• 대한조선학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.130-138
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• 1994

선저외판은 수압과 동시에 면내 압축력을 받는다. 특히 살물선이 Alternate은 하중상태에서 흘수가 큰 경우, 외판구조는 배길이 및 폭방향의 극심한 압축력과 횡수압을 받기 때문에 설계자가 기존의 선급규정 및 설계기준을 이용하여 선저외판의 치수를 결정하고자 할 때 상당한 어려움을 겪는다. 본 연구에서는 선저 부위의 격자(Grillage)구조물에서 판주의를 둘러싼 보강재의 비틀림 강성을 추가로 고려하여 선저외판의 경계부가 탄성구속이며 면내 및 면외의 복합하중이 작용하는 선저외판의 좌굴강도 평가를 통해 보다 실제적인 선저외판의 치수 결정에 대한 선박 구조설계 측면에서의 타당성을 실적선 자료를 근거로 하여 검토해 보고자 한다. 따라서 경계조건에 따른 판의 탄성좌굴강도의 영향을 특성치 문제로 취급하여 유도된 판의 탄성구속 좌굴계수를 기존의 평가식에 추가로 고려하는 좌굴평가 방법에 근거하여 실적선의 선저외판 치수를 계산하였다. 또한 극심한 면내 및 면외하중과 주변 보강재 효과를 고려하여 상기 계산에 따라 산출된 외판치수에 대한 평가와 다양한 선급 규정에 따른 결과 그리고 1차연구의 방법에 따른 결과를 서로 비교 분석하여 보았으며 이들 각종 평가 결과들을 토대로 실적선 선저외판의 좌굴평가에 대한 실용성을 타진해 보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.479-486
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• 2005

The final goal of shift alignment design is that the bearing reaction forces or mean pressures are within design boundaries for various service conditions of a ship. However, it is found that calculated bearing load can be substantially variable according to the locations of the effective support points of after sterntube bearing which are determined by simple calculation or assumption suggested by classification societies. A new analysis method for shaft alignment calculation is introduced in order to resolve these problems. Key concept of the new method is featured by adopting both nonlinear elastic and multi-support elements to simulate a bearing support Hertz contact theory is basically applied for nonlinear elastic stiffness calculation instead of the projected area method suggested by most of classification societies. Three loading conditions according to the bearing offset and the hydrodynamic moment and twelve models according to the locations of the effective support points of sterntube bearings are prepared to carry out quantitative verifications for an actual shafting system of 8000 TEU class container vessel. It is found that there is relatively large difference between assumed and calculated effective support points.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.92-105
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• 2000

세장한 선박 판부재를 대상으로 가장 중요한 하중인 종방향 면내하중을 작용시키면서 이중판의 폭, 길이, 두께 및 주판(main plate) 부식 영향 등의 각종 파라메타 영향에 따른 이중판의 정적 강도평가를 주판의 접촉효과를 고려한 탄소성 대변형 비선형 시리즈 구조해석을 수행하였으며 이들 해석 결과로부터 각 파라메타의 변화에 따른 강성과 강도 특성을 분석하였다. 또한 이중판의 보강 효과가 최소한 새판으로 치환 보수한 평판 강도 수준으로 설계되어야 하므로 이를 손쉽게 파악할 수 있게 이중판으로 보강된 판부재를 등가 평판 두께로 환산할 수 있는 간이 평가식을 개발하였다. 이 개발식을 이용하여 각 이중판 설계의 영향인자 변화에 따른 등가 평판두께의 증감 정도를 파악하고 이로부터 적어도 새판으로 보수한 평판강도에 달할 수 있게 길이방향 일축 면내 압축하중을 받는 세장한 이중판의 설계지침을 제시하였다. 마지막으로, 개발된 등가 평판 도출식은 고정밀 좌굴강도 평가식과 서로 일정한 상관관계가 있음을 확인하고 관계식을 정립하였다. 이 관계식을 각 경우별로 축적하여 앞으로 일일이 구조해석을 수행하지 않고도 설계된 이중판 강도를 등가 평판두께로 제시할 수 있는 간이 추정식의 개발에 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.41-46
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• 2001

