the Determinant Search method combined with the Regula-Falsi method to determine the natural frequencies, respectively. In numerical examples, the hinged-hinged, hinged-clamped, clamped-hinged and clamped-clamped end constraints are considered. The convergence analysis is conducted for determining the available step size in the Improved Euler method. The validation of theories developed herein is also conducted by comparing the numerical results between this study and SAP 90. The non-dimensional frequency parameters are presented as the non-dimensional system parameters: section ratio, modulus parameter and load parameter. Also typical mode shapes are presented.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.335-344
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• 2011

곡면의 경계를 가지는 수로에서 비선형 파랑의 상호작용을 모의하기 위한 비정수압 자유수면 모형이 개발되었다. 제안된 모형은 비선형의 3차원 Navier-Stokes 방정식을 곡선좌표 영역에서 계산단계 분리법의 일종인 압력수정법에 의하여 수치적으로 해석된다. 특히, 연직방향으로 변형된 형태의 엇갈린 격자를 이용하여 상대적으로 간단하게 압력방정식과 자유수면 경계조건을 구성하였다. 개발된 모형의 수치해석 정확도는 2차원의 수치 파수조에서 파랑의 비선형 정도에 대하여 5차의 스토스우크스 해석해와 비교하였다. 본 모형의 실제적 적용은 원형의 수로에서 회절과 반사에 의해 변형되는 비선형 파의 변형에 초점을 맞추어 수행하였다. 두개의 파를 중첩한 고비선형의 파에 대한 경우를 제외하고 수치해석 결과는 비선형적인 영향을 고려하지 않은 해석해의 선형적인 중첩과 일치하였다. 두개의 파를 중첩한 고비선형의 파에 대한 모의를 통하여 본 모형은 원형의 수로에서 비선형 군파의 변형에관한 수치적인 모의 가능성을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권2호
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• pp.193-207
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• 2017

In this study, the vibration of an electrostatically actuated micro cantilever beam is analyzed in which a viscoelastic layer covers a portion of the micro beam length. This proposed model is considered as the main element of mass and pollutant micro sensors. The nonlinear motion equation is extracted by means of Hamilton principle, considering nonlinear shortening effect for Euler-Bernoulli beam. The non-linear effects of electrostatic excitation, geometry and inertia have been taken into account. The viscoelastic model is assumed as Kelvin-Voigt model. The motion equation is discretized by Galerkin approach. The linear free vibration mode shapes of non-uniform micro beam i.e. the linear mode shape of the system by considering the geometric and inertia effects of viscoelastic layer, have been employed as comparison function in the process of the motion equation discretization. The discretized equation of motion is solved by the use of multiple scale method of perturbation theory and the results are compared with the results of numerical Runge-Kutta approach. The frequency response variations for different lengths and thicknesses of the viscoelastic layer have been founded. The results indicate that if a constant volume of viscoelastic layer is to be deposited on the micro beam for mass or gas sensor applications, then a modified configuration may be found by using the analysis of this paper.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권3호
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• pp.299-312
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• 2018

In this paper, an extended finite element method is proposed to analyze both geometric and material non-linear behavior of general Functionally Graded Material (FGM) plate-shell type structures. A user defined subroutine (UMAT) is developed and implemented in Abaqus/Standard to study the elastoplastic behavior of the ceramic particle-reinforced metal-matrix FGM plates-shells. The standard quadrilateral 4-nodes shell element with three rotational and three translational degrees of freedom per node, S4, is extended in the present study, to deal with elasto-plastic analysis of geometrically non-linear FGM plate-shell structures. The elastoplastic material properties are assumed to vary smoothly through the thickness of the plate-shell type structures. The nonlinear approach is based on Mori-Tanaka model to underline micromechanics and locally determine the effective FGM properties and self-consistent method of Suquet for the homogenization of the stress-field. The elasto-plastic behavior of the ceramic/metal FGM is assumed to follow Ludwik hardening law. An incremental formulation of the elasto-plastic constitutive relation is developed to predict the tangent operator. In order to to highlight the effectiveness and the accuracy of the present finite element procedure, numerical examples of geometrically non-linear elastoplastic functionally graded plates and shells are presented. The effects of the geometrical parameters and the volume fraction index on nonlinear responses are performed.

• Advances in robotics research
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• 제2권2호
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• pp.151-159
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• 2018

The evolution of bipedal robots was the foundation stone for development of Humanoid robots. The highly complex and non-linear dynamic of human walking made it very difficult for researchers to simulate the gait patterns under different conditions. Simple controllers were developed initially using basic mechanics like Linear Inverted Pendulum (LIP) model and later on advanced into complex control systems with dynamic stability with the help of high accuracy feedback systems and efficient real-time optimization algorithms. This paper illustrates a number of significant mathematical models and controllers developed so far in the field of bipeds and humanoids. The key facts and ideas are extracted and categorized in order to describe it in a comprehensible structure.

