• Structural Engineering and Mechanics
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• 제13권5호
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• pp.533-542
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• 2002

This paper considers the buckling and post-buckling behavior of empty metal storage tanks under wind load. The structures of such tanks may be idealized as cantilever cylindrical shells, and the structural response is investigated using a computational model. The modeling employs a doubly curved finite element based on a theory by Simo and coworkers, which is capable of handling large displacements and plasticity. Buckling results for tanks with four different geometric relations are presented to consider the influence of the ratios between the radius and the height of the shell (R/L), and between the radius and the thickness (R/t). The studies aim to clarify the differences in the shells regarding their imperfection-sensitivity. The results show that thin-walled short tanks, with R/L = 3, display high imperfection sensitivity, while tanks with R/L = 0.5 are almost insensitive to imperfections. Changes in the total potential energy of tanks that would buckle under the same high wind pressures are also considered.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.295-300
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• 1996

In this study, the dynamic instabilities of a nonlinear elastic system subjected to follower force are investigated. The two-degree-of-freedom double pendulum model with nonlinear geometry, cubic spring, and linear viscous damping is used for the study. The constant and periodic follower forces are considered. The chaotic nature of the system is identified using the standard methods, such as time histories, phase portraits, and Poincare maps, etc.. The responses are chaotic and unpredictable due to the sensitivity to initial conditions. The sensitivities to parameters, such as geometric initial imperfections, magnitude of follower force, and viscous damping, etc. is analysed. The strange attractors in Poincare map have the self-similar fractal geometry. Dynamic buckling loads are computed for various parameters, where the loads are changed drastically for the small change of parameters.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제10권4호
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• pp.371-392
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• 2000

Application of "advanced analysis" methods suitable for non-linear analysis and design of steel frame structures permits direct and accurate determination of ultimate system strengths, without resort to simplified elastic methods of analysis and semi-empirical specification equations. However, the application of advanced analysis methods has previously been restricted to steel frames comprising only compact sections that are not influenced by the effects of local buckling. A concentrated plasticity method suitable for practical advanced analysis of steel frame structures comprising non-compact sections is presented in this paper. The pseudo plastic zone method implicitly accounts for the effects of gradual cross-sectional yielding, longitudinal spread of plasticity, initial geometric imperfections, residual stresses, and local buckling. The accuracy and precision of the method for the analysis of steel frames comprising non-compact sections is established by comparison with a comprehensive range of analytical benchmark frame solutions. The pseudo plastic zone method is shown to be more accurate and precise than the conventional individual member design methods based on elastic analysis and specification equations.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권2호
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• pp.175-180
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• 2019

This research is concerned with post-buckling investigation of nano-scaled beams constructed from porous functionally graded (FG) materials taking into account geometrical imperfection shape. Hence, two types of nanobeams which are perfect and imperfect have been studied. Porous FG materials are classified based on even or uneven porosity distributions. A higher order nonlinear refined beam theory is used in the present research. Both perfect and imperfect nanobeams are formulated based on this refined theory. A detailed study is provided to understand the effects of geometric imperfection, pore distribution, material distribution and small scale effects on buckling of FG nanobeams.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.

• 대한조선학회지
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• 제26권1호
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• pp.24-38
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• 1989

본 논문에서는 초기부정을 가진 판이 최종강도에 도달하기까지 나타내는 탄소성대변형 거동을 해석하기 위하여 새로운 간이 유한요소법을 개발한다. 본 논문에서 개발하는 유한요소는 4개의 절점만을 가진 4각형 plane-shell요소로서 면외 뿐만 아니라 면내의 대변형거동에 의한 기하학적 비선형성의 효과도 고려한다. 또한, 요소의 소성거동에 대한 취급은 소성절점법을 적용하여 판두께방향의 소성영역의 확산을 일일히 고려하는 대신에 판두께방향의 중앙부에 생성되는 소성절점에 집약시켜 나타내는 방법으로 단순화하며, 그 결과, 요소의 탄소성 강성행렬은 판두께방향의 수치적분을 수행할 필요없이 간단한 행렬연산만으로 얻어지기 때문에 기존의 유한요소법에 비해 상당한 수치계산 시간의 절약이 예상된다. 본 논문에서 정식화한 해석이론을 바탕으로 컴퓨터 프로그램을 개발하고, 해석예를 통하여 기존의 유한요소법등에 의한 해석결과와 비교하여 본 논문에서 정식화한 해석이론 및 컴퓨터 프로그램의 정도와 유용성을 확인한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.117-126
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• 2002

