• Architectural research
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• 제24권3호
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• pp.75-84
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• 2022

Scads of earthquake-resistant systems are being invented around the globe to ensure structural resistance against the lateral forces induced by earthquake loadings considering structural safety, efficiency, and economic aspects. Shear wall and Bracing systems are proved to be two of the most viable solutions for seismic strengthening of structures. In the present study, three numerical models of a G+10 storied building are developed in commercial building analysis software considering shear wall and bracing systems for earthquake resistance. Material nonlinearity is introduced by using plastic hinges. Analyses are performed utilizing two dynamic methods: Response Spectrum analysis and nonlinear Time-history analysis using Kobe and Loma Prieta earthquake data and results are compared to observe the nonlinear behavior of structures. The outcomes exposed that a significant increase in the seismic responses occurs due to the nonlinearity in the building systems. It was also found that building with shear wall exhibits maximum resistance and minimum nonlinearity when subjected to dynamic loadings.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권6호
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• pp.693-708
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• 2023

Composite beams, two materials joined together, have become more common in structural engineering over the past few decades because they have better mechanical and structural properties. The shear connectors between their layers exhibit some deformability with finite stiffness, resulting in interfacial shear slip, a phenomenon known as partial shear interaction. Such a partial shear interaction contributes significantly to the composite beams. To provide precise predictions of the geometric nonlinear behavior shown by two-layered composite beams with interfacial shear slips, a robust analytical model has been developed that incorporates the influence of significant displacements. The application of a higher-order beam theory to the two material layers results in a third-order adjustment of the longitudinal displacement within each layer along the depth of the beam. Deformable shear connectors are employed at the interface to represent the partial shear interaction by means of a sequence of shear connectors that are evenly distributed throughout the beam's length. The Von-Karman theory of large deflection incorporates geometric nonlinearity into the governing equations, which are then solved analytically using the Navier solution technique. Suggested model exhibits a notable level of agreement with published findings, and numerical outputs derived from finite element (FE) model. Large displacement substantially reduces deflection, interfacial shear slip, and stress values. Geometric nonlinearity has a significant impact on beams with larger span-to-depth ratio and a greater degree of shear connector deformability. Potentially, the analytical model can accurately predict the geometric nonlinear responses of composite beams. The model has a high degree of generality, which might aid in the numerical solution of composite beams with varying configurations and shear criteria.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.73-79
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• 2010

본 연구에서는 비선형 유한요소 해석을 수행하여 굴곡도에 따른 유연직물복합재료의 등가 탄성계수를 예측하였다. 해석은 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 수행되었다. 해석에서는 섬유다발의 재료적 비선형성과 대변형 시 발생하는 기하학적 비선형성이 고려되었으며, 섬유다발의 대 전단 변형으로 발생하는 기하학적 비선형성을 고려하기 위하여 사용자 부프로그램을 작성하여 이를 ABAQUS내에 삽입하였다. 결과에서는 일축하중 상태에 있는 유연직물복합재료의 응력-변형률 거동을 예측하여 이로부터 계산된 등가탄성계수를 시험결과와 비교하였으며, 다양한 섬유 굴곡도를 갖는 유연직물복합재료에 대한 등가탄성계수를 계산하였다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall
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• pp.137-146
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• 1999

The SSI(Soil-Structure Interaction) analyses are being performed for the KNGR(Korean Next Generation Reactor) design because the KNGR is developed as a standard nuclear power plant concept enveloping various soil conditions. the SASSI program which adopts the flexible volume method is used for the SSI analyses. The soil curves used in the three dimensional SSI analyses of KNGR Nuclear Island(NI) structures are based on the upper bound shear modulus curve and lower bound damping degradation on SSI response the average shear modulus curve with average damping curve was used for two soil cases. This study presents the results of the variances by using different soil nonlinearity parameters based on the paametric SSI analyses. The results include the maximum member forces(shear and axial force) at the base of the NI structures and the 5% damping Floor Response Spectra (FRS) at some representative locations at the top of the NI superstructures. They are also compared together with the enveloped SSI results for eight soil cases and fixed-base analysis for rock case by using two control motions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권4호
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• pp.477-490
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• 2022

