본 논문에서는 복합재 적층 구조물의 면내 구조 해석을 위한 자동화 소프트웨어를 개발한다. 개발된 소프트웨어는 다양한 파손 기준을 제공하며 사용자의 편리성을 고려하여 해석 결과를 출력한다. 또한 병렬처리 기법에 기반한 일괄 처리 해석(batch job analysis) 기능을 지원한다. 구현된 소프트웨어의 성능을 검증하기 위하여 소프트웨어에서 계산된 안전 여유와 자체적으로 사용 중인 in-house 방식과 실제 시편 실험에서 얻어진 안전 여유간의 비교를 수행하였다. 비교 결과 in-house 방식과는 0.01 이하의 오차가 있었으며 시편 실험과는 약 ${\pm}10%$ 이내의 오차가 존재함을 확인하였다. 또한 병렬처리 기법을 적용한 일괄 처리 해석 작업의 실행 속도 개선을 확인하였다.
Kim, Sung-Wan;Jeon, Bub-Gyu;Hahm, Dae-Gi;Kim, Min-Kyu
Nuclear Engineering and Technology
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제51권2호
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pp.561-572
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2019
In the design criterion for the nuclear power plant piping system, the limit state of the piping against an earthquake is assumed to be plastic collapse. The failure of a common piping system, however, means the leakage caused by the cracks. Therefore, for the seismic fragility analysis of a nuclear power plant, a method capable of quantitatively expressing the failure of an actual piping system is required. In this study, it was conducted to propose a quantitative failure criterion for piping system, which is required for the seismic fragility analysis of nuclear power plants against critical accidents. The in-plane cyclic loading test was conducted to propose a quantitative failure criterion for steel pipe elbows in the nuclear power plant piping system. Nonlinear analysis was conducted using a finite element model, and the results were compared with the test results to verify the effectiveness of the finite element model. The collapse load point derived from the experiment and analysis results and the damage index based on the stress-strain relationship were defined as failure criteria, and seismic fragility analysis was conducted for the piping system of the BNL (Brookhaven National Laboratory) - NRC (Nuclear Regulatory Commission) benchmark model.
Masonry is not a simple material, the influence of mortar joints as a plane of weakness is a significant feature and this makes the numerical modelling of masonry very difficult especially when dynamic (seismic) analysis is involved. In order to develop a simple numerical model for masonry under earthquake load, an analytical model based on Distinct Element Method (DEM) is being developed. At the first stage, the model is applied to simulate the in-plane shear behaviour of an unreinforced masonry wall with and without opening where the testing results are available for comparison. In DEM, a solid is represented as an assembly of discrete blocks. Joints are modelled as interface between distinct bodies. It is a dynamic process and specially designed to model the behaviour of discontinuities. The numerical solutions obtained from the distinct element analysis are validated by comparing the results with those obtained from existing experiments and finite element modelling.
Corona discharges in air insulated electric power systems cause power loss, produce interfering electromagnetic radiation, and can indicate incipient failure. An understanding of corona discharges in air gap is clearly Important. The Wavelet transformation is an extended method of fourier transformation. The fourier method is a powerful tool for signal analysis, but it can't include information for time. However the wavelet transformation analysis can include on the information of time and frequencies at the same time. In this paper we apply the wavelet transformation to the corona signals in needle-plane air gap for the purpose of analysis of developing aspects of corona discharges. We analyzed the developing aspects of corona discharges, namely, corona discharge current, repetition rates, width of Pulse distribution region, pulseless region and frequencies distribution of corona discharge pulses.
In this paper, general design process for Tracked Fighting Vehicle has been suggested. Stress analysis and optimal design for ply angle of IFV's composite upper hull has been calculated using KMA CIFV and it is contained exploratory development of design process. In this point, this paper applied composite to IFV's upper hull. Finite element mesh has been made using Matlab program, and we have analyzed stress based on the given material properties and ply arrangement. For each load condition, load distribution in plane and failure index are calculated by using Tasi-Hill criterion, which is composite failure criterion and analyzing change of failure index as change of ply angle. Finally, optimal ply angles of upper hull are calculated using KMA CIFV. We can estimate the decrease of weight for IFV's upper hull.
The primary objective of this study is the development of second moment methods for the efficient reliability evaluations of structural systems. Two methods are presented. One is the improved first order reliability method (IFORM), and the other is the modified probabilistic network evaluation technique (MPNET). For the purpose of verifying the proposed methods, example analyses are carried out on several cases with two failure modes, a plane frame structure involving three failure modes and simplified parallel member models for fatigue reliability evaluations of offshore structures. Numerical results indicate that the effectiveness of the proposed methods over the conventional ones (i.e., the FORM and the PNET) increases very significantly as the number of failure modes of the system increases.