• Computers and Concrete
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• 제5권3호
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• pp.261-277
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• 2008

This paper presents methodologies for remaining life prediction of plain concrete structural components considering tension softening effect. Non-linear fracture mechanics principles (NLFM) have been used for crack growth analysis and remaining life prediction. Various tension softening models such as linear, bi-linear, tri-linear, exponential and power curve have been presented with appropriate expressions. A methodology to account for tension softening effects in the computation of SIF and remaining life prediction of concrete structural components has been presented. The tension softening effects has been represented by using any one of the models mentioned above. Numerical studies have been conducted on three point bending concrete structural component under constant amplitude loading. Remaining life has been predicted for different loading cases and for various tension softening models. The predicted values have been compared with the corresponding experimental observations. It is observed that the predicted life using bi-linear model and power curve model is in close agreement with the experimental values. Parametric studies on remaining life prediction have also been conducted by using modified bilinear model. A suitable value for constant of modified bilinear model is suggested based on parametric studies.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.643-651
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• 2008

본 연구에서는 횡방향 언덕-저면의 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 곡선좌표계에 대한 지배방정식을 유도하고, 난류폐합을 위해 Speziale(1987)가 제안한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형을 이용하였다. 개발된 모형의 개수로 흐름에 대한 적용성 및 모형 상수의 민감도를 분석하기 위해 직사각형 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 그 결과 모형상수 $C_D$와 $C_E$는 각각 이차흐름 강도 및 난류의 비등방성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 자유수면에서 발생되는 난류의 비등방성을 정확히 모의할 수 없는 것으로 나타났으나, 전반적인 이차흐름 분포는 비교적 잘 예측하는 것으로 확인되었다. 한편 개발된 모형을 이용하여 횡방향 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하고 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 하상형상의 언덕과 저면에서 발생되는 상향류 및 하향류를 비교적 정확히 예측하는 것으로 나타났으며, 계산된 주흐름방향 평균유속 및 난류구조 역시 기존의 실험 결과와 잘 일치하였다. 그러나 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형은 하상형상의 저면을 향하는 하향류를 과소 산정하는 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.409-416
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• 2019

본 논문에서는 폭발하중을 받는 철근콘크리트 슬래브의 비선형 해석을 위한 개선된 수치 모델을 제안한다. 제안된 모델은 2축 응력 상태를 반영한 등가 강도에 의해 정의된 응력-변형률 관계를 사용하여 응력 상태를 직접 결정하는 변형률 속도 의존 이등방성 구성 모델을 다룬다. 또한, 균열 발생 후 콘크리트와 철근 사이의 부착 슬립이 점차 확대되어 소성힌지 영역으로 집중된다. 2축 응력 상태에서 콘크리트의 균열 방향은 주응력 방향에 따라 달라지므로 이를 고려한 부착 슬립 모델을 해석에 도입하였다. 해석 모델의 검증을 위해 수치해석과 실험결과의 상관관계 연구(correlation studies)가 수행되었다. 해석결과는 재료모델의 2축 거동과 부착 슬립의 영향을 고려하는 것이 해석결과의 정확성 향상에 중요함을 보여주며 제안된 해석 모델이 철근콘크리트 슬래브 부재의 폭발해석에 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권2호
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• pp.61-67
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• 1994

본 수치해석의 목적은 앵글 강부재의 극저사이클과 파괴실험으로부터 얻어진 거동의 재현 및 특히, 부재중에서 사장 심한 응력을 받는 부분에 대한 국소 응력-변형률의 이력과 누적상황을 추적하는 것이다. 이를 위해, 범용 구조해석 프로그램인 MSC/NASTRAN을 이용하여, 재료 및 기하학적 비선형을 고려한 대변형 3차원 유한요소 해석을 행하였다. 해석은 2단계 즉, 해석 I과 II로 나누어 실시하였으며, 본 해석의 전반적인 거동은 실험결과와 매우 잘 일치하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권6호
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• pp.717-737
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• 2021

A theoretical energy-based model to capture the mechanical response of thick woven composite laminates, which are used in such applications as maritime or aerospace, to high-velocity impact was developed. The dependences of the impact phenomenon on material and geometrical parameters were analysed making use of the Vaschy-Buckingham Theorem to provide a non-dimensional framework. The model was divided in three different stages splitting the physical interpretation of the perforation process: a first where different dissipative mechanisms such as compression or shear plugging were considered, a second where a transference of linear momentum was assumed and a third where only friction took place. The model was validated against experimental data along with a 3D finite element model. The numerical simulations were used to validate some of the new hypotheses assumed in the theoretical model to provide a more accurate explanation of the phenomena taking place during a high-velocity impact.