• Wind and Structures
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• 제28권5호
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• pp.271-284
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• 2019

This paper describes the application of a novel virtual prototyping methodology to wind turbine blade design. Numeric modelling data and experimental data about turbine blade geometry and structural/dynamical behaviour are combined to obtain an affordable digital twin model useful in reducing the undesirable uncertainties during the entire turbine lifecycle. Moreover, this model can be used to track and predict blade structural changes, due for example to structural damage, and to assess its remaining life. A new interactive and recursive process is proposed. It includes CAD geometry generation and finite element analyses, combined with experimental data gathered from the structural testing of a new generation wind turbine blade. The goal of the research is to show how the unique features of a complex wind turbine blade are considered in the virtual model updating process, fully exploiting the computational capabilities available to the designer in modern engineering. A composite Sandia National Laboratories Blade System Design Study (BSDS) turbine blade is used to exemplify the proposed process. Static, modal and fatigue experimental testing are conducted at Clarkson University Blade Test Facility. A digital model was created and updated to conform to all the information available from experimental testing. When an updated virtual digital model is available the performance of the blade during operation can be assessed with higher confidence.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.492-500
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• 2018

연구목적: 본 논문에서는 이와 같은 배경을 근거로 충격하중 재하시 신소재 섬유로 보강한 콘크리트 슬래브 거동을 연구하는 것을 주 목적으로 알루미늄 섬유를 이용한 AFRP로 보강한 콘크리트 슬래브 중앙의 강재를 자유낙하 시켰을 때 충격실험을 검토하고자 한다. 연구결과: 신소재를 콘크리트 부재의 보강재로 이용하는 연구는 정적 하중하에서 휨 및 전단에 관한 연구나 반복하중 하에서 피로하중에 관한 연구와 PC 보에서의 적용에 관한 연구 등이 많이 보고 되고 있다. 결론: 신소재를 콘크리트 부재의 보강근으로 이용하는 연구의 일환으로 본 논문에서는 알루미늄 섬유로 보강된 조립상 AFRP 로트를 이용한 콘크리트 슬래브를 설치하여 동적거동에 대해서 실험을 실시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권1호
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• pp.81-92
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• 2022

Ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) is a composite building material with high ductility, fatigue resistance, fracture toughness, durability, and energy absorption capacity. The aim of this study is to develop a nonlinear finite element model that can simulate the response of the UHPFRC beam exposed to impact loads. A nonlinear finite element model was developed in ABAQUS to simulate the real response of UHPFRC beams. The numerical results showed that the model was highly successful to capture the experimental results of selected beams from the literature. A parametric study was carried out to investigate the effects of reinforcement ratio and impact velocity on the response of the UHPFRC beam in terms of midpoint displacement, impact load value, and residual load-carrying capacity. In the parametric study, the nonlinear analysis was performed in two steps for 12 different finite element models. In the first step, dynamic analysis was performed to monitor the response of the UHPFRC beam under impact loads. In the second step, static analysis was conducted to determine the residual load-carrying capacity of the beams. The parametric study has shown that the reinforcement ratio and the impact velocity affect maximum and residual displacement value substantially.

• Coupled systems mechanics
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• 제12권4호
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• pp.391-407
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• 2023

This paper presents a static study of a rectangular functional graded material (FGM) plate, simply supported on its four edges, adopting a refined higher order theory that looks for, only,four unknowns,without taking into account any corrective factor of the deformation energy with the satisfaction of the zero shear stress conditions on the upper and lower faces of the plate. We will have determined the contribution of these stresses in the transverse deflection of the plate, as well as their effects on the axial stress within the interfaces between the layers(to avoid any problem of imperfections such as delamination) and on the top and bottom edges of the plate in order to take into account the fatigue phenomenon when choosing the distribution law of the properties used during the design of the plate. A numerical statement, in percentage, of the contribution of the shear effect is made in order to show the reliability of the adopted theory. We will also have demonstrated the need to add the shear effect when the aspect ratio is small or large. Code routines are programmed to obtain numerical results illustrating the validity of the model proposed in the theory compared to those available in the literature.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권1호
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• pp.39-50
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• 2022

