본 논문에서는 인장 좌굴 현상을 소개하고 이를 이용한 음의 포아송 효과를 가지는 구조물에 대한 분석을 다룬다. 일반적으로 널리 알려진 좌굴은 압축하중 하에서의 안정성 문제임에 반하여, 인장 좌굴은 인장에 의해 국소적으로 압축력이 생겨 발생하는 좌굴이다. 고전적인 좌굴에 비하여 비교적 최근의 연구이기 때문에 상대적으로 잘 알려지지 않았다. 이에 인장 좌굴 현상을 에너지 관점에서 고 찰하고, 해석을 위하여 비틀림 스프링을 가지는 비선형 트러스 유한요소의 정식화를 수행하였다. 비선형해석을 통해 후좌굴 거동을 분석하고 비틀림 스프링이 주요 인자임을 확인하였다. 이러한 후좌굴 거동은 음의 포아송 비를 가지는 구조물에 적용할 수 있으며, 기 계적 스위치 등의 장치에 적용할 가능성을 보였다. 얻어진 결과들의 정확성 확인을 위하여 해석해와 상용 유한요소해석 결과들과 비 교하여, 개발된 유한요소 모델이 기초 설계에 유용함을 보였다.

이 논문에서는 내구성이 우수한 것으로 알려져 있는 펄트루젼 FRP의 습도 노출 및 동결 융해 영향을 검토하고, 이에 따른 국부좌굴강도 영향을 검토하기 위한 해석적 연구를 수행하였다. FRP는 일반적으로 내구성이 우수하다고 알려져 있기 때문 에, 해양 구조물 등 습윤환경에서 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 구조용 부재로 제작되는 펄트루젼 FRP 부재는 하절기와 동절기의 온도변화에 노출되기 때문에 이에 대한 검토가 필요하다. 펄트루젼 FRP의 습도 노출 및 동결 융해 영향은 기존 연구의 실험 결과를 참고하였으며, 국부좌굴강도는 정밀해법을 통해 영향을 검토하였다. 검토 결과 펄트루젼 FRP 는 습도노출 및 동결융해의 영향으로 인해 최대 약 20%의 인장강도 및 탄성계수 변화를 나타내었으나, 국부좌굴강도는 약 3% 로 그 영향이 상대적으로 작은 것으로 나타났다. 따라서, 온도이력 및 습윤환경에서도 펄트루젼 FRP는 국부좌굴강도의 큰 변화 를 나타내지 않고 높은 내구성을 나타낼 수 있을 것으로 판단된다.

최근, 구조설계 기준 및 평가방법의 전문화로 인하여, 선급 규칙의 통합화가 이뤄졌었다. 그 좋은 일례가 국제공통규칙(CSR, Common Structural Rule)이다. 그러나, 종강도 하중이 크게 작용하는 화물창 구역에만 국한하여 세부규정이 제시되어 있고, 선수와 선미부 구조에는 별다른 평가 지침이 없다. 언급한 구역의 구조설계는 조선사의 설계 경험에 의존하여 진행하고 있으며, 선급에서도 명확한 기준 이 없으므로 구조 손상 문제가 발생하더라도 근본적인 원인을 파악하기가 힘들다. 본 연구에서는 선미부에 주로 발생하고 있는 좌굴 손 상의 대표적인 사례에 대한 근본적인 원인을 파악하기 위한 엔지니어링 기반의 해법을 제시하였다. 유한요소해석 모델링 기반 구조 강도 검증을 위하여, 하중 조건, 경계조건, 모델링 방법 그리고 평가 기준에 대한 합리적인 해법을 제시하였다. 선미부에 작용하는 휨 모멘트에 의하여 높이 방향으로 압축하중에 의해서 좌굴이 발생할 가능성이 있으며, 좌굴 강성 증가를 위하여 판 두께 증가 혹은 수직 보강재의 추 가가 필요하다. 앞으로도 이 결과는 유사 운반선의 선미부 구조 강도 검토 시 도움을 줄 것으로 기대된다.

In this paper, based on the finite element analysis model verified in previous studies, a new model of a buckling restrained brace reinforced with a steel plate was proposed. A design formula was proposed for the new model to dissipate energy without buckling the steel core under load protocol, and the performance of the model satisfying the design formula was evaluated by comparing it with the previous model through the results of hysteresis loop, bi-linear curve, cumulative energy dissipation capacity, and equivalent viscous damping.