Anchors have been commonly used to as foundation systems of the structures that require the uplift resistance. Recently anchors have been used in ocean sediment for mooring systems to stabilizeoffshore structures. In the saturated clayey soil however suction developed between the soil and andchor and affects the uplift capacity of anchor. To estimate the uplift capacity of the andchor accurately, the failure mechanisms of the andchor by the uplift force should also be correctly assumed. The uplift capacity is usually expressed in terms of breakout factors with respect to embedment ratio. In this paper, a two-dimensional plane strain numerical investigation into the vertical uplift capacity of a plate andchor in a clayey soil is described. The breakout factor against their corresponding values of embedment ratio was calculated and plotted along a single curve. The modes of failure mechanism at shallow and deep andchors are also presented.
To investigate failure mechanisms observed in carbon-phenolic thermal insulators, differential equations which govern the decomposition process in a deformable anisotropic porous solid are derived for three-dimensional axisymmetric constructions. The governing equations not only couple the material deformation with pore pressure, but also couple pressure and temperature, which means that heat convected by the pyrolysis gases is properly accounted for. Then the Bubnov-Galerkin finite element method is applied to these equations to transform them into a semidescrete finite element system. A thermal insulation liner in the cowl region under typical operating conditions is analyzed to find a mechanism for plylift. The results from the structural analysis show across-ply failure in the cowl zone. The mechanism for plylift is hypothesized as a sequential procedure : 1) the across-ply failure which is the precursor to plylift and 2) the local fiber buckling caused by generation of excessive in-plane compressive stress. To prevent plylift, the across-ply stress can be reduced by using appropriate material ply angles in cowl zone design.
구조해석에 사용되는 확률변수들의 통계적 특성들을 고려하기 위해 기존의 접근방법은 경험에 근거한 안전계수를 사용하여 구조물의 안전성을 평가하여왔다. 또한 실제 구조물들은 하중 재료적 특성 및 부재 치수들의 불확실량을 포함한 형태로 해석되어져 왔다. 그러나 구조 해석을 정확히 하기 위해서는 불확실량이 체계적으로 고려되어야 한다. 기존의 구조 설계 개념에 의한 방법으로는 구조물의 안전성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 최근에는 확률이론에 근거한 신뢰성이론을 적용하여 구조물의 안전성을 판단하는 시도가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 유한요소방법에 확률이론을 도입한 확률 유한요소법을 개발하였다. 이 연구에서는 3개의 한계상태방정식 즉 Von-Mises, Tresca, Mohr-Coulomb의 파괴조건 식들을 이용하여 개선된 1계2차모멘트방법에 의해 평면응력 구조물의 신뢰성을 평가하였다. 본 연구 결과의 검증은 Von-Mises의 항복기준으로 Monte Carlo Simulation 방법을 사용하였으며, 본 연구 결과의 파괴확률과는 1.2% 차이가 있었다. 본 연구의 장점은 Monte Carlo Simulation 방법에서 사용된 16만번의 반복계산을 PFEM은 3번으로 줄여 해석시간이 대단히 짧아진 것과 설계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 알 수 있다는 것이다. 셀계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 분석해 본 결과 가장 민감한 변수는 부재두께와 하중순이었다.
평면변형률 시험기는 실제 지반의 파괴 거동을 보다 근사하게 모사할 수 있다는 장점 때문에 평면변형률 조건을 구현하려는 목적 외에도 흙의 국부적인 변형을 포함하는 전체적인 파괴거동을 관찰하기 위한 목적으로 활용되고 있다. 그러나 대부분의 평면변형률 시험은 시험기 제작과 시험 수행의 어려움 때문에 바닥판이 고정된 단부 구속하에서 수행되는 경우가 일반적이다. 최대 주응력 면의 단부 구속은 주응력 면에 추가적인 전단응력을 유발시켜 의도된 전단 거동을 저해하므로, 시험 결과가 실제 현장에서 발생하는 전단 거동과 다를 수 있다. 본 연구에서는 바닥판 구속을 제어할 수 있는 평면변형률 시험기를 이용하여 단부 구속 여부에 따른 두 가지 시험을 주문진 표준사에 대하여 수행하였다. 시료의 국부적인 변형을 포함하는 전체적인 거동을 측정하기 위해 외부 LVDT와 함께 디지털 이미지 코릴레이션 기법(DIC)을 적용하였다. 평면변형률 시험기의 투명한 측면판을 통하여 서로 다른 시간에 촬영된 두 개의 디지털 이미지를 본 기법으로 해석하여 응력-변형률 거동과 하중 증가에 따라 나타나는 시료 내부 모든 위치에서의 국부적 변형 거동을 파악하였다. 이로써 단부 구속 여부에 따라 발생하는 평면변형률 조건하에서 사질토의 파괴면 형성과 발달과정 그리고 변형 메커니즘을 규명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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