탄성지반위에 놓인 S형상 점진기능재료(FGM)판의 동적 불안정성에 관한 연구

이원홍,한성천,박원태,Lee, Won-Hong,Han, Sung-Cheon,Park, Weon-Tae 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.1

탄성지반위에 놓인 S형상 점진기능재료 고차전단변형 판의 동적 불안정성에 대하여 연구하였다. 고차전단변형이론은 점진기능재료 판의 두께방향으로의 전단변형률과 전단응력의 곡선변화 효과를 고려할 수 있다. Mathieu-Hill 방정식의 형태로 유도된 지배방정식에서 Bolotin 방법을 이용하여 동적 불안정 영역을 결정하였다. 동적 불안정 영역의 경계는 동적 하중과 여기진동수와의 관계로 나타내었다. 고차전단변형이론과 탄성지반 효과가 S형상 점진기능재료 판의 동적 불안정성에 미치는 효과를 제시하였다. Winkler와 Pasternak탄성지반 매개변수의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 정적 하중계수, 거듭제곱 지수 그리고 폭-두께비 등의 동적 불안정 영역에 대한 영향을 분석하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제시한 이론적 발전과 수치결과들은 S형상 점진기능재료 구조물의 동적 불안정 해석을 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다. This article presents the dynamic instability response of sigmoid functionally graded material plates on elastic foundation using the higher-order shear deformation theory. The higher-order shear deformation theory has ability to capture the quadratic variation of shear strain and consequently shear stress through the plate thickness. The governing equations are then written in the form of Mathieu-Hill equations and then Bolotin's method is employed to determine the instability regions. The boundaries of the instability regions are represented in the dynamic load and excitation frequency plane. The results of dynamic instability analysis of sigmoid functionally graded material plate are presented using the Navier's procedure to illustrate the effect of elastic foundation parameter on dynamic response. The relations between Winkler and Pasternak elastic foundation parameter are discussed by numerical results. Also, the effects of static load factor, power-law index and side-to-thickness ratio on dynamic instability analysis are investigated and discussed. In order to validate the present solutions, the reference solutions are used and discussed. The theoretical development as well as numerical solutions presented herein should serve as reference for the dynamic instability study of S-FGM plates.

지수 및 멱 법칙 점진기능재료 판의 3차원 자유진동해석

이원홍,한성천,안진희,박원태,Lee, Won-Hong,Han, Sung-Cheon,Ahn, Jin-Hee,Park, Weon-Tae 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.5

지수 함수 및 멱 법칙 함수를 이용한 점진기능재료(FGM) 판의 전단 및 두께 방향 변형을 고려한 이론을 정식화하여 동적 평형방정식을 유도하였다. 지수 함수 및 멱 법칙 함수는 두께 방향으로 재료의 변화를 고려할 수 있고 3차원 해석방법은 전단 및 두께 방향 변형을 고려함으로써 점진기능재료의 정확한 구조적 특성을 고려할 수 있다. Pasternak탄성지반 위에 놓인 4변이 단순 지지되고 전단 및 두께 방향 변형이 고려된 점진기능재료 판의 지배방정식을 풀기 위해 Navier 방법을 사용하였다. 거듭제곱 지수와 3차원 해석의 효과를 나타내기 위한 지수 및 멱 법칙 점진기능재료 판의 동적 해석결과를 제시하였다. 기존의 2차원 고차전단변형 이론 및 3차원 이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 거듭제곱 지수, (ii) 폭-두께 비, 그리고 (iii) 탄성지반 계수, 등이 점진기능재료 판의 자유진동수에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였다. The exponential and power law functionally graded material(FGM) theory is reformulated considering the refined shear and normal deformation theory. This theory has ability to capture the both normal deformation effect and exponential and power law function in terms of the volume fraction of the constituents for material properties through the plate thickness. Navier's method has been used to solve the governing equations for all edges simply supported plates on Pasternak elastic foundation. Numerical solutions of vibration analysis of FGM plates are presented using this theory to illustrate the effects of power law index and 3-D theory of exponential and power law function on natural frequency. The relations between 3-D and 2-D higher-order shear deformation theory are discussed by numerical results. Further, effects of (i) power law index, (ii) side-to-thickness ratio, and (iii) elastic foundation parameter on nondimensional natural frequency are studied. To validate the present solutions, the reference solutions are discussed.

