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내압을 받는 복합 적층 파이프(GFRP) 구조의 유한요소 해석
Finite Element Analysis of Glass Fiber Reinforced Plastic Pipes Under Internal Pressure

조병완    (한양대학교 공과대학 토목공학과  );
  • 초록

    내압을 받는 섬유강화 복합적층 파이프 구조를 해석하기 우해 감절점 원통형 쉘 유한요소를 이용하였다. 이요소는 lockintg현상을 제거하고, 수렴성을 개선하기 위해 감차적분기법, 변위형의 추가, 가정된 전단 변형 도장을 사용한 9절점의 3차원 쉘 유한요소이다. 이 유한요소를 이용하여 여러개의 예제를 해석하고, 결과를 이론식 및 다른 구조해석 프로그램과 비교하였다. 비교결과 유한요소의 수렴도 양호하였고, 섬유강과 복합적층 파이프 구조의 섬유 배향 각도를 증가시킴에 따라 파이프의 처짐은 감소하면서 파이프의 강성이 증가함을 알 수 있고 이는 또한 90.deg.적층 각도가 내압을 받는 파이프 구조의 hoop tension을 유효하게 받을 수 있음을 보여주고 있다.


    A degenerated cylindrical shell element for modeling glass fiber reinforced plastic pipes is developed and its performance for static structural analysis under internal uniform pressure is evaluated. The element is a nine node degenerated solid shell element with reduced integration technique, addition of