본 연구에서는 T형 박벽 보의 휨과 좌굴해석을 위해 직교좌표계에 근거한 전단변형을 고려한 적층복합 보 요소를 제안한다. 1차 전단변형 보 이론을 사용하여 유도된 유한요소는 휨 전단변형 및 뒴 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려한다. 전체 포텐셜 에너지 원리를 이용해 지배방정식을 유도하였다. 지배방정식의 해를 구하기 위해 변위법에 근거한 2절점, 3절점, 4절점 요소의 세 가지 보 요소를 제안하였다. 압축력을 받는 T형 보의 기하학적 강성은 좌굴하중을 산정하는 데 사용된다. 제안된 보 요소를 검증하기 위해 처짐과 좌굴 해석을 수행하였으며 ABAQUS 상세 유한요소 해석결과와 비교하였다. 최대 처짐에 대한 파이버 방향성과 높이 대 지간 비율과 대칭 적층복합 보의 임계좌굴하중 영향을 조사하였다.

앏은 패널 형태의 구조물은 그 형상의 특성상 좌굴이 발생하기 쉽다. 등방성 재료에 대한 좌굴의 해석은 그동안 많은 연구가 이루어졌다. 그러나 복합재의 경우는 좌굴 현상의 거동이 매우 복잡하고 난해하기 때문에 많은 연구가 이루어지지 않았다. 적층복합재의 좌굴거동을 수치적으로 해석하기 위하여 3D 쉘요소를 적용하여 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 3가지 종류의 layup에 대하여 비선형 좌굴 현상을 계산하였고 좌굴거동의 하중-변위 특성 관계를 규명하였다. 적층복합재의 경우 좌굴 거동이 극심한 비선형 현상을 나타내며, 또한 수치적으로 수렴하기 어렵다. 3가지 layup 적층복합재의 좌굴 거동을 해석하기 위하여 arc-length 방법을 사용하였다. 비선형 좌굴 거동의 힘-변위 곡선을 계산 하였고 또한 Tsai-Wu 파괴이론에 의하여 좌굴거동이 발생하면서 복합재의 파괴를 계산하였다.

Beam bracing is applied to prevent the relative displacement of the top and bottom flanges or to effectively control the twisting of the section, and the lateral stability of the beams are provided by lateral bracing, torsional bracing or a combination of both. Modular steel I-girders are laterally interconnected by torsional bracings that are installed to increase the resistance to lateral torsional buckling. In this paper, numerical parametric study was carried out by varying the crossbeam web height to examine the effects of the web torsional stiffness. Three-dimensional finite-element analysis using the commercial finite element software ABAQUS was obtained for the parametric numerical analyses of a series of feasible two-girder models, and the failure mode, lateral-torsional buckling strength and the moment-displacement behavior of the main girders was determined.

Using closed-section ribs as longitudinal stiffeners have been proven to be an effective system for axially compressed members, however, studies on the application of these on laminated composite shell are insufficient. Thus, this study aims to evaluate the buckling behavior of the laminated composite shell when closed-section ribs were applied as longitudinal stiffeners. The effect of the rotational stiffness of the closed-section ribs on the buckling modes and strengths will be determined in this paper. The three-dimensional finite element modeling were set up using ABAQUS and a series of eigenvalue analysis were conducted, applying eight layers of the layup [(0°)4]s, [(45°/-45°)2]s and [(0°/90°)2]s on the orthotropic plates. Through the parametric studies, the increasing effect on the elastic buckling strengths due to the rotational stiffness are numerically verified, and the buckling strength of a longitudinally stiffened shell with a laminated composite material were compared with that of the isotropic material.

본 연구에서는 1차 전단변형이론을 고려한 비국소 자기-전기-탄성 나노 판의 2방향 좌굴해석에 관하여 연구하였다. 면내 전기-자기-탄성 나노 판에서 전기장과 자기장은 무시할 수 있다. 자기-전기 경계조건과 맥스웰 방정식에 따라 전기-자기-탄성 나노 판의 두께 방향에 따른 자위 및 전위의 변화가 결정된다. 자기-전기-탄성 나노 판의 탄성이론을 재 공식화하기 위하여 에링겐의 비국소 미분 구성 관계식을 사용하였다. 변분이론을 이용하여 비국소 탄성이론의 지배방정식을 연구하였 다. 비국소 이론과 국소 이론의 관계를 계산 결과를 통하여 분석하였다. 또한, 비국소 매개변수, 면내 하중 방향 그리고 형상 비에 따른 구조적 응답을 연구하였다. 계산 결과들은 전위 및 자위의 효과를 나타내었다. 이러한 계산 결과들은 자기-전기-탄성 재료로 구성된 신소재 구조물의 설계 및 해석에 사용될 수 있고 향후 연구의 비교자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

