• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권6호
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• pp.715-724
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• 2020

The influence on flexural strength of Glass/Epoxy laminated composite curved panels of different geometries (cylindrical, spherical, elliptical, hyperboloid and flat) due to inclusion of nano cenosphere filler examined in this research article. The deflection responses of the hybrid structure are evaluated numerically using the isoparametric finite element technique and modelled mathematically via higher-order displacement structural kinematics. To predict the deflection values, a customised in-house computer code in MATLAB environment is prepared using the higher-order isoparametric formulation. Subsequently, the numerical model validity has been established by comparing with those of available benchmark solution including the convergence characteristics of the finite element solution. Further, a few cenosphere filled hybrid composite are prepared for different volume fractions for the experimental purpose, to review the propose model accuracy. The experimental deflection values are compared with the finite element solutions, where the experimental elastic properties are adopted for the computation. Finally, the effect of different variable design dependent parameter and the percentages of nano cenosphere including the geometrical shapes obtained via a set of numerical experimentation.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.59-65
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• 2004

응력확대계수는 균열진전경로의 수치해석적 연구에서 널리 사용되고 있다. 그러나 많은 경우에서 균열선단주위 응력의 급수전개식 중 이어지는 항은 정량적으로 중요하다. 따라서 본 연구에서는 이의 항을 계산하기 위하여 등매개 2차특이요소를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 일례로 단축하중을 받는 무한 직방성체 내 경사균열에 대하여 균열요소크기와 균열경사각을 달리 주어 가며 해석을 수행하였으며, 수치해석결과는 이론해와 비교하여 잘 일치하고 있다.

• 수산해양기술연구
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• 제35권1호
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• pp.54-59
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• 1999

High-speed electronic digital computers have enabled engineers to employ various numerical discretization techniques for solutions of complex problems. The Finite Element Method is one of the such technique. The Finite Element Method is one of the numerical analysis based on the concepts of fundamental mathematical approximation. Three dimensional plate structures used often in partition of ship, box girder and frame are analyzed by Finite Element Method. In design of structures, the static deflections, stress concentrations and dynamic deflections must be considered. However, these problem belong to geometrically nonlinear mechanical structure analysis. The analysis of each element is independent, but coupling occurs in assembly process of elements. So, to overcome such a difficulty the shell theory which includes transformation matrix and a fictitious rotational stiffness is taken into account. Also, the Mindlin's theory which is considered the effect of shear deformation is used. The Mindlin's theory is based on assumption that the normal to the midsurface before deformation is "not necessarily normal to the midsurface after deformation", and is more powerful than Kirchoff's theory in thick plate analysis. To ensure that a small number of element can represent a relatively complex form of the type which is liable to occur in real, rather than in academic problem, eight-node quadratic isoparametric elements are used. are used.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제43권3호
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• pp.321-336
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• 2012

As an improvement on the isoparametric element method, the derivation presented in this paper is close to that done by Wang (1990) for the 2-D finite element. We extend this idea to solve 3-D crack problems in this paper. A new displacement modelling is constructed with local solutions of three-dimensional cracks and a quasi-compatible isoparametric element for three-dimensional fracture mechanics analysis is presented. The stress intensity factors can be solved directly by means of the present method without any post-processing. A new method for calculating the stress intensity factors of three-dimensional cracks with complex geometries and loads is obtained. Numerical examples are given to demonstrate the validity of the present method. The accuracy of the results obtained by the proposed element is demonstrated by solving several crack problems. The results illustrate that this method not only saves much calculating time but also increases the accuracy of solutions. Because this quasi-compatible finite element of 3-D cracks contains any singularities and easily meets the requirement of compatibility, it can be easily implemented and incorporated into existing finite element codes.

• KCI Concrete Journal
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• 제13권1호
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• pp.19-25
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• 2001

Based on the orthotropic hypoelasticity formulation, a constitutive material model of concrete taking account of triaxial stress state is presented. In this model, the ultimate strength surface of concrete in triaxial stress space is described by the Hsieh's four-parameter surface. On the other hand, the different ultimate strength surface of concrete in strain space is proposed in order to account for increasing ductility in high confinement pressure. Compressive ascending and descending behavior of concrete is considered. Concrete cracking behavior is considered as a smeared crack model, and after cracking, the tensile strain-softening behavior and the shear mechanism of cracked concrete are considered. The proposed constitutive model of concrete is compared with some results obtained from tests under the states of uniaxial, biaxial, and triaxial stresses. In triaxial compressive tests, the peak compressive stress from the predicted results agrees well with the experimental results, and ductility response under high confining pressure matches well the experimental result. The reinforcing bars embedded in concrete are considered as an isoparametric line element which could be easily incorporated into the isoparametric solid element of concrete, and the average stress - average strain relationship of the bar embedded in concrete is considered. From numerical examples for a reinforced concrete simple beam and a structural beam type member, the stress state of concrete in the vicinity of talc critical region is investigated.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제21권3호
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• pp.186-192
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• 1989