Transient Analysis of Partially Supported Laminated Composite Plates With Cutouts

이원홍,한성천,윤석호,Lee, Won Hong,Han, Sung Cheon,Yoon, Seok Ho Korean Society of Steel Construction 1998 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.10 No.4

본 연구에서는 부분지지되어 있고 사각형의 개구부를 갖는 적층복합판의 과도해석을 유한요소법을 이용하여 연구하였다. 수학적 지배방정식은 변분과 일차전단변형이론을 고려하여 유도하였고 적층판의 폭-두께비, 재료의 특성, 적층각도, 지지조건이 중앙점의 동적응답에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 수치적인 결과는 그래프와 표로 나타내었으며 참고문헌의 결과와 비교 분석하였다. The transient analysis of partially supported laminated plates with rectangular holes under uniformly distributed transverse load is studied using finite element method. The first-order shear deformation theory and the variational energy method are employed in mathematical formulation. The effects on central deflection by plate thickness ratio, material modulus ratio, ply lamination geometry and boundary conditions are investigated Numerical results are presented and comparisons of the results by the present method with those given in the literature are made.

3차원 고차이론을 이용한 역대칭 앵글-플라이를 갖는 복합재료 적층판의 좌굴 및 진동해석

이원홍,한성천,천경식,장석윤,Lee, Won Hong,Han, Sung Cheon,Chun, Kyoung Sik,Chang, Suk Yoon 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.2

To obtain a more accurate response from larninated composite structures, the effect of transverse shear deformation, transverse normal strain/stress, and nonlinear variation of in-plane displacements vis-$\\grave{a}$-vis the thickness coordinate should be considered in the analysis. The improved higher-order theory was used to determine the critical buckling load and natural frequencies of laminated composite structures. Solutions of simply supported laminated composite plates and sandwiches were obtained in closed form using Navier's technique, with the results compared with calculated results using the first order and other higher-order theories. Numerical results were presented for fiber-reinforced laminates, which show the effects of ply orientation, number of layers, side-toithickness ratio, and aspects ratio. 복합재료 적층판의 보다 정확한 해석결과를 얻기 위해서는 종방향 전단변형, 종방향 수직 변형률/응력에 의한 효과와 두께방향좌표에 관한 면내변위의 비선형 변화등이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 3차원 고차이론을 이용하여 복합적층판의 좌굴하중 및 고유진동수를 구하였다. 단순지지된 적층판과 샌드위치의 해는 이중삼각함수형태의 Fourier 급수로 변환한 Navier 해법을 사용하였고, 일차전단변형, 고차전단변형이론에 의한 결과와 비교 분석하였다. 본 연구는 매개변수 즉, 보강각도, 적층수와 배열조건, 폭-두께비, 형상비의 변화에 따른 수치 해석 결과를 제시하였다.

임의의 탄성 경계 지점으로 지지된 판과 쉘의 기하학적 선형 및 비선형해석

이원홍,한성천,박원태,Lee,Won-Hong,Han,Sung-Cheon,Park,Weon-Tae 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.3

여러 가지 하중을 받는 임의의 탄성 경계 지지된 판과 쉘의 기하학적 선형 및 비선형해석을 수행하였다. 가정변형률 9절점 쉘 요소를 이용하였으며, 임의의 탄성 경계 지지를 표현하기 위해 6개의 자유도를 갖는 스프링 요소가 사용되었다. 탄성 경계지지 구조물 해석의 응용을 위하여, 여러 형태의 단부 지지를 받는 판과 쉘이 분석되었으며, 이들 단부 지지에 대한 휨 거동을 정확히 얻을 수 있었다. 6개의 스프링으로 표현된 탄성 경계 지지 조건에 대하여 적절한 결과를 얻을 수 있었다. 해석 결과로부터 본 연구의 해석 방법이 임의의 탄성 경계 조건을 갖는 판과 쉘의 거동을 해석하는데 폭넓게 사용될 수 있음을 알 수 있었다. A linear and non-linear analysis for plates and shells with arbitrary edge supports subjected to various loading was presented. The 9-node ANS(Assumed Natural Strain) hell element was employed and the spring element, which could express an arbitrary edge support using the six degrees of freedom, was introduced. For the application of his analysis, the plates and shells with various edge supports were analyzed, and the ending behavior with these edge supports were obtained accurately. For these edge supports, particularly elastic edge support was simulated by six springs and reasonable results were obtained. The results show that the present method can be widely used to analyze the bending behavior of plates and shells with arbitrary edge conditions.

