2개 매개변수를 갖는 탄성지반위에 놓인 복합재료 적층판의 점탄성적 휨, 진동 좌굴해석

한성천,장석윤,Han, SungCheon,Chang, Suk Yoon 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.5

전단 층을 갖는 2개 매개변수 탄성지반 위에 놓인 복합재료 적층판에서 휨 진동 및 좌굴해석을 위해 에너지 방법을 사용해 탄성해를 구하였다. 복합재료 적층판의 점탄성 해석은 유사-탄성방법을 사용해 탄성해를 구하였다. 전단에 의한 효과는 3창 전단변형이론을 적용하여 고려하였다. 유도된 식들을 검증하기 위해 LUSAS 프로그램에 의한 탄성지반위에 놓인 이방성 판의 처짐과 비교하였다. 점탄성 휨 진동 및 좌굴해석에 관한 수치해석결과들은 적층순서, 적층 수 재료 비등방성과 전단지반계수 등에 따른 효과를 보여 준다. An energy method has been used for an elastic formulation of bending vibration and buckling analysis of laminated composite plates on two-parameter elastic foundations. A quasi-elastic method is used for the solution of viscoelastic analysis of the laminated composite plates. The third-order shear deformation theory is applied by using the double-fourier series. To validate the derived equations the obtained displacements for simply supported orthotropic plates on elastic foundations are compared with those of LUSAS program Numerical results of the viscoelastic bending vibration and buckling analysis are presented to show the effects of layup sequence number of layers material anisotropy and shear modulus of foundations.

심장기형과 폐기형을 동반한 Meckel-Gruber Syndrome

한성천,최원준,김진성,신반철,김규현,이종학,김종화,백원영 대한산부인과학회 1995 대한산부인과학회 학술대회 Vol.76 No.-

비국소 탄성이론을 이용한 자기-전기-탄성 나노 판의 2방향 좌굴 해석

한성천,박원태,Han, Sung-Cheon,Park, Weon-Tae 한국전산구조공학회 2017 한국전산구조공학회논문집 Vol.30 No.5

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 연구하였다. 비국소 이론과 국소 이론의 관계를 계산 결과를 통하여 분석하였다. 또한, 비국소 매개변수, 면내 하중 방향 그리고 형상비에 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. In this paper, we study the biaxial buckling analysis of nonlocal MEE(magneto-electro-elastic) nano plates based on the first-order shear deformation theory. The in-plane electric and magnetic fields can be ignored for MEE(magneto-electro-elastic) nano plates. According to magneto-electric boundary condition and Maxwell equation, the variation of magnetic and electric potentials along the thickness direction of the MME plate is determined. In order to reformulate the elastic theory of MEE(magneto-electro-elastic) nano-plate, the nonlocal differential constitutive relations of Eringen is used. Using the variational principle, the governing equations of the nonlocal theory are discussed. The relations between nonlocal and local theories are investigated by computational results. Also, the effects of nonlocal parameters, in-plane load directions, and aspect ratio on structural responses are studied. Computational results show the effects of the electric and magnetic potentials. These computational results can be useful in the design and analysis of advanced structures constructed from MEE(magneto-electro-elastic) materials and may be the benchmark test for the future study.

비국소 탄성이론을 이용한 자기-전기-탄성 나노 판의 2방향 좌굴 해석

한성천,박원태 한국전산구조공학회 2017 한국전산구조공학회논문집 Vol. No.

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. In this paper, we study the biaxial buckling analysis of nonlocal MEE(magneto-electro-elastic) nano plates based on the first-order shear deformation theory. The in-plane electric and magnetic fields can be ignored for MEE(magneto-electro-elastic) nano plates. According to magneto-electric boundary condition and Maxwell equation, the variation of magnetic and electric potentials along the thickness direction of the MME plate is determined. In order to reformulate the elastic theory of MEE(magnetoelectro-elastic) nano-plate, the nonlocal differential constitutive relations of Eringen is used. Using the variational principle, the governing equations of the nonlocal theory are discussed. The relations between nonlocal and local theories are investigated by computational results. Also, the effects of nonlocal parameters, in-plane load directions, and aspect ratio on structural responses are studied. Computational results show the effects of the electric and magnetic potentials. These computational results can be useful in the design and analysis of advanced structures constructed from MEE(magneto-electro-elastic) materials and may be the benchmark test for the future study.

