• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.1-10
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• 1991

본 논문에서는 개선된 감절점(degenerated) 쉘 유한요소의 복합적충을 갖는 쉘구조에의 적용성을 고찰하였다. 본 논문의 개선된 쉘 요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrane locking 현상을 제거하기 위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기 위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrane locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지 않는다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total Lagrangian 수식화를 시용하여 정형화 하였고, 비선형 수치해석은 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 쉘 유한요소의 유용성과 정확도를 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.53-61
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• 1984

본(本) 연구(硏究)에서는 2차원(次元) 탄성(彈性) 뼈대 구조물(構造物)의 기하학적(幾何學的) 비선형(非線型) 해석(解析)을 위하여 Total Lagrangian 방법(方法)에 의한 보 유한요소(有限要素)(NB6)의 Formulation을 보여주고 있다. 이 보 요소(要素)는 3 차원(次元) 연속체(連續體)로부터 깊은 보 가정(假定) 이용(利用)하여 유도(誘導)되며 3개(個)의 기준절점(基準節點)과 3개(個)의 상대절점(相對節點)으로 이루어진다. 보의 운동방정식(運動方程式)은 Galerkin의 가중잔차법(加重殘差法)으로 Discretization 되며 요소강도(要素剛度) 및 질량(質量)매트릭스는 Newton-Raphson 방법(方法)으로 해하중(每荷重) 단계(段階)마다 반복계산(反復計算)되어 감소적분법(減少積分法)으로 구해진다. 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)되는 NB6 비선형(非線形) 보 요소(要素) 정확도(正確度)와 효율성(效率性) 고찰(考察)하기 위하여 몇 가지 예제(例題) 해석(解析)하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.1-10
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• 1988

본 연구에서는 고차 판 유한요소의 판의 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰한다. 고차판요소는 3 차원 연속체로부터 Total Lagrangian 형태로 나타낸 운동방정식을 이산화하고 고차 판이론을 도입하여 유도한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비션형 방정식은 Newton-Raphson반복법으로 내력벡터를 선형화하여 강도매트릭스를 반복계산하여 푼다. 요소매트릭스는 shear locking 현상을 피하기 위하여 Gauss 적분법을 이용한 선택적 감차적분으로 계산한다. 여러가지 예제해석을 통하여 고차 판요소의 효율성과 정확도를 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.209-220
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• 2000

보강된 판 및 쉘구조의 기하학적 비선형해석을 수행하기 위하여, total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰으며, 보강된 쉘 구조의 해석시 보강재를 쉘 요소로 모델링하고 주부재와 보강재의 연결점에서 일반적인 변환관계를 이용하였다. 등매개 쉘 유한요소의 단점인 locking 현상을 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 감차적분 또는 선택적분시 나타날 수 있는 제로 에너지 모드를 제거하였다. 수치해석 예제를 통하여 가정 변형률장에 근거한 쉘유한요소에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.21-28
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• 1987

본(本) 연구(硏究)는 불안정(不安定)현상을 포함한 대변위(大變位)를 고려한 해석(解析)에 8절점(節點) 등매개(等媒介) 변수요소(變數要素)를 적용하여 그 요소(要素)의 우수성을 증명하고 있다. 여기서 채택하고 있는 비선형(非線形) 공식(公式)은 Total Lagrangian 공식(公式)이며, 해석(解析)방법은 하중증분(荷重增分)을 병행한 Newton-Raphson 방법을 이용했다. 안정해석(安定解析)을 수행할 경우 비선형(非線形) 경로(經路)를 따라 반복함으로써 최종 파괴하중을 매 순간 측청할 수 있도록 프로그램을 작성했다. 검증(檢證)을 위해 등분포(等分布) 하중(荷重)을 받는 원개형(圓箇形)쉘, 축(軸)하중을 받는 단순지지(單純支持)형 평판, 그리고 등분포(等分布) 하중(荷重)을 받는 고정된 평판 등과 같은 예제를 수행하여 이론해(理論解) 및 다른 결과(結果)들과 비교 분석했다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권3호
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• pp.433-451
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• 2015

This paper focuses on large deflection static behavior of edge cracked simple supported beams subjected to a non-follower transversal point load at the midpoint of the beam by using the total Lagrangian Timoshenko beam element approximation. The cross section of the beam is circular. The cracked beam is modeled as an assembly of two sub-beams connected through a massless elastic rotational spring. It is known that large deflection problems are geometrically nonlinear problems. The considered highly nonlinear problem is solved considering full geometric non-linearity by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. There is no restriction on the magnitudes of deflections and rotations in contradistinction to von-Karman strain displacement relations of the beam. The beams considered in numerical examples are made of Aluminum. In the study, the effects of the location of crack and the depth of the crack on the non-linear static response of the beam are investigated in detail. The relationships between deflections, end rotational angles, end constraint forces, deflection configuration, Cauchy stresses of the edge-cracked beams and load rising are illustrated in detail in nonlinear case. Also, the difference between the geometrically linear and nonlinear analysis of edge-cracked beam is investigated in detail.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.307-317
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• 1991

