• 항공우주시스템공학회지
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• 제2권1호
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• pp.7-12
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• 2008

The three-dimensional finite element modeling of a composite rotor blade is very hard and requires much computation effort. The efficient method to model a composite beam is necessary for the dynamic and aeroelastic analyses of rotor blades. In this study, the beam modeling method of a composite rotor blade is studied using VABS. The computer program, VABS (Variational Asymptotic Beam Section Analysis), uses the variational asymptotic method to split a 3-D nonlinear elasticity problem into 2-D cross-sectional analysis and 1-D nonlinear beam problem. The VABS can produce the sectional stiffness coefficients of composite rotor blades with various cross section and initial twist/curvatures, and recover the original 3-D distribution of displacement/strain/stress fields. The results of various cross section beams show that VABS gives us the accurate results comparared to commercial codes and does not need much computation effort. It can be concluded that VABS provides the efficient method to establish the FE model of a composite rotor blade.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.237-249
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• 2002

파괴 이전 상태의 낮은 변형률 수준 하에서 정확한 지반 변형 거동 예측을 위해서는 흙의 비선형성과 이방성을 함께 고려해야 한다. 본 연구에서는 Ramberg-Osgood 식을 이용하여 흙의 비선형성을 모사하고 직교이방성을 도입하여 흙의 이방성을 구현한 새로운 모델을 개발하였다. 새롭게 개발한 비선형 이방성 모델을 여러 비교 대상 모델과 함께 간단한 경계치 문제와 원형 기초 문제에 적용하였다. 그 결과 이방성을 나타내는 탄성계수비가 체적 계수, 정지 토압계수, 그리고 유효 응력 경로에 큰 영향을 미치는 사실을 알아내었으며, 원형 기초 해석을 통해 초기 지중 응력 상태를 고려한 흙의 비선형성이 지표 침하에 큰 영향을 줌을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제76권4호
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• pp.451-463
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• 2020

In this paper, a new semi-analytical solution for estimating the pull-in parameters of electrically actuated functionally graded (FG) nanobeams is proposed. All the bulk and surface material properties of the FG nanoactuator vary continuously in thickness direction according to power law distribution. Here, the modified couple stress theory (MCST) and Gurtin-Murdoch surface elasticity theory (SET) are jointly employed to capture the size effects of the nanoscale beam in the context of Euler-Bernoulli beam theory. According to the MCST and SET and accounting for the mid-plane stretching, axial residual stress, electrostatic actuation, fringing field, and dispersion (Casimir or/and van der Waals) forces, the nonlinear nonclassical equation of motion and boundary conditions are obtained derived using Hamilton principle. The proposed semi-analytical solution is derived by employing Galerkin method in conjunction with the Particle Swarm Optimization (PSO) method. The proposed solution approach is validated with the available literature. The freestanding behavior of nanoactuators is also investigated. A parametric study is conducted to illustrate the effects of different material and geometrical parameters on the pull-in response of cantilever and doubly-clamped FG nanoactuators. This model and proposed solution are helpful especially in mechanical design of micro/nanoactuators made of FGMs.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권4호
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• pp.277-282
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• 2014

최근 전통적 초음파기법이 탐상할 수 없는 잠닉손상을 평가할 수 있는 잠재적 기술로서 비선형 초음파기법들에 대한 많은 관심이 있다. 비선형 초음파기법중 하나인 공진주파수 변화를 이용하는 기법은 재료의 탄성영역에서의 이력에 근거한 기술이다. 공진주파수의 변화량이 아주 작기 때문에 정교한 공진주파수 측정장치가 필요하다. 본 연구에서는 비선형 전자기음향공진기법을 적용하였다. 비선형 전자기음향공진기법은 비접촉 EMAT 센서를 사용하기 때문에 재료의 주파수 응답에 영향을 최소화할 수 있다. 3점 굽힘 피로시험을 한 알루미늄판 시편에 횡파 EMAT으로 실험을 실시하였다. 전압을 여러 레벨로 인가하며 공진을 발생시켜 잠닉손상측정에 중요한 요인중 하나인 이력 비선형 파라미터 ${\alpha}$를 공진주파수 변화로부터 산출하였다. 비손상시편과 손상시편에서의 측정된 이력 비선형 인자의 값이 서로 차이가 남을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권5호
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• pp.458-463
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• 2010

음향 비선형성은 재료 물성의 미세한 변화에 민감하기 때문에, 이를 측정하는 비선형 초음파 기술은 재료의 열화나 피로를 평가할 수 있는 기법으로 연구되어 왔다. 하지만 벌크파를 이용하는 일반적인 비선형 초음파 기법은 얇은 판재에 적용하는 것에는 여러 한계가 있다. 이와 같은 경우에는 비선형 Lamb 파의 사용을 생각할 수 있지만, Lamb 파는 벌크파와 매우 다른 전파 특성을 가지고 있어 그 비선형 특성에 대한 별도의 연구를 필요로 한다. 이를 위해 본 연구에서는 Lamb 파에서 비선형성에 의해 전파하면서 누적 성장할 수 있는 2차 고조파 모드의 발생 조건을 분석하였으며, 그 결과 네 가지 조건, 즉 (1) phase matching, (2) non-zero power flux, (3) group velocity matching, (4) non-zero out-of-plane displacement 를 제시하였다. 그리고 제시된 조건으로 알루미늄 판재에 대책 실험한 결과 이론 예측과 동일하게 전파 거리에 따라 2차 고조파 성분의 크기와 비선형 파라미터가 증가하였고, Al6061-T6 과 Al1100-H14에서 측정된 상대적인 비선형 파라미터의 비율이 이론적인 비율과 근접함을 보였다.