본 논문에서는 횡비틀림좌굴을 고려하는 2차 소성힌지해석법을 이용하여 3차원 강뼈대구조물의 설계기법을 개발하였다. 본 해석은 구조시스템 및 개별부재의 재료적 기하학적 비선형 거동을 고려한다. 더욱이, 종래의 2차 소성힌지해석에서 횡비틀림좌굴효과에 의한 휨강도 감소효과를 고려하지 못한 문제를 해결하였다. 강뼈대구조물의 잔류응력과 휨에 의한 비선형성 및 기하학적 불완전성에 의한 점진적인 소성화효과를 고려하는 효율적인 방법을 기술하였다. 횡비틀림좌굴효과를 고려하기 위하여 비지지장 및 단면 형상으로 구성되는 침강도 감소모델을 사용하였다. 개발된 2차 소성힌지해석법을 LRFD 설계방법과 비교함으로서 검증하였다. 예제해석을 통하여 횡비틀림좌굴효과는 2차 소성힌지해석법에 고려해야 할 중요한 요소임을 알 수 있었다. 본 해석은 실제 설계에 활용할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 방법이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.13-21
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• 2002

본 논문에서는 국부좌굴을 고려하는 개선소성힌지해석법을 이용하여 3차원 강뼈대 구조물의 설계기법을 개발하였다. 본 해석은 구조시스템 및 개별부재의 재료적 기하학적 비선형 거동을 고려한다. 더욱이, 종래의 개선소성힌지해석에서 국부좌굴효과에 의한 휨강도 감소 효과를 고려하지 못한 문제를 해결하였다. 강뼈대 구조물의 잔류응력과 휨에 의한 비선형성 및 기하학적 불완전성에 의한 점진적인 소성화효과를 고려하는 효율적인 방법을 기술하였다. 국부좌굴효과를 고려하기 위하여 단면의 폭-두께비로 구성되는 휨강도 감소모델을 사용하였다. 개발된 개선소성힌지해석법은 LRFD 설계방법과 비교함으로서 검증되었다. 예제해석을 통하여 국부좌굴효과는 개선소성힌지해석법에 고려해야 할 중요한 요소임을 나타내었다. 본 해석은 실제 설계에 활용할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 방법이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.15-25
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• 1993

복합재료를 효과적으로 사용하기 위하여 복합재료 구조물의 설계기준 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 금속 셀의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함의 영향과 탄성임계좌굴응력을 근거로 한 녹다운계수(Knock-down factor)를 정의하는 것이 중요한 과정이나 복합재료 쉘의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함에 대한 민감도가 거의 연구되어 있지 않은 실정이다. 복합재료 쉘의 좌굴거동에 영향을 주는 설계변수는 많기 때문에, 쉘의 설계시 이 변수들로 인한 초기 결함 민감도를 분석하기 위하여 많은 실험을 필요로 하고 있으며 실험 이외의 다른 방법으로서는 이미 검증된 수치모델을 사용하는 것이다. 본 논문에서는 복합재료 쉘요소를 개발하는데 사용된 이론을 요약, 정리 하였으며 수치예제를 통하여 본 연구에서 제안한 쉘요소의 정확성을 검증하였다. 그리고 축방향으로 압축을 받는 GFRP 곡선형 판넬의 설계시 고려해야 하는 각 변수들을 다양하게 변화시키면서 좌굴거동에 미치는 영향을 유한요소 모델링에 의해 고찰하였다. 방법으로서 초기 결합 및 두께의 진폭을 고려한 비선형 해석과 고유치 해석을 수행하였으며 이 결과를 이용하여 녹다운 계수를 산출하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.147-160
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• 2006

본 논문에서는 개선소성힌지해석과 유전자 알고리듬을 이용한 평면 강골조 구조물의 퍼지최적설계 방법을 제시하였다. 개선소성힌지해석에서는 강골조 구조물의 기하학적 비선형성을 고려하기 위해 보-기둥 요소의 안정함수를 사용하였으며, 재료적 비선형을 고려하기 위해 잔류응력, 소성힌지, 그리고 기하학적 불완전성 등에 의한 점진적인 강성감소모델을 사용하였다. 유전자 알고리듬에서는 토너먼트 선택방법과 마이크로 유전자 알고리즘을 사용하였다. 목적함수로는 구조물의 총중량을 사용하였으며, 제약조건으로는 하중-저항능력, 사용성, 연성도, 그리고 시공성에 관한 기준을 고려하였다. 퍼지최적설계에서는 명확한 목적함수와 퍼지제약을 가지는 경우에 한하여 허용 오차는 제한값의 5%로 선택하고 비소속함수와 레벨컷 방법을 이용하여 0에서 1까지 0.2간격으로 나누어 최적화하였다. 여러 평면 강골조 구조물의 최적설계를 수행하여 일반GA최적설계와 퍼지GA최적설계의 최적값을 비교하였다.