• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.627-637
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• 2009

복합재료는 재료적, 역학적으로 뛰어난 특성을 가진 재료로서 엔지니어링분야의 많은 부분에 적용되고 있다. 특히 무게 대비 강성비가 높은 특성을 가지고 있으며 다양한 형상에 대한 성형성도 뛰어나다. 그러나 재료의 특성상 두 가지 재료를 조합하여 제작하는 복잡한 과정은 재료상수에 높은 임의성을 야기할 가능성이 있다. 본 연구에서는 재료상수 중 포아송비의 공간적 임의성을 고려한 추계론적 유한요소해석 정식화를 제시한다. 직교이방성 복합적층구조의 두 재료축에 대한 상호관계를 적용하여 두 재료축방향의 포아송비를 하나의 대표값으로 나타내었고, 이를 합력-변형률관계에 적용하였다. 이를 통하여 합력-변형률관계를 포아송비의 변동항의 수학적 표현인 추계장함수의 차수에 따라 분해된 형태로 유도하였고, 이를 정식화에 적용하여 응답분산계수를 제시하였다. 제시한 응답분산계수는 몬테카를로 해석의 결과와 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권1호
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• pp.137-149
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• 2021

In engineering design, the axial equivalent elastic modulus of laminated FRP pipe was mostly calculated by the average elastic modulus method or the classical laminated plate theory method, which are based on relatively simplified assumptions, and may be not accurate enough sometimes. A new analytical calculation method for the axial equivalent elastic modulus of laminated FRP pipe was established based on three-dimensional stress state. By comparing the results calculated by this method with those by the above two traditional analytical methods and the finite element method, it is found that this method for the axial equivalent elastic modulus fits well not only for thin-walled pipes with orthotropic layers, but also for thick-walled pipes with arbitrary layers. Besides, the influence of the layer stacking on the axial equivalent elastic modulus was studied with this method. It is found that a proper content of circumferential layer is beneficial for improving the axial equivalent elastic modulus of the laminated FRP pipe with oblique layers, and then can reduce its material quantity under the premise that its axial stiffness remains unchanged. Finally, the meso-mechanical mechanism of this effect was analyzed. The improving effect of circumferential layer on the axial equivalent elastic modulus of the laminated FRP pipe with oblique layers is mainly because that, the circumferential fibers can restrain the rigid body rotations of the oblique fibers, which tend to cause the significant deformations of the pipe wall units and the relatively low axial equivalent elastic modulus of the pipe.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.29-34
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• 2012

압축을 받는 복합적층판의 보강을 위해 폐단면리브를 적용하는 것이 효과적이나, 적정 크기나 최적 두께에 대한 충분한 연구자료가 제시되지 못하고 있다. 이에 따라 폐단면리브 단면 제원에 따른 복합적층판의 압축좌굴 거동에 대한 영향이 우선 검토되어야 할 필요성이 있다. 본 논문에서는 직교이방성 $[(0^{\circ})_4]_s$와 Cross-ply $[(0^{\circ}/90^{\circ})_2]_s$ 적층단면을 각각 고려하여 U리브 단면강성에 따른 복합적층 보강판의 탄성좌굴강도 및 좌굴모드의 변화를 수치해석적으로 검토하였다. 구조부재로써 적용성을 고려하여 U리브 단면 모델을 선정하였고 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 U리브 적층두께에 따른 고유치 해석을 실시하였다. U리브와 같은 폐단면 보강재를 적용한 복합적층판에서는 단순지지 조건의 판좌굴 강도에 비해 상승효과가 있음이 본 연구의 수치해석 결과로부터 입증되었으며 본 해석연구 대상 모델에 대해 U리브 최적 적층두께를 분석하였다. 본 논문의 연구 결과는 향후 U리브의 최적 단면 선정방안을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.333-340
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• 2004

최근 장대화 되어가는 강교량의 건설 기술발전에 따라, 자중이 가벼운 강바닥판 형식의 교량 사용이 증가되고 있다. 그러나 강바닥판 교량은 피로에 매우 취약한 구조형식이며, 특히 종리브와 횡리브가 교차되는 상세부에서의 피로균열은 강바닥판 교량이 가지고 있는 가장 큰 문제점 중 하나이다. 이러한 피로균열의 발생원인은 횡리브의 면외거동에 의한 2차 응력으로부터 유발된다. 본 연구에서는 강바닥판 교량의 피로균열을 억제하고, 종리브-횡리브 교차연결부의 상세개선을 위해 3차원 실물모형체의 피로실험과 범용구조해석 프로그램인 LUSAS를 이용한 세부변수 해석을 병행하여 최적의 상세를 제시하기 위한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 국내 표준단면 형상에 곡선형 벌크헤드 플레이트를 부착한 상세가 가장 유리한 것으로 나타났으며, 세부 변수해석에 의한 개선 단면 적용시 발생되는 응력값이 최대의 경우 약 50%이상까지 감소하는 것으로 나타났다. 응력의 감소와 함께 횡리브의 간격 증대(G=400)에 따른 4%의 강재량과 34%의 용접길이 감소로 제작원가 절감 및 피로에 유리한 강바닥판교의 제작이 가능하게 되었다.

• Composites Research
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• 제13권2호
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• pp.30-39
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• 2000

고급복합재료(advanced composite material)는 여러 가지 훌륭한 장점에도 불구하고 건설기술자에게는 그 이론이 너무 복잡하여 건설구조에 대한 응용이 지연되고 있다. [$\alpha$/$\beta$/$\beta$/$\gamma$/$\alpha$/$\alpha$/$\beta$]r, $\alpha$=-$\beta$, $\gamma$=$0^{\circ}$또는 $90^{\circ}$와 같은 몇 가지 배향각을 갖은 적층판은, r이 증가함에 따라, $B_{i,j}$ 강성이 0으로 접근한다(1995). 또한 건설구조물은 그 치수가 크고 r이 증가해도 지간 대 두께비가 충분히 커서, 횡방향 변형율($varepsilon_{xz}$, $varepsilon_{yz}$)의 영향이 무시될 수 있다. 이 경우 판의 지배방정식은 간단한 특별직교 이방성 판의 지배방정식으로 변화된다. 김덕현은 토목구조물에 흔히 적용될 수 있는 이러한 배향각을 가진 적층판의 지배방정식을 취급이 간단한 특별직교 이방성 판의 경우로 변경시킨 다음 해석을 더 간단히 진행할 수 있도록 기술자들이 유사 등방성 상수(quasi-isotropic constant)를 사용하여 낯익은 등방성판의 방정식으로 답을 구하고 그가 개발한 "수정계수(correction factor)"를 사용하여 "정확한"해를 구하는 방법을 발표한 바 있다(1991).이 논문에는 [$\alpha$/$\beta$/$\beta$/$\gamma$/$\alpha$/$\alpha$/$\beta$]r 배향각을 갖는 적층판을, 일반기술자들이 이해하기 쉬운 본 논문의 방법으로 해석하는 방법을 제시하고 기술자들의 참고자료로 사용될 수 있는 여러 가지 경우에 대한 고유진동수의 계산결과가 제공되고 있다. 고유진동수의 계산결과가 제공되고 있다.