변형률 보간 9절점 쉘 요소를 이용한 적층복합판과 쉘의 선형 정적 해석 및 자유진동 해석

한성천,최삼열 한국전산구조공학회 2004 한국전산구조공학회논문집 Vol.17 No.3

등방성 혹은 비등방성 적층복합판 및 쉘의 선형 정적 문제와 자유진동 해석이 새로운 변형률 변위 관계가 도입된 개선된 9절점 쉘 요소에 의하여 수행되었다. 그 관계에서 새롭게 추가된 휨 변형률과 변위사이의 관계 항들에 의한 효과는 비틀어진 보 문제에서 검토되었다. 정식화의 전 과정을 통해, 식들의 모든 항들은 자연 좌표계에 기초하고 있다. 가정 자연 변형률 방법이 막 잠김과 전단 잠김 거동을 제거하기 위하여 사용하였다. 적층 복합판 및 쉘의 고유치의 계산을 위해 Lanczos방법을 사용하였고 질량행렬을 구성하기 위하여 Gauss적분법을 사용하였다. 정식화의 유효성을 평가하기 위해 수치 예제를 해석적 해와 비교하였으며, 제시된 결과는 자유진동 조건하에서 적층체의 거동을 이해하는데 유용할 것이다. The analysis of linear static and free vibration problems of isotropic and laminated composite plates and shells is performed by the improved 9-node shell element with the new straindisplacement relationship. In that relationship, the effect of new additional terms between the bending strain and displacement has been investigated in the warping problem. Natural coordinatebased strains, stresses and constitutive equations are used. The assumed natural strain method is used to alleviate both membrane and shear locking behavior from the element. The Lanczos method is employed in the calculation of the eigenvalues of laminated composite structures and the Gauss integration rule is adopted to evaluate the mass matrix. The numerical examples are compared with the analytical solutions to validate the current formulation and the results presented could be useful for the understanding of the behaviour of laminates under free vibration conditions.

4절점 준적합 쉘 요소를 이용한 점진기능재료(FGM) 판과 쉘의 구조적 안정 및 진동 연구

한성천,김기동,박원태,이창수 한국방재학회 2007 한국방재학회논문집 Vol.7 No.5

In this paper, we investigate the natural frequencies and buckling loads of functionally graded material (FGM) plates and shells, using a quasi-conforming shell element that accounts for the transverse shear strains and rotary inertia. The eigenvalue 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 shell element are more complicated combination of material properties than a homogeneous element.In order to validate the finite element numerical solutions, the Navier’s solutions of rectangular plates based on the first-order shear deformation theory are presented. The present numerical solutions of composite and sigmoid FGM (S-FGM) plates are proved by the Navier’s solutionsand various examples of composite and FGM structures are presented. The present results are in good agreement with the Navier’s theoretical solutions. 본 논문에서는 전단변형률과 회전관성을 고려한 준적합 쉘 요소를 이용한 점진기능재료 판과 쉘의 고유진동수와 좌굴하중을 연구하였다. S 형상 함수를 이용한 세라믹과 금속의체적요소의 변화에 따른 점진기능재료 판과 쉘의 고유치 문제를 연구하였다. 점진기능재료 쉘 요소의 면내 강성, 휨 강성 및 전단 강성의 수식은 등질 요소보다 복잡한 재료의 성질들로 결합되어 있다. 유한요소의 수치적 결과를 검정하기 위해 1차 전단변형 이론에 의한 직사각형 판의 Navier해를 제시하였다. 적층복합 구조 및 S 형상 점진기능재료 구조의 수치 해석해는 Navier의 해로 검증하였으며, S 형상 점진기능재료 구조물의 다양한 예제를 제시하였다. 해석결과는 Navier의 이론해와 아주 잘 일치함을 알 수 있었다.

A refined finite element for first-order plate and shell analysis

한성천,Worsak Kanok-Nukulchai,Won-Hong Lee 국제구조공학회 2011 Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Jou Vol.40 No.2

This paper presents an improved 8-node shell element for the analysis of plates and shells. The finite element, based on a refined first-order shear deformation theory, is further improved by the combined use of assumed natural strain method. We analyze the influence of the shell element with the different patterns of sampling points for interpolating different components of strains. Using the assumed natural strain method with proper interpolation functions, the present shell element generates neither membrane nor shear locking behavior even when full integration is used in the formulation. Further, a refined first-order shear deformation theory, which results in parabolic through-thickness distribution of the transverse shear strains from the formulation based on the third-order shear deformation theory, is proposed. This formulation eliminates the need for shear correction factors in the first-order theory. Numerical examples demonstrate that the present element perform better in comparison with other shell elements.