선체구조 및 해양구조물의 기본 구조요소로 사용되는 편심으로 보강된 평판이나 쉘 수조물의 기하하적 비선형 해석에 관한 논문으로서 사용된 유한요소는 격하 쉘요소와 편심된 격하보요소이며 total Lagrange(T.L.)수식과 updated Lagrange(U.L.)수식으로 정식화 하였다. 편심된 보강평판의 비선형 해석에서 사용된 모델은 보강재의 이상화 방법에 따라 평판과 보강재를 격하 쉘요소로 이상화한 모델과 평판은 격하 쉘요소로하고 보강재는 편심된 격하 보요소로 이상화한 모델로 각각 구분하여 비선형 해석을 수행하였으며 해석과정에서 편심 보강평판의 임계하중을 구하고 좌굴 후 비선형 거동을 조사하였다. 해석된 임계 좌굴하중은 선급에서 규정하고 있는 방식의 오일러의 좌굴하중값 보다는 낮게 조사되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권6호
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• pp.493-516
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• 2019

This paper is dedicated to nonlinear static and free vibration analysis of Uniform Distributed Carbon Nanotube Reinforced Composite (UD-CNTRC) structures under in-plane loading. The authors have suggested an efficient six-node triangular element. Mixed Interpolation of Tensorial Components (MITC) approach is employed to alleviate the membrane locking phenomena. Moreover, the behavior of the well-known LST element is considerably improved by applying an additional linear interpolation on the strain fields. Based on the rule of mixture, the properties of CNTRC are obtained. In this study, only the uniform distributed CNTs are employed through the thickness direction of element. To achieve the natural frequencies and shape modes, the eigenvalue problem is also solved. Using Total Lagrangian Principles, large amplitude free vibration is considered based on the first normalized mode shape of structure. Different well-known plane problem benchmarks and some proposed ones are studied to validate the accuracy and capability of authors' formulations. In addition, the effects of length to the height ratio of beam, CNT's characteristics, support conditions and normalized amplitude parameter on the linear and nonlinear vibration parameters are investigated.

• Coupled systems mechanics
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• 제6권4호
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• pp.399-415
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• 2017

This paper deals with the nonlinear static deflections of functionally graded (FG) porous under thermal effect. Material properties vary in both position-dependent and temperature-dependent. The considered nonlinear problem is solved by using Total Lagrangian finite element method within two-dimensional (2-D) continuum model in the Newton-Raphson iteration method. In numerical examples, the effects of material distribution, porosity parameters, temperature rising on the nonlinear large deflections of FG beams are presented and discussed with porosity effects. Also, the effects of the different porosity models on the FG beams are investigated in temperature rising.

• 유변학
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• 제11권1호
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• pp.18-27
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• 1999

본 연구에서는 3차원 열성형 공정 알고리듬과 이에 membrane approximation을 도입한 근사적인 알고리듬을 개발하였고, 이 알고리듬을 이용하여 몇몇 열성형계에 대한 수치모사를 수행하여 그 결과를 비교 분석하였다. 3차원 알고리듬의 경우에는 구성한 유한요소 평형 방정식에 벌칙함수를 도입하여 비압축성 조건을 만족시켜 해를 얻었으며, membrane approximation을 도입한 알고리듬의 경우에는 두께 방향의 응력을 무시하여 구성한 방정식으로부터 해를 얻었다. 구성방정식은 2nd Piola-Kirchhoff 응력 텐서와 Cauchy-Green 변형 텐서를 사용하여 표현하였고 수지의 물질 모델식으로는 2항의 Mooney-Rivlin 모델을 사용하였으며, total Lagrangian coordinate를 도입하여 지배방정식을 유한요소화함으로써 알고리듬을 구성하였다. 대상계로 선정한 사각평판 수지의 자유 부풀림 거동과 금형이 있는 경우에서의 수지의 부풀림 거동을 3차원 알고리듬과 membrane approximation 알고리듬을 각각 이용하여 분석하였으며 3차원 알고리듬의 경우 clamping 부분의 경계조건을 달리하여 결과를 비교하였다. 금형이 있는 계에 대해서는 slip 경계조건과 no-slip 경계조건을 각각 부여하여 수치모사를 수행, 수지의 변형거동과 응력분포를 비교 분석하였으며, 두께를 달리 한 수지에 대해 두께 방향의 응력을 비교 분석함으로써 membrane approximation 알고리듬의 한계에 대하여 논하였다. 한편 수지 온도 변화에 따른 성형품의 두께 분포의 변화를 살펴보기 위하여 ABS 수지를 대상으로 하여 $137.8^{\circ}C$에서 $171.1^{\circ}C$사이의 온도에서 수행한 인장실험 데이터를 수치모사에 사용하였다. 그 결과 수지의 온도가 높을수록 두께의 표준편차가감소하여 균일한 두께 분포를 얻을 수 있음을 확인하였고 이는 수지의 흐름성이 증가함으로써 나타나는 현상으로 해석할 수 있다.