14$\times$14형 교체노심용 핵연료집합체 상단고정체 설계의 일환으로 핵연료집합체 운송 및 취급시의 하중조건하에서 여러 상단고정체 구조모델들에 대한 구조해석을 ANSYS code를 사용하여 수행하였다. 해석 모델에서는 3차원 등매개변수(isoparametric) 요소를 사용하였으며 설계조건들을 위배하지 않으면서 Adapter plate에 있는 구멍들의 배치를 조정하는 한편 Adapter plate에 부착되는 두름판(Enclosure)의 부착 방법을 개선함으로서 상단고정체의 구조적 강도를 증가시켰다. 이러한 개념들은 14$\times$14 교체노심용 핵연료 설계에 채택되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.439-445
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• 2006

터널과 같이 구조물의 크기가 매질의 영역에 비하여 상대적으로 작은 경우와 같은 무한영역의 문제는 유한요소법을 적용하여 해석할 수 있으나 해석의 정밀도를 높이기 위해서는 해석영역을 크게 선정하게 되어 계산량이 증가하고, 인위적인 경계조건에 의한 오차의 영향을 피할 수 없다. 이를 개선하기 위해 관심영역은 유한요소로 모델링하고 무한영역은 무한요소로 모델링하는 혼합법을 적용하면 보다 효과적이다. 본 연구에서는 다양한 감쇠함수를 적용한 등매개변수형 무한요소를 제안하였고 매개변수해석을 통하여 터널해석에 적합한 감쇠함수의 특성치를 제시하였다. 또한 이를 적용한 3차원 혼합모델이 터널 해석에 유효함을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.413-420
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• 2012

본 논문은 2차원 선형탄성 직접 경계요소법에서 저매개변수 요소를 사용할 때 Kernel의 적분방법에 대하여 논의하였다. 일반적으로 등매개변수 요소의 경우 형상함수로 통칭되는 해의 기저함수와 요소의 적분을 위해 사용되는 사상함수를 동일하게 사용한다. 그러나 본 논문에서는 사상함수의 차수를 낮게 취하여 순수기저절점을 도입하고 그때 직접 경계요소의 Kernel을 적분하기 위한 방법이 모색되었다. 일반적으로 경계요소법의 적분 Kernel의 경우 Log수치적분과 코쉬주치(Cauchy principal value) 등을 통해 해결하는데, 본 논문에서는 대수적 조작을 통해 적분값의 정확도를 높일 수 있도록 새로운 수식을 유도하였다. 본 연구에서 저매개변수 기반의 직접 경계요소에 대한 강건성과 정확도를 검증하기 위해 2차원 타원형 편미분방정식으로 표현되는 평면응력과 평면변형문제에 대해 적용하였다. 적용 예제로는 단순연결영역(simple connected region)의 대표적 문제인 캔틸레버보와 다중연결영역(multiple connected region)의 대표적인 문제인 개구부가 있는 사각평면에 대해 각각 수치해석을 수행한 결과 대폭적인 자유도의 감소에 비해 정확도 측면에는 기존의 방법과 차이가 없음을 볼 수 있었다. 본 논문에서 제시된 방법은 기저함수 고차화 저매개변수 직접 경계요소법(subparametric high order boundary element)과 이에 기초를 둔 저매개변수 고차 이중경계요소법(subparametric high order dual boundary element)의 초석이 될 수 있을 것이다.

• 타이어
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• 통권111호
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• pp.20-29
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• 1984

유한요소법에 의하여 축대칭 정적하중을 받는 승용차용 래디알 타이어의 변형을 해석하였다. 요소는 8절점 parabolic-isoparametric 요소를 사용하였으며 타이어를 구성하는 cord-rubber복합체를 선형직교성을 갖는다고 가정하고, 그 복합체의 물성치를 간단한 식으로 표시하여 적용하였다. 공기압으로 인해 변형된 모양 및 cord에 작용하는 장력을 계산해 냈으며 이 변형된 모양을 plaster cast를 이용하여 측정한 실험치와 비교하였다. 또 타이어를 구성하는 구조가 달라지면 공기압으로 인하여 변형형태가 어떻게 변화하는가를 계산해 보았다. 이 결과로 belt의 cord수가 감소하거나 belt cord angle이 증가하면 타이어 외경이 증가함을 알 수 있다.

• 소성∙가공
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• 제4권1호
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• pp.69-78
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• 1995

The arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) finite element analysis is applied to the axisymmetric hot extrusion through continuous dies. In order to simulate hot forming problems, an ALE scheme for temperature analysis is proposed. The computed results are compared with experimental results as with those by pure Lagrangian method. In the present study mesh control is accomplished by the use of isoparametric mapping of quadrilaterals.