Two-parameter 탄성지반위에 놓인 고차전단변형 적층판의 해석

한성천,장석윤,Han, Sung-Cheon,Jang, Suk-Yoon 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.1

본 연구의 주된 목적은 전단 층을 갖는 two-parameter 탄성지반 위에 놓인 복합적층판의 처짐에 관한 규명이다. 본 논문은 탄성지반에 놓인 비등방성 구조의 변형거동과 2중 조화함수를 이용한 3차 전단변형이론의 확장에 초점을 두고 있다. 유도된 식들을 검증하기 위해 Timoshenko의 탄성지반 위에 놓인 단순지지 된 등방성판과 LUSAS 프로그램에 의한 이방성판의 처짐과 비교하였으며 본 연구의 결과들은 등방성판과 이방성판의 결과와 매우 정확히 일치함을 알 수 있었다. 처짐에 관한 수치해석결과들은 폭-두께 비, 형상 비 재료 비등방성과 전단지반계수 등에 따른 효과를 보여준다. The main purpose of this paper is to present deflections of laminated composite plates on the two-parameter foundations. that is an elastic foundation with shear layer. This paper focuses on the deformation behaviour of anisotropic structures on elastic foundations. The third-order shear deformation theory is applied by using the double-fourier series. To validate the derived equations the obtained displacements for simply supported isotropic and orthotropic plates on elastic foundations are compared with those of Timoshenko and LUSAS program. The results show an excellent agreement for the isotropic and LUSAS program. The results show an excellent agreement for the isotropic and orthotropic plates on the elastic foundations. Numerical results for displacements are presented to show the effects of side-to-thickness ratio aspect ratio, material anisotropy and shear modulus of foundations.

고차전단변형을 고려한 적층복합판 및 쉘의 열-습윤 휨해석

한성천,윤석호 한국전산구조공학회 1999 한국전산구조공학회논문집 Vol.12 No.1

비등방성으로 적층된 복합판 및 쉘구조물에서 온도와 습도의 급격한 변화는 구조물의 강도와 성능을 저하시키는 중요한 원인이 된다. 더욱이 하중에 의한 역학적 변위와 조합될 때에는 좌굴, 대변형 혹은 고응력 상태를 유발하게 된다. 본 연구에서는 이중 퓨리에급수를 이용하여 3차의 전단변형함수로 가정된 평형방정석을 전개하고 폭-두께비, 형상비의 변화 그리고 재료의 성질에 따른 결과에 대하여 고찰하였다.

점진기능재료(FGM) 판과 쉘의 비선형 해석

한성천,이창수,김기동,박원태,Han,Sung-Cheon,Lee,Chang-Soo,Kim,Gi-Dong,Park,Weon-Tae 한국방재학회 2007 한국방재학회논문집 Vol.7 No.5

Navier 해 및 유한요소 해를 두께 방향으로 재료의 성질이 변하는 점진기능재료 판 및 쉘의 해석을 위해 제시하였다. 판과 쉘의 두께를 따라 완만하게 변하는 등방성 구조물의 두께방향에 따른 역학적 특성을 고려하기 위하여 S 형상 함수를 적용한 점진기능재료를 고려하였다. 비선형 9 절점 요소기저 Lagrangian 쉘 요소의 정식화를 기하학적 비선형 해석을 위해 제시하였다. 자연 좌표계에 의한 변형률이 본 연구의 쉘요소에 사용된다. 1차 전단변형이론에 의한 수치 해석 예제로 상면과 하면의 탄성 계수의 변화, 하중조건, 형상 비 그리고 폭-두께 비에 따른 역학적 거동을 연구하였다. 또한 거듭제곱 매개 변수의 변화에 따른 점진기능재료 구조물의 결과들을 조사하였다. Navier`s and Finite element solutions based on the first-order shear deformation theory are presented for the analysis of through-thickness functionally graded plates and shells. The functionally graded materials are considered: a sigmoid function is utilized for the mechanical properties through the thickness of the isotropic structure which varies smoothly through the plate and shell thickness. The formulation of a nonlinear 9-node Element-based Lagrangian shell element is presented for the geometrically nonlinear analysis. Natural-coordinate-based strains are used in present shell element. Numerical results of the linear and nonlinear analysis are presented to show the effect of the different top/bottom elastic modulus, loading conditions, aspect ratios and side-to-thickness ratios on the mechanical behaviors. Besides, the result according to the variation of the power-law index of isotropic functionally graded structures is investigated.