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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

고차전단변형을 고려한 복합적층판 및 쉘구조의 좌굴해석

이원홍(Won Hong Lee),윤석호(Suk Ho Yoon),한성천(Sung Chun Han) 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會誌 Vol.9 No.2

Patient's Selection for Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy for Treatment of Common Bile Duct Stones Resistant to Endoscopic Extraction

이원홍(Won Hong Lee),손순룡(Soon Yong Son),박천규(Chang-Bok Kim),김창복(Cheon Kyoo Park),강성호(Seong Ho Kang),류명선(Meung Sun Ryu),이용문(Yong Moon Lee) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2005 방사선기술과학 Vol.28 No.2

담관 결석은 동통뿐만 아니라 황달이나 담도염 또는 췌장염 등을 유발할 수 있다. 결석에 대한 내시경적 제거가 실패할 경우 체외충격파쇄석술이 요구될 수 있는데, 이 논문은 담관 결석환자에 대한 체외충격파쇄석술 적용에 있어 보다 더 적절한 선택 기준을 정하는데 도움을 주기 위함이다. 총담관 결석 환자 중 기계적 쇄석술을 포함한 내시경적 제거에 실패한 46명이 체외충격파쇄석술을 받았다. 46명 모두 체외충격파쇄석술 전에 내시경적 유두괄약근 절개술을 받았으며, 경비담도배액관의 삽입이 이루어 졌다. 사용된 쇄석기는 초음파 유도하에 결석을 포착하는 시스템으로 spark-gap type이였다. 쇄석 후 추가적인 내시경적 제거술이 이루어 졌으며, 결석이 완전 제거된 경우는 89.1%(41/46)였으며, 자연 배출된 경우는 6.5%였다. 쇄석 후 결석제거율은 결석의 수(단일: 82.8%, 둘-셋: 100%, 넷 이상: 100%)와 크기(33mm 미만: 92.9%, 33mm 이상: 83.3%)에서는 큰 차이가 없었으나, 결석들의 장축 길이 합과 결석이 위치하지 않는 부분의 총담관 길이 합을 비교하였을 때 완전 제거된 경우와 그렇지 않은 경우의 비가 1:1.4와 1:1.1, 그리고 가장 큰 결석의 직경과 결석하방의 총담관 직경을 비교한 경우는 그 비가 1:0.9와 1:0.4로 의미 있는 차이를 보였다. 결론적으로, 결석의 수나 크기보다는 총담관 내에 분쇄된 결석이 충분히 움직여 바스켓으로 포획될 수 있는 공간이 있을 경우에 체외충격파쇄석술 적용이 상당히 유용하나 그렇지 않은 경우는 경피적 담도경을 이용한 제거가 유용할 것으로 보인다. Background/Aim : Common bile duct (CBD) stones may cause jaundice, cholangitis, or pancreatitis. Extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) may be needed whenever endoscopic procedure are failed to extract common bile duct stones. The aim of this study is to provide the standard for patient's best choice on ESWL for treatment of CBD stones resistant to endoscopic extraction. Materials and Methods : Fourty-six patients failed in endoscopic stone extraction including mechanical lithotripsy were treated by ESWL. In all patients, endoscopic sphincterotomy and nasobiliary drainage tube was done before ESWL using the ultrasonography for stone localization with a spark-gap type lithotriptor. Patients were sedated with an intravenous injection of 50mg of Demerol. None were treated under general anesthesia. Results : Overall complete clearance rate of CBD stone was 89.1% (41/46). In 82.6% of the patients, the stones were extracted endoscopically after ESWL, and spontaneous passage was observed in 6.5%. In the clearance rate after ESWL, there were no noticeable differences with regard to number (single:82.8%, two or three: 100%, more than three: 100%) and size of the stone (less than 33mm: 92.9%, 33mm or larger: 83.3%), whereas there were significant differences with regard to the ratio of sum of long-axis length of the all stones to sum of long-axis length of the CBD excluding stone (1:2.4, 1:2.1) and diameter of the largest stone to diameter of CBD excluding stone (1:0.9, 1:0.4) for patients with complete clearance compared with those without. Conclusion : We propose that stones without the fragments are travelable sufficient space in CBD or extractable sufficient diameter of CBD regardless of stone size and number should be treated by other technique to prevent time and cost consuming, such as percutaneous transhepatic cholangioscopylithotomy.

신누두부 협착이 있는 신장결석의 체외충격파쇄석술

이원홍(Won-Hong Lee),손순룡(Soon-Yong Son),강성호(Seong-Ho Kang),이용문(Yong-Moon Lee),윤석환(Seok-Hwan Yoon) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2006 방사선기술과학 Vol.29 No.2

  신누두부 협착(infundibular stenosis)이 있는 신배에 위치한 결석의 체외충격파쇄석술 적용에 있어, 결석의 제거율과 증상의 호전, 그리고 합병증 등을 알아보고자 후향적 분석을 하였다.<BR>  2002년 1월부터 2005년 8월까지 신장결석으로 체외충격파쇄석술을 시행 받은 환자 중 신누두부의 협착이 있는 신배에 결석이 위치한 35예를 대상으로 하였다. 신누두부 협착은 경정맥신우조영술(intraveneous pyelography)이나 역행성 신우조영술(retrograde pyelography)을 시행하여 진단하였다. 체외충격파쇄석술 후 추적검사는 6개월에서 24개월 후로 평균 10개월이었으며, 단순복부촬영과 복부전산화단층촬영으로 결석의 완전소실 유무 및 2mm 미만 크기의 결석을 확인하였고, 면담에 의해 증상의 유무를 파악하였다.<BR>  대상환자 35예 중 결석이 완전히 제거된 예는 7예(20%)이었으며, 결석이 완전 소실된 경우를 포함한 2㎜ 미만의 결석이 잔존한 경우는 28/35예(80%)이었다. 전체 35예 중 30예(85.7%)에서 증상의 소실을 보였다. 4예서는 증상의 완화는 있었으나 완전 소실은 없었으며, 혈뇨만을 보였던 1예에서는 동통이 발현하여 경피적 신절석술을 시행하였다.<BR>  신누두부에 협착이 있는 경우 이와 관련된 신배 결석의 제거 및 증상 소실, 그리고 합병증 등을 고려한 치료 방법의 선택에 있어서, 경피적 신절석술 보다는 체외충격파쇄석술이 더 유용하리라 생각된다.   We analyzed retrospectively our experience to evaluate an effect of extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) for renal stone with infundibular stenosis.<BR>  From January 2002 to August 2005, 35 patients with renal stone with infundibular stenosis were treated with ESWL. The diagnosis of infundibular stenosis was made by intraveneous pyelography or retrograde pyelography. The final follow-up check was performed by simple abdominal film or computed tomography and interview after 6 months to 24 months (mean 10 months).<BR>  7(20.0%) of 35 patients was freed completely, but Stone free rate including less than 2㎜ size was 80%(28/35). 30(85.7%) patients became asymptomatic, 4(11.4%) patients were continued, and 1(2.9%) patient was required the percutaneous nephrostolithotomy.<BR>  Although ESWL has a low complete stone free rate, We suggest that renal stone with infundibular stenosis should be treated with ESWL, because that is likely to produce a high symptom free and low complications.