Layer separation (delamination) is an essential threat to fiber-reinforced polymer (FRP) plates under dynamic, static, and fatigue loads. Under compressive load, the growth of delamination will lead to structural instability. The aim of this paper is to present a method using shape memory alloy (SMA) stitches to suppress the delamination growth in a FRP plate and to improve the buckling behavior of the plate with a rectangular hole. The present paper is divided into two parts. Firstly, a closed-form (CF) formulation for evaluating the buckling load of the FRP plate is presented. Secondly, the finite element method (FEM) will be employed to calculate the buckling loads of the plates which serves to validate the results obtained from the closed-form method. The novelty of this work is the development of the closed-form solution using the p-Ritz energy approach regarding the stress-dependent phase transformation of SMA to trace the equilibrium path. For the FEM, the Lagoudas constitutive model of the SMA material is implemented in FORTRAN programming language using a user material subroutines (VUMAT). The model is simulated in ABAQUS/Explicit solver due to the nature of the loading type. The cohesive zone model (CZM) is applied to simulate the delamination growth.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권1호
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• pp.87-97
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• 2022

The excessive settlement and deformation of disintegrated carbonaceous mudstone (DCM) embankments under dynamic loading have long been problems for engineers and technicians. In this work, the characteristics and mechanism of the plastic deformation of DCM under different degrees of compaction, water contents and confining pressures were studied by static triaxial, dynamic triaxial and scanning electron microscopy testing. The research results show that the axial stress increases with increasing confining pressure and degree of compaction and decreases with increasing water content when DCM failure. The axial strain at failure of the DCM decreases with increasing confining pressure and degree of compaction and increases with increasing water content. Under cyclic dynamic stress, the change in the axial stress level of the DCM can be divided into four stages: the stable stage, transition stage, safety reserve stage and unstable stage, respectively. The effects of compaction, water content and confining pressure on the critical axial stress level which means shakedown of the DCM are similar. However, an increase in confining pressure reduces the effects of compaction and water content on the critical axial stress level. The main deformation of DCM is fatigue cracking. Based on the allowable critical axial stress, a method for embankment deformation control was proposed. This method can determine the degree of compaction and fill range of the embankment fill material according to the equilibrium moisture content of the DCM embankment.

• 접착 및 계면
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• 제23권4호
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• pp.101-107
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• 2022

Adhesive joints have many advantages such as weight savings, corrosion and fatigue resistance and now developed even withstand of high impact and dynamic loads. However, an adhesion has cumbersome and complicated surface preparation processes. The surface preparation step is critical in adhesive joint manufacturing in order to obtain the prescribed strength for adhesive joints. In this study, it was attempted to simplify and reduce the number of surface preparation steps, and abrasion and rapid adhesive application (ARAA) process is developed for an alternative solution. The abrasion processes are performed only for creating surface roughness in standard procedures (SP), although the abrasion processes cause surface activation itself. The results showed that there is no need the long procedures in laboratory or chemical agents for adhesion. After the abrasion process, the attracted and highly reactive fresh surface layer obtained, and its effect on bonding success is observed and analyzed in this research, in light of the essential physic and adhesion theories. Al 6061 aluminum adherends and epoxy-based adhesives were chosen for bonding processes, which is mostly used in light vehicle parts. The adherends were cleaned, treated and activated only with abrasion, and after the adhesive application the specimens were tested under quasi-static loading. The satisfied ARAA results were compared with that of the specimens fabricated by the standard procedure (SP) of adhesion processes of high impact loads.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.430-437
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• 2001

