본 논문에서는 좌굴에 취약한 철도판형교의 전체좌굴 거동특성을 검토하였다. 우선 철도판형교의 전체좌굴에 영향을 미치는 영향인자를 파악하고 좌굴을 유발하는 모멘트를 전체좌굴에 대한 무차원좌굴계수 를 적용하여 이론적으로 산정하였 다. 다음으로는 개단면인 철도판형교의 하부를 브레이싱으로 보강한 단면을 보강단면과 등가인 두께를 가지는 얇은 판으로 치환하여 유사폐합단면을 형성하고 보강 형상별로 국부적인 항복 발생 여부를 검토한 후, 전체좌굴을 유발하는 모멘트를 산정 하고 효율적인 보강상세를 결정하였다. 유한요소 해석을 이용하여 표준열차하중이 재하되었을 때 보강모델별로 철도판형교에 발생하는 횡방향 변위를 비교하여 장대레일의 좌굴에 저항하기 위한 최적의 보강상세를 제안하였다.

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.

This paper conducted a comparative analysis of the shear buckling characteristics of trapezoidal and sinusoidal corrugated steel plates considering of their initial imperfection. Initial imperfection refers to the state where the shape of the corrugated plate is initially not perfect. As such, an initially imperfect shape was assumed using the eigen buckling mode. To calculate the buckling stress of corrugated steel plates, the linear buckling analysis used a boundary condition which was applied to the plate buckling analysis. For the comparison of trapezoidal and sinusoidal corrugation, the shape parameters were assumed using the case where the length and slope of each corrugation were the same, and the initial imperfection was considered to be from 0.1% to 5% based on the length of the steel plate. Here, for the buckling analysis, ANSYS, a commercial FEA program, was used. From the results of buckling analysis, the effect of overall initial imperfection showed that the larger the initial imperfection, the lower the buckling stress. However, in the very thin model, interaction or local buckling was dominant in the perfect shape, and in this case, the buckling stress did not decrease. Besides, the sinusoidal model showed higher buckling stress than the trapezoidal one, and the two corrugation shapes decreased in a similar way.

조합하중 작용 시 현무암섬유 강화 복합재료(BFRP) 플레이트의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 유한 요소법(FEM)을 통하여 평가하였다. 복합재료 플레이트 내에서 고려될 수 있는 경계 조건, 치수의 종횡비 및 하중 조건과 같은 다양한 매개변수에 대한 영향성을 연구하였다. BFRP의 역학적 성질은 국내에서 제작된 시편을 이용하여 인장 및 면내 전단 실험을 통하여 구하였다. 산정된 물성치를 토대로 고전적인 판 이론을 이용하여 대칭으로 적층된 판을 우선적으로 분석하였다. 그 결과 2축 및 전단에 대한 조합 하중의 경우, 종횡비가 0.5∼1.0 일 때 좌굴하중이 빠르게 감소한다는 것을 알 수 있었다. 이와 반대로, 종횡 비가 1.0∼2.5 일 때는 좌굴하중이 약간 감소하는 경향이 보였다. 또한, 기존 축 방향 하중의 평면 내 전단 하중을 조합하여 추가할 경우 플레이트 판 내의 좌굴하중 감소가 약 4% 정도로서 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.

The pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) is one of the most actively studied composite materials for the structural member in construction industries. In domestic design process, the PFRP member is designed as an isotropic material having only longitudinal material properties for simplicity, because it is too complex to consider orthotrophy of PFRP perfectly. In this study, three cases of buckling analysis of PFRP plate is conducted theoretically and numerically. First, the PFRP plate is considered as an orthotropic material. Second, the PFRP plate is considered as an isotropic plate having only longitudinal material properties. Third, the PFRP plate is considered as an isotropic plate having geometric mean of longitudinal and transverse material properties. As a result of buckling analysis, a buckling strength of PFRP plate as an isotropic plate having only longitudinal material properties is about 2.21 times larger than that of PFRP plate analyzed as an orthotropic plate. On the other hand, a buckling strength of PFRP plate as an isotropic plate having geometric mean material properties is about 1.19 times larger than that of PFRP plate analyzed as an orthotropic plate. In conclusion, the safety factor of 3 used in domestic design process of PFRP member is no longer applicable due to overestimation of buckling strength of PFRP member which leads to nonconservative design.

This study investigates characteristics on inelastic flange local buckling of ultra high performance concrete (UHPC) plate supported by one edge. The UHPC plate were modeled using 3D shell elements (S4R) and analyzed using by geometric and material nonlinear analysis. The plates for FE analysis were supported by pined and fixed boundary conditions to considering constrained effects of one web. The inelastic local buckling strength from the FE analysis were evaluated according to the flange slenderness ratios. The results shows that material non-linearities of tensile behavior of UHPC highly affects the inelastic local buckling of UHPC plate.

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.

본 논문에서는 커코프 판이론과 폰-칼만 비선형 변형율-변위 관계를 이용하여 서형화된 좌굴해석을 수행하였다. 평면응력과 좌굴문제에서 영률과 두께에 관한 설계민감도식을 유도하였고, 고유치를 최대화하면서 컴플라이언스를 최소화하는 위상최적설계 기법을 정식화하였다. 좌굴해석에서의 프리스트레스를 이용하여 판 좌굴문제에 적용할 수 있는 위상최적설계 기법을 개발하였다. 폰-칼만 비선형 변형률을 사용하여 좌굴문제의 응력행렬을 구성하는데 프리스트레스가 필요하므로 면외로의 운동을 도입하였다. 위상최적설계를 위하여 정규재료밀도를 설계변수로 하고, 목적함수는 최소 컴플라이언스와 최대 고유진동수로 하였으며 제한조건은 허용되는 재료량이다. 여러 수치예제를 통하여 개발된 설계민감도 해석법은 유한차분 민감도와 비교하여 매우 정확한 값을 가지고, 위상최적설계는 물리적으로 의미있는 결과를 제공함을 확인하였다.