고차전단변형을 고려한 복합적층판 및 쉘구조의 좌굴해석

이원홍,윤석호,한성천,Lee, Won Hong,Yoon, Seok Ho,Han, Seong Cheon 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.1

Laminated composite shells exhibit properties comsiderably different from those of the single-layer shell. Thus, to obtain the more accurate solutions to laminated composite shells ptoblems, effects of shear strain should be condidered in analysis of them. A higher-order shear deformation theory requires no shear correction coefficients. This theory is used to determine the buckling loads of elastic shells. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear through the thickness of the shell and rotary inertia. Exact solutions of simply-supported shells are obtained and the results are compared with the exact solutions of the first-order shear deformation theory, and the classical theory. The present theory predicts the buckling loads more accurately when compared to the first -order and classical theory.

면내 압축 및 전단하중을 받는 적층복합판의 좌굴 해석

이원홍(Lee, Won-Hong),한성천(Han, Sung-Cheon),박원태(Park Weon-Tae) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.12

본 논문에서는 개선된 자연변형률 쉘 요소를 이용한 적층복합판의 좌굴하중을 연구하였다. 면내 잠김과 전 단 잠김 현상을 극복하기 위하여 가정자연변형률 방법을 이용하였고, 면내 압축 및 전단하중이 작용하는 경우에 폭- 두께 비 및 파이버의 보강방향의 변화에 따른 적층복합판의 고유치 문제를 연구하였다. 쉘 요소의 성능 향상을 위해 새로운 보간점의 조합을 이용한 가정변형률 방법을 사용하였으며 전단보정계수 없이 전단변형을 고려할 수 있는 개 선된 1차 전단변형이론을 적용하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 새 로운 예제도 추가적으로 연구하였다. 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 면내 전단하중에 의한 좌굴하중의 예측은 향후 관련 연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다. In this paper, we investigate the buckling analysis of laminated composite plates, using a improved assumed natural strain shell element. In order to overcome membrane and shear locking phenomena, the assumed natural strain method is used. The eigenvalues of the laminated composite plates are calculated by varying the width-thickness ratio and angle of fiber. To improve an shell element for buckling analysis, the new combination of sampling points for assumed natural strain method was applied and the refined first-order shear deformation theory which allows the shear deformation without shear correction factor. In order to validate the present solutions, the reference solutions are used and discussed. The results of laminated composite plates under the in-plane shear loading may be the benchmark test for the buckling analysis.

바텀애쉬의 콘크리트 골재화에 대한 실험적 연구

이원홍 ( Lee Won-hong ),이승열 ( Lee Seung-yeol ),김남수 ( Kim Nam-soo ),김홍준 ( Kim Hong-jun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.2

바텀애쉬는 화력발전소에서 석탄을 연료로 사용하고 그 부산물로 발생되는 것으로, 현재까지 대부분 발전소 부지 내에 매립되어 왔다. 화력발전소에서 바텀애쉬 매립장을 확보하지 못한다면 발전이 불가능할 수 있으므로 바텀애쉬 재활용에 대한 연구가 많이 되어져 왔다. 그러나 바텀애쉬는 흡수율이 높고, 입도가 불규칙하여 골재로써 강도 발현에 한계가 있었다. 본 연구에서는 바텀애쉬를 콘크리트 잔골재로 사용할 수 있는 혼화제(무기경화제)를 개발하여 그 가능성을 실험하고자 하였다.

판독용 LCD 컬러 모니터 장치의 성능 평가 - 성능 평가 및 Calibration 주기 결정을 중심으로 : 판독용 LCD 컬러 모니터 장치의 성능 평가

이원홍(Won-Hong Lee),손순룡(Soon-Yong Son),노성순(Sung-Soon Noh),이인화(In-Hwa Lee),강성호(Sung-Ho Kang),이용문(Yong-Moon Lee),박재수(Jae-Soo Park),윤석환(Seok-Hwan Yoon) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2008 방사선기술과학 Vol.31 No.1