최근에 선박이 대형화되는 추세에 힘입어 조선소는 광폭천흘수선, 초대형 원유운반선 및 초대형 컨테이너선 등을 건조하고 있다. 이와 같은 선박은 상대적으로 다른 선박에 비해 강성이 작기 때문에 파랑 중에서 유탄성 운동을 하게 되고, 입사하는 파고가 작은 경우에도 선체의 2절 모드의 진동에 의해 선체의 갑판이 피로 파괴되는 경우가 종종 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서 전진하는 선박의 유체 압력을 계산하기 위해 적분방정식은 3차원 소오스 분포법을 사용하고, 그린함수는 전진하면서 동요하는 형태를 이용하였다. 방사문제는 선박을 여러 개의 단면으로 나누어 단면간의 간섭효과를 고려하여 heave 및 pitch 강제동요와 관련된 부가질량 및 조파 감쇠계수를 계산하였고, 파강제력은 각 단면에서 선행해에 의한 힘만 고려하였다. 선박의 각 단면의 수직운동은 선박에 대한 운동방정식을 이용하고 강성행렬은 오일러 보 이론에 의해 산정되었다. 계산은 Esso-Osaka 선박을 모델로 도입하여 입사하는 파도의 주파수가 변함에 따른 선박의 각 단면에 대한 운동, 굽힘 모우멘트를 계산하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.320-328
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• 2017

철도차량에 폭 넓게 적용되고 있는 축상고무스프링의 노화에 따른 탈선안전도 영향을 분석하고자 노화 축상고무스프링 시료를 대상으로 특성시험을 수행하였다. 그리고 축상고무스프링 노화가 탈선 안전에 미치는 영향을 분석하기 위하여 주행 동특성 해석을 수행하였다. 사용연수 17년이 지난 롤고무 축상스프링 시료를 대상으로 한 상하방향 특성시험결과, 고무 노화로 인하여 변위 복원기능이 저하되었고 스프링강성이 현저히 증가하였다. 그리고 EN14363규격 적용 twist궤도 주행 시를 모사한 주행동특성 해석결과, 정상 차량모델(Case1)에 비하여 노화 축상스프링 특성을 적용한 차량모델(Case2)의 탈선계수와 윤중감소가 증가하여 탈선안전도는 저하하였다. 특히 급격한 선형 변동이 발생하는 천이구간 주행 시 윤중감소로 인한 탈선안전도는 취약하게 나타났다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권3호
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• pp.69-77
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• 2020

본 논문에서는 35 kg급 재난치안용 멀티콥터 무인기의 기체구조 개발에 대해 기술한다. 경량화를 위해 구조재료는 T-700급 탄소 복합재료를 사용하였으며, 동체는 세미 모노코크 구조로, 제어 및 통신장비가 장착되는 판재는 샌드위치 구조로 설계하였다. 설계된 부품과 동일한 적층판과 파이프를 제작하고 시편시험을 수행하여 강도와 강성을 확인하였다. 정적강도 및 진동 해석을 수행하여 복합재료 적층순서를 결정하였고, 착륙속도 및 지상이격 요구조건과 비선형 해석을 통해 착륙장치 스트러트의 적층순서를 결정하였다. 정적강도시험을 통해 구조 건전성을 평가하고 착륙장치의 거동을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권2호
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• pp.141-155
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• 2017

This paper presents an investigation into the magneto-thermo-mechanical vibration and damping of a viscoelastic functionally graded-carbon nanotubes (FG-CNTs)-reinforced curved microbeam based on Timoshenko beam and strain gradient theories. The structure is surrounded by a viscoelastic medium which is simulated with spring, damper and shear elements. The effective temperature-dependent material properties of the CNTs-reinforced composite beam are obtained using the extended rule of mixture. The structure is assumed to be subjected to a longitudinal magnetic field. The governing equations of motion are derived using Hamilton's principle and solved by employing differential quadrature method (DQM). The effect of various parameter like volume percent and distribution type of CNTs, temperature change, magnetic field, boundary conditions, material length scale parameter, central angle, viscoelastic medium and structural damping on the vibration and damping behaviors of the nanocomposite curved microbeam is examined. The results show that with increasing volume percent of CNTs and considering magnetic field, material length scale parameter and viscoelastic medium, the frequency of the system increases and critically damped situation occurs at higher values of damper constant. In addition, the structure with FGX distribution type of CNTs has the highest stiffness. It is also observed that increasing temperature, structural damping and central angle of curved microbeam decreases the frequency of the system.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제60권6호
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• pp.1063-1077
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• 2016