This article investigates the nonlinear behavior of two-directional functionally graded materials (TDFGM) doubly curved panels with porosities for the first time. An improved and effectual approach is established based on the improved first-order shear deformation shell theory (IFSDST) and von Karman's type nonlinearity. The IFSDST considers the effects of shear deformation without the need for a shear correction factor. The composition of TDFGM constitutes four different materials, and the modified power-law function is employed to vary the material properties continuously in both thickness and longitudinal directions. A nonlinear finite element method in conjunction with Hamilton's principle is used to obtain the governing equations. Then, the direct iterative method is incorporated to accomplish the numerical results using the frequency-amplitude, nonlinear central deflection relations. Finally, the influence of volume fraction grading indices, porosity distributions, porosity volume, curvature ratio, thickness ratio, and aspect ratio provides a thorough insight into the linear and nonlinear responses of the porous curved panels. Meanwhile, this study emphasizes the influence of the volume fraction gradation profiles in conjunction with the various material and geometrical parameters on the linear frequency, nonlinear frequency, and deflection of the TDFGM porous shells. The numerical analysis reveals that the frequencies and nonlinear deformations can be significantly regulated by changing the volume fraction gradation profiles in a specified direction with an appropriate combination of materials. Hence, TDFGM panels can overcome the drawbacks of the functionally graded materials with a gradation of properties in a single direction.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제48권5호
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• pp.587-613
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• 2013

A 3-node 3D co-rotational beam element using vectorial rotational variables is employed to consider the geometric nonlinearity in 3D space. To account for shape versatility and reinforced concrete cross-sections, fibre model has been derived and conducted. Numerical integration over the cross-section is performed, considering both normal and shear stresses. In addition, the derivations associated with material nonlinearity are given in terms of elasto-plastic incremental stress-strain relationship for both steel and concrete. Steel reinforcement is treated as elasto-plastic material with Von Mises yield criterion. Compressive concrete behaviour is described by Modified Kent and Park model, while tensile stiffening effect is taken into account as well. Through several numerical examples, it is shown that the proposed 3D co-rotational beam element with fibre model can be used to simulate steel and reinforced concrete framed structures with satisfactory accuracy and efficiency.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.129-138
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• 2000

새로운 공학재료의 하나인 복합재료는 뛰어난 역학적 성질로 인해 공학 전 분야에 걸쳐 사용이 점진적으로 증가하고 있다. 이 복합재료에 대한 개발뿐만 아니라 정적 혹은 동적 하중을 받는 복합 구조물의 연구는 많이 수행되어 왔고 대부분 가해지는 하중은 확정적인 것으로 가정되었다. 그러나 실제 많은 상황에 있어 구조물에 가해지는 하중의 성질은 불규칙적이다. 본 연구에서는 불규칙 진동을 받는 복합적층판의 비선형 해석을 유한요소법에 의거하여 해석하였으며 고전 판 이론과 전단변형을 고려한 1차, 3차 이론을 비교 분석하였다. 많은 복합재료들은 전단 변형에 있어 재료적인 비선형을 나타내므로 이를 본 연구에 포함하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.245-246
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• 2010

본 연구는 국내에서 사용되는 건설용 복합재료의 전단특성을 조사하기위하여 ASTM 규정에 따른 전단시험을 실시 GFRP 재료의 전단비선형 특성을 파악함으로 전단지배 하의 구조물 내 FRP 보강재 부착 시 장기거동을 파악함에 있어 반드시 요구되는 복합재료의 전단 비선형 특성을 제시하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.511-517
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• 2010

이 연구는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 정확하고 올바른 평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 이용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열 콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 사용된 부착 또는 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 이 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 파악하기 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 다른 연구자의 실험 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권4호통권41호
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• pp.417-424
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• 1999

본 논문에서는 3차원 강뼈대구조물의 비선형 해석 기법을 개발하였다. 본 해석은 재료적 비선형과 기하학적 비선형을 고려하였다. 재료적 비선형으로 휨에 의한 점진적인 소성화를 고려하였다. 기하학적 비선형으로 $P-{\delta}$와 $P-{\Delta}$ 효과를 고려하였다. 절점에서의 재료적 비선형성은 여러개의 화이버로 구성되어 있는 P-M 힌지 개념을 사용함으로써 고려하였다. 기하학적 비선형성은 안정함수 (Stability function)를 사용하여 고려하였다. 단 전단과 비틀림에 의해 발생하는 비선형형은 고려하지 않았다. 수치해석법으로는 수정변위증가법을 사용하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법으로 예측된 하중-변위가 다른 해석기법의 결과들과 잘 일치하였다.