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.

본 논문에서는 탄소성 영역 내 패치 로딩 크기에 따른 알루미늄 합금 사각형 판의 초기 처짐 영향을 수치해석방법으로 이용한 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하였다. 주변 지지조건은 단순지지로 가정하고 초기 처짐 크기(w/t), 종횡비(a/b), 세장비(b/t)를 고려하여 알루미늄 합금 A6082-T6 사각형 판의 임계 탄성 좌굴하중과 좌굴 후 거동을 검토하였다. 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석은 상용프로그램을 사용하였다. 초기 처짐 크기가 작을 경우 하중증가와 함께 면내 강성이 처음부터 감소하며 크기가 커질수록 훨씬 두드러지게 발생한다. 종횡비가 커질수록 초기항복강도는 점차 감소하며 판 두께가 두꺼울수록 패치 로딩 크기(l/b) 0.5 이후 초기 항복강도 감소비율은 얇은 두께보다 더 크게 발생한다.

본 연구에서 해양플랜트 구조물에 주로 사용하고 있는 알루미늄 합금 A6082-T6의 재료특성을 반영한 사각형 판에 대한 패치 로딩의 구조 안정성 문제를 검토하였다. 구조 안정성 문제를 검토 시 네 가지 패치 로딩 형태와 종횡비 효과, 주변지지조건을 적용하여 임계 탄성 좌굴하중을 산출하였다. 고유치 좌굴해석 간 사용한 요소는 4절점 쉘요소 shell181을 적용하였다. 패치 로딩을 받는 판은 균일 축 압축하중과 비교 시 상이한 탄성 좌굴거동이 발생되는 것을 관찰할 수 있었으며 하중형태와 위치, 종횡비 효과 등과 같은 변수에 대해 상당히 영향을 받고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 종횡비(a/b) 1.0, 하중길이(rb) 200 mm 단순지지 사각형 판에서 패치 로딩 형태에 따른 임계 탄성좌굴하중은 67 %(하중 I), 119 %(하중 II), 76 %(하중 III), 160 %(하중 IV)이 각각 산출되었으며 하중 I과 III은 하중 II와 IV보다 훨씬 더 탄성 좌굴거동에 강한 것으로 판단할 수 있다.

A study on the vibration and buckling analyses of laminated composite plates is described in this paper. In order to carry out the analyses of laminated composite plates, a NURBS-based isogeometric general plate element based on Reissner-Mindlin (RM) theory is developed. The non-uniform rational B-spline (NURBS) is used to represent the geometry of plate and the unknown displacement field and therefore, all terms required in this element formulation are consistently derived by using NURBS basis function. Numerical examples are conducted to investigate the accuracy and reliability of the present plate element. From numerical results, the present plate element can produce the isogeometric solutions with sufficient accuracy. Finally, the present isogeometric solutions are provided as future reference solutions.

The curved bridges shows very complicate behaviors compare to straight girders due to its initial curvature. Usually, the shear strength is investigated due to the aspect ratio(transverse stiffeners spacing/height of girder) and many researches have been conducted for the web shear strength for I-shaped curved girders with high aspect ratios(larger than 3). In this study, numerical studies are carried out and the results are compared with the current design practices. By the analyses, the maximum aspect ratio of a transversely stiffened web panel are suggested to revisits the validity of a limited imposed by Basler.

Plates are frequently used in constructing nuclear power plant structures as a structural member. Creating holes in plates, complying with the function, may sometimes is needed. As the buckling may cause the plate to be failed, this study deals with investigating the effects of the thickness of the plate having through holes on its buckling. A range of thicknesses from 1mm to 10mm is considered for the plate to be investigated. Two holes of diameters of 10mm are created in the plate. The load having the magnitude of 1N/m is applied on the left edge of the plate. Both plates with and without holes are investigated. Results showed that thin plates can fail due to geometrical failure while thick plates may fail due to materials failure. The maximum difference in buckling load between the plate with hole and without hole has occurred for the plate having the thickness of 6mm.

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것은 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀 더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀 더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 작은 수압이 작용하게 된다. 본 연구에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태 설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 2차좌굴 거동의 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)으로 분석하였다.

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있는데, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적이다. 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 매로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우가 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 매, 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지가 된다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적이고 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 설계식이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 해석코드인 ANSYS(7.1)를 사용하여 시리즈해석을 수행하였다.

고장력강이 구조강재로서 널리 사용되고 있다. 구조물의 극심한 하중을 받게되면 최종강도에 도달할 때까지 좌굴을 동반하게 된다. 그러므로, 고장력강판의 좌굴에 대한 정확한 평가가 중요한 설계기준이 되고 있다. 그러나, 고장력강을 효율적으로 사용하기 위해서는 좌굴허용설계를 도입할 수 있도록 판구조물의 판두께가 얇아져야 한다. 따라서, 박판구조물의 합리적인 설계를 하기 위해서는 좌굴후거동해석이 매우 중요하다. 그러므로, 본 논문에서는 호장증분법을 이용하여 압출하중을 받는 박판구조물의 초기좌굴후거동과 2차좌굴강도에 대하여 규명하였다. 특히, 호장증분법을 좌굴정에서의 하중경로를 추정하기 위하여 적용하였다.