Components manufactured from composite materials are frequently subjected to superimposed mechanical and thermal loadings during their operating service. Both types of loadings may cause fracture and failure of composite structures. When composite cross-ply laminates of type [$0_m/90_n]_s$ are subjected to uni-axial tensile loading, different types of damage are set-up and developed such as matrix cracking: transverse and longitudinal cracks, delamination between disoriented layers and broken fibers. The development of these modes of damage can be detrimental for the stiffness of the laminates. From the experimental point of view, transverse cracking is known as the first mode of damage. In this regard, the objective of the present paper is to investigate the effect of transverse cracking in cross-ply laminate under thermo-mechanical degradation. A Finite Element (FE) simulation of damage evolution in composite crossply laminates of type [$0_m/90_n]_s$ subjected to uni-axial tensile loading is carried out. The effect of transverse cracking on the cross-ply laminate strength under thermo-mechanical degradation is investigated numerically. The results obtained by prediction of the numerical model developed in this investigation demonstrate the influence of the transverse cracking on the bearing capacity and resistance to damage as well as its effects on the variation of the mechanical properties such as Young's modulus, Poisson's ratio and coefficient of thermal expansion. The results obtained are in good agreement with those predicted by the Shear-lag analytical model as well as with the obtained experimental results available in the literature.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권6호
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• pp.739-756
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• 2016

The shear strength reduction finite element method (SSRFEM) is a powerful tool for slope stability analysis. The factor of safety (FOS) of the slope can be easily calculated only through reducing effective cohesion (c′) and tangent of effective friction angle ($tan{\varphi}^{\prime}$) in equal proportion. However, this method may not be applicable to soil slope under wetting-drying cycles (WDCs), because the influence of WDCs on c′ and $tan{\varphi}^{\prime}$ may be different. To research the method of estimating FOS of soil slopes under WDCs, this paper presents an experimental study firstly to investigate the effects of WDCs on the parameters of shear strength and stiffness. Twelve silty clay samples were subjected to different number of WDCs and then tested with triaxial test equipment. The test results show that WDCs have a degradation effect on shear strength (${\sigma}_1-{\sigma}_3)_f$, secant modulus of elasticity ($E_s$) and c′ while little influence on ${\varphi}^{\prime}$. Hence, conventional SSRFEM which reduces c′ and $tan{\varphi}^{\prime}$ in equal proportion cannot be adopted to compute the FOS of slope under conditions of WDCs. The SSRFEM should be modified. In detail, c′ is merely reduced among shear strength parameters, and elasticity modulus is reduced correspondingly. Besides, a new approach based on sudden substantial changes in the displacement of marked nodes is proposed to identify the slope failure in SSRFEM. Finally, the modified SSRFEM is applied to compute the FOS of a slope example.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권1호
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• pp.21-31
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• 2017

To control the stochastic vibration of a vibration-sensitive instrument supported on a beam, the beam is designed as a sandwich structure with magneto-rheological visco-elastomer (MRVE) core. The MRVE has dynamic properties such as stiffness and damping adjustable by applied magnetic fields. To achieve better vibration control effectiveness, the optimal bounded parametric control for the MRVE sandwich beam with supported mass under stochastic and deterministic support motion excitations is proposed, and the stochastic and shock vibration suppression capability of the optimally controlled beam with multi-mode coupling is studied. The dynamic behavior of MRVE core is described by the visco-elastic Kelvin-Voigt model with a controllable parameter dependent on applied magnetic fields, and the parameter is considered as an active bounded control. The partial differential equations for horizontal and vertical coupling motions of the sandwich beam are obtained and converted into the multi-mode coupling vibration equations with the bounded nonlinear parametric control according to the Galerkin method. The vibration equations and corresponding performance index construct the optimal bounded parametric control problem. Then the dynamical programming equation for the control problem is derived based on the dynamical programming principle. The optimal bounded parametric control law is obtained by solving the programming equation with the bounded control constraint. The controlled vibration responses of the MRVE sandwich beam under stochastic and shock excitations are obtained by substituting the optimal bounded control into the vibration equations and solving them. The further remarkable vibration suppression capability of the optimal bounded control compared with the passive control and the influence of the control parameters on the stochastic vibration suppression effectiveness are illustrated with numerical results. The proposed optimal bounded parametric control strategy is applicable to smart visco-elastic composite structures under deterministic and stochastic excitations for improving vibration control effectiveness.