This study investigates elastic flange local buckling of ultra high performance concrete (UHPC) I-girders. The girders were modeled using 3D shell elements (S4R) and analyzed by eigenvalue analysis. Then, the flange local buckling strength from the FE analysis were evaluated according to the flange and web slenderness ratios and compared to the local buckling strength of steel girders. The results shows that the flange local buckling of UHPC I-girders are underestimated compared to the strength of steel girders which has same geometric cross sections and further studies needed related to this field.

A pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) structural member consisted of plate elements, which is commonly used as construction member, may be considered as an orthotropic material due to its unique manufacturing process. It has different mechanical properties with respect to the longitudinal and transverse directions. This orthotropic nature of PFRP material needs to be considered in the analysis of buckling behavior. In this paper, a simplified buckling analysis for PFRP plate using geometric mean of the longitudinal and transverse mechanical properties is performed. The comparison between exact buckling analysis and simplified buckling analysis is conducted. Each analysis is performed by the Levy method and the finite element method (FEM), respectively.

This study is about the basic design technology to radically increase the structural stability of structural shell or tube, which are utilized in a variety of large structures like aircrafts, plant, bridges and buildings. Recent studies have revealed that the plates stiffened by closed-sections ribs can be designed to have greater strength as well as the reduction of used number of stiffeners. Then, the analytical models were selected based on the huge steel tube design and the finite element modeling has been conducted using the ABAQUS. Through this study, the elastic buckling strengths are compared with the flat plate buckling stress and the improved effect in the local buckling strength due to the closed-section ribs are numerically verified.

The construction of vinyl greenhouses are increasing because of economic feasibility, construction period, and construction regulations. However, the vinyl greenhouses are apt to collapse by snow load since they have a small member as a temporary structure. The 3 types of buckling such as global, member and nodal buckling could be occurred to arched structures according to characteristics of cross section. To examine the member buckling, the precision of analysis need to be enhanced. In that case, we can examine the characteristics of the those buckling. The purposes of this study are to verify buckling characteristics of structures using the method of high precision analysis with a center node of member. The results of high precision analysis bring member buckling, and in the analysis method having the center node of member, the value of strength is getting lower than a previous study.

When an engine connecting rod is designed, it’s important to consider the buckling strength as well as deformation and durability of the rod. The buckling strength of a rod is mainly affected by the shape and area of shank cross-section and boundary conditions of its small and big ends. Buckling analysis by finite element method was carried out to evaluate the elastic buckling strength of a connecting rod that has non-uniform cross section areas. And the Merchant-Rankine formula was applied to predict the inelastic critical buckling load by considering the plastic buckling strength. Finally, the maximum allowable compressive load, which has 56.57kN, was predicted by considering the 1.7 buckling safety factor. It represents an approximately 40% greater than the maximum firing pressure.

This study numerically investigates buckling behavior of press braked steel plates with a free edge. In order to improve structural stability during construction, the top flanges of press-braked U section girder are laterally braced by the installation of prefabricated half-deck. Thus, an unbraced length is taken as the longitudinal spacing of pockets on the half-deck, which are to make composite section. This study performed 3D finite element analyses to evaluate an equivalent effective width of cold-formed flange with a free edge. Through the parametric numerical analyses, the elastic buckling stresses of the cold-formed flanges with rounded corner in the cross-section were compared with those of general flat plates. Then, the equivalent effective width of the cold-formed (press-braked) flanges were numerically examined for some representative cases.

In order to improve the wind performance of buckling-restrained braces (BRBs), Hybrid buckling-restrained braces (H-BRBs) have been studied in Korea. The seismic performance of H-BRBs is different according to the action of VE damper. In this study, the nonlinear time history analyses have been performed on the parameters such as brace types and input earthquakes. The results of the study suggest that H-BRBs meet the BRB's requirement of ANSI/AISC 341-10 only if VE damper is not working during an earthquake.