• 전산구조공학
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• 제9권3호
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• pp.169-177
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• 1996

구조물에 있어서 위상학적 최적화 문제는 최적화를 구하는 과정에서 구조체가 변화함으로 인한 어려움 때문에 최적화 분야에서 가장 어려운 문제로 간주되어 왔다. 종래의 방법으로는 일반적으로 구조요소 사이즈가 영으로 접근할 때 강성 매트릭스의 singularity를 발생시킴으로써 최적의 해를 얻지 못하고 도중에 계산이 종료되어 버린다. 본 연구에 있어서는 이러한 문제점들을 해결하기 위한 비선형 프로그래밍 formulation을 제안하는 것을 목적으로 한다. 이 formulation의 주된 특성은 요소 사이즈가 영이 되는 것을 허용한다. 평형방정식을 등제약조건으로 간주함으로써 강성 매트릭스의 singularity를 피할 수 있다. 이 formulation을 하중을 받는 구조물에 있어서 응력과 변위의 제약조건하에서 중량을 최소화할때의 유한요소의 두께를 구하는 디자인 문제에 적용하여, 이 formulation이 위상학적 최적화에 있어서의 효과를 입증하였다.

• 한국농공학회지
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• 제29권4호
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• pp.73-92
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• 1987

Formulation of the geometric optimization for truss structures based on the elasticity theory turn out to be the nonlinear programming problem which has to deal with the cross-sectional area of the member and the coordinates of its nodes simultaneously. A few techniques have been proposed and adopted for the analysis of this nonlinear programming problem for the time being. These techniques, however, bear some limitations on truss shapes, loading conditions and design criteria for the practical application to real structures. A generalized algorithm for the geometric optimization of the truss structures, which can eliminate the above mentioned limitations, is developed in this study. The algorithm proposed utilizes the two-levels technique. In the first level which consists of two phases, the cross-sectional area of the truss member is optimized by transforming the nonlinear problem into SUMT, and solving SUMT utilizing the modified Newton Raphson method. In the second level, which also consists of two phases the geometric shape is optimized utillzing the unindirectional search technique of the Powell method which make it possible to minimize only the objective functlon. The algorithm proposed in this study is numerically tested for several truss structures with various shapes, loading conditions and design criteria, and compared with the results of the other algorithms to examine its applicability and stability. The numerical comparisons show that the two- levels algorithm proposed in this study is safely applicable to any design criteria, and the convergency rate is relatively fast and stable compared with other iteration methods for the geometric optimization of truss structures. It was found for the result of the shape optimization in this study to be decreased greatly in the weight of truss structures in comparison with the shape optimization of the truss utilizing the algorithm proposed with the other area optimum method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권2호
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• pp.323-349
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• 2014

In this paper, linear buckling analysis of a curved sandwich beam with a flexible core is investigated. Derivation of equations for face sheets is accomplished via the classical theory of curved beam, whereas for the flexible core, the elasticity equations in polar coordinates are implemented. Employing the von-Karman type geometrical non-linearity in strain-displacement relations, nonlinear governing equations are resulted. Linear pre-buckling analysis is performed neglecting the rotation effects in pre-buckling state. Stability equations are concluded based on the adjacent equilibrium criterion. Considering the movable simply supported type of boundary conditions, suitable trigonometric solutions are adopted which satisfy the assumed edge conditions. The critical uniform load of the beam is obtained as a closed-form expression. Numerical results cover the effects of various parameters on the critical buckling load of the curved beam. It is shown that, face thickness, core thickness, core module, fiber angle of faces, stacking sequence of faces and openin angle of the beam all affect greatly on the buckling pressure of the beam and its buckled shape.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.751-759
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• 1994

콘크리트는 초기부터 미세균열을 포함하고 있으며 이들의 성장과 전파에 의해 파손이 발생한다. 이와같은 과정을 손상이라 한다. 연속체 손상역학의 개념을 소개하고 열역학 법칙으로부터 자유에너지함수와 소산포텐셜을 가정하여 이차텐서로 나타낸 손상모델의 전개법칙과 구성방정식을 제안하였다. 구성방정식은 탄성과 손상 및 소성을 고려하도록 하였다. 도출된 모델을 이용하여 단조하중에 의한 일축과 이축응력을 받는 콘크리트에 적용하여 그 타당성을 검정하였다.

• 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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• 제54권9호
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• pp.461-466
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• 2005

This paper addresses the bidding strategies of a hydro generator in an electricity market, and their effect on the electricity market in accordance with some parameters: the water volume, the demand elasticity, and the hydro unit performance. The competition of a hydro generator is formulated as a hi-level optimization problem, and the solving scheme for the equilibrium condition is proposed as a set of nonlinear simultaneous equations. The equilibrium of the oligopolistic model is evaluated by comparison with that of a perfect competition model from the viewpoint of a market power. Simulation results show some parameters have an influence on the market power of an electricity market including a hydro generator.