목 적: 판독용 모니터의 성능을 평가하는데 있어 불필요한 시간 및 인력 등을 줄이고 판독의 최적화 유지와 모니터의 upgrade 시기, 그리고 교체 시기를 결정할 수 있는 시스템을 구축하는데 필요한 적절한 수준의, 일정기간의 성능평가 관리 주기 및 calibration 주기를 결정하고자 하였다. 대상 및 방법: 판독용 LCD 컬러 모니터(CCL350i, Totoku, Japan) 20대를 대상으로 2007년 3월부터 8월(첫 calibration 후 3, 4, 5, 6, 7, 8개월째)까지 매달 1회에 걸쳐 한 달 주기로 총 6회의 성능 평가를 하였다. 성능평가에 사용된 측정 도구는 휘도계(DTP 94 39630, X-Rite Inc. U.S.A.)와 조도계(LX-101 Q031871, Lutron, U.S.A.) 그리고 모니터 성능관리 프로그램인 AAPM TG 18 protocol를 이용하였다. 성능평가 항목은 기하학적 왜곡(geometric distortion), 반사 테스트(reflection test), 휘도 반응 평가(luminance response evaluation), 휘도 균일도(luminance uniformity), 분해능(resolution), 노이즈(noise), 베이링 그레어(veiling glare), 색도(chromaticity) 등 8개 항목을 포함하였다. 결 과: 기하학적 왜곡 평가와 반사 테스트, 휘도 균일도 테스트, 분해능, 노이즈 평가, 베이링 그레어 테스트, 색도 테스트 등은 AAPM TG 18에서 권고하는 기준치에 모두 부합되었다. 휘도반응평가 중 예측되는 최대 휘도와 관측되는 휘도의 편차 항목에서 4개월째부터 25%(4대)의 모니터가 8개월째까지 기준 편차를 벗어나기 시작하였으며, 8개월째에는 다른 모니터 7대에서도 편차를 보이기 시작하여 전체적으로 55%(11대)의 모니터에서 기준 편차를 벗어나고 있었다. 또한 대조도 반응의 편차 항목에서 4개월째부터 예측되는 최대 휘도와 관측되는 휘도의 편차의 기준치를 벗어나기 시작한 4대의 모니터 중 5%(1대)에서 4개월째부터 8개월째까지, 또 다른 2대는 8개월째부터 편차를 보여 전체적으로 8개월째에는 15%(3대)의 모니터에서 기준 편차를 벗어났다. 결 론: 성능평가의 주기는 calibration 후 4개월째부터 오차 범위를 벗어나는 결과와 모니터 수 그리고 성능검사에 소요되는 인력 및 시간을 고려할 때 3개월에 한번씩 평가함이 효율적이라고 판단된다. 또한 calibration 주기는 8개월째부터 50% 이상에서 편차를 보인 결과 및 성능평가 주기를 고려할 때 calibration 후 6개월을 주기로 calibration을 다시 시행하여야 할 것으로 판단된다. Purpose: This study is to decide a quality control and calibration period of LCD display devices used for reading diagnostic images. Materias and Methods: The assessment test of 20 flat panel LCD color display devices used for reading diagnostic images were performed based on AAPM TG 18 protocol over the total six sessions at one month intervals from three months after primary calibration, in terms of geometric distortion, reflection test, luminance response evaluation, luminance uniformity, resolution, noise, veiling glare and chromaticity test. Results: The results of geometric distortion, reflection test, luminance uniformity, resolution, noise, veiling glare and chromaticity test were within the criteria recommended by AAPM TG 18, except for luminance response evaluation. In the measured luminance deviation of luminance response evaluation, 4(25%) of 20 display devices were passed a criterion from four months after calibration, and 11(55%) were passed from eight months. Also in the contrast response of the luminance response evaluation, 1(5%) display device was passed a criterion from four months after calibration, and 3(15%) were passed from eight months. Conclusion: Considering the passing deviation after calibration, the time required and a manpower, the quality control and calibration period of LCD display devices used for reading diagnostic images should be a three months and six months after calibration.

점진기능재료(FGM) 판의 휨, 진동 및 좌굴 해석

이원홍(Lee, Won-Hong),한성천(Han, Sung-Cheon),박원태(Park Weon-Tae) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.4

본 논문에서는 Navier 방법을 이용한 점진가능재료 판의 정적 응답과 고유진동수 그리고 좌굴하중을 연구하였다. S 형상 함수를 이용한 세라믹과 금속의 체적요소의 변화에 따른 점진기능재료 판의 고유치 문제를 연구하였다. 점전기능재료 판의 면내 강성, 휨 강성 및 전단 강성의 수식은 등질 요소보다 복잡한 재료의 성질들로 결합되어 있다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 고전적 이론에 의한 직사각형 판의 결과를 제시하였다. 적층복합 구조 및 S 형상 점진기능재료 구조의 다양한 예제를 제시하였다. 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. In this paper, we investigate the static response. natural frequencies and buckling loads of functionally graded material (FGM) plates, using a Navier method. The eigenvalues of the FGM plates and shells are calculated by varying the volume fraction of the ceramic and metallic constituents using a sigmoid function, but their Poisson's ratios of the FGM plates and shells are assumed to be constant. The expressions of the membrane, bending and shear stiffness of FGM plates are more complicated combination of material properties than a homogeneous element. In order to validate the present solutions, the reference solutions of rectangular plates based on the classical theory are used. The various examples of composite and FGM structures are presented. The present results are in good agreement with the reference solutions.