최근 교량상 통과하중의 증대 및 교통량증대로 공용중의 교량의 바닥판은 가혹한 하중하에서 펀칭등의 파괴가 발생하여 사용상에 중대한 영향을 미치고 있는 실정이다. 이로 인한 바닥의 보수나 교체공사등이 급격히 증가되어 신속 간편하며, 보수시 교통통제를 최소화 할 수 있고 또한 신뢰성이 있는 바닥판 시공법이 필요하게 되었다. 따라서 본 연구의 목적은 교량구조물 바닥판의 신설/교체공사에 있어서 신속한 시공과 신뢰성 있는 품질관리, 교통통제의 최소화를 위해 공장 또는 제작장에서 바닥판 구조물의 주부재로서 I형강을 배치하고 거푸집(저판)을 조립하여 패널을 제작한 후 현장에서는 패널의 설치 및 연결부에 콘크리트를 타설하여 바닥판을 시공하는 공법을 개발하는데 그 목적이 있다. 따라서 본 연구에서는 I형강 합성바닥판 개발에 필요한 I형강 자체의 역학적, 구조적 특성에 대하여 기초적인 물성 실험인 정적. 피로성능 실험을 수행하였으며, I형강 합성바닥판 및 유사한 성능의 바닥판 시험체를 제작하여 정적실험을 수행 비교하였다. 그리고 본 실험 연구 결과 I형강 합성바닥판의 우수성을 확인하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제18권3호
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• pp.145-155
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• 2002

본 연구에서는 knitted glass fabric 강화 레진에 대한 치과보철소재로서의 적용가능성을 평가하기 위한 목적으로, 가장 높은 수준의 교합하중이 작용하게 되는 구치부 3본 고정성국소의치에 이 재료를 사용하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 우선 구치부3본 고정성국소의치에 대해 knitted glass fabric 강화 레진을 적용한 두 가지 설계 개념을 상정하였고, 각 설계형상에 대한 유한요소해석을 하였다. 강도 평가를 위해서75N의 생리적인 반복 수직 교합 하중 조건을 부여, 보철물에 유도되는 국소응력을 피로강도측면에서 고찰하였다. 각각의 설계에는 knitted glass fabric을 모재로 하고 보강재로 unidirectional 형의 glass 복합재가 사용되었다. 본 연구에서 개념설계 된 두 가지의 3본 고정성국소의치는 수직 교합 하중 75N 에 대해 충분한 강성과 강도를 가진 것으로 분석되었다. 가공치와 knitted caps사이의 연결 부위에서 국소적인 응력 집중이 관찰되었으나 그 크기는 재료의 피로강도 범위 이내였으며 국소적인 설계변경을 통하여 응력분포를 더욱 개선할 수 있을 것으로 추정하였다. 본 연구를 통해 knitted glass fabric 은 새로운 치과 보철 소재로서의 그 가능성이 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.558-567
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• 2020

본 연구는 항공기 운용 중 발생하는 구조 결함의 원인을 분석하기 위해 연료흐름분배기 장착 구조물의 결함특성을 확인하고자 한다. 일반적으로 항공기 운용 중 발생하는 체계 진동과 구성품 단일 진동에 의해 구조 결함이 야기된다. 결함을 정의하고 설계 및 운용 분석으로 이어지는 과정을 통해 원인 규명 방법을 제시하고자 한다. 연료흐름분배기는 급격한 유량의 증가로 인한 압력의 변화로 발생되는 진동에 의해 지지구조의 결함이 발생되었다. 지지구조에 발생하는 하중 특성 및 파단면 분석을 통해 초기 균열이 반복하중으로 인해 피로균열이 발생하였다. 연료흐름분배기 지지구조 결함은 항공기 운용분석 결과 기종별 기동 및 비행시간은 균열과 직접적인 상관관계가 적고, 후기연소(A/B) 사용과 관련이 있다. 결함에 대한 개선을 위해 연료흐름분배기 하부 장착 Bracket의 균열 부위에 정적 및 수명해석을 통해 구조 보강형상을 확정하였다. 보강에 대한 분석 결과 구조 강도 최소 마진이 +0.15로 구조 건전성을 확인하였고, 구조 수명 분석결과 해당 부위에 응력이 15Ksi 이하로 작용하였으며 피로 수명이 7,700 Cycle 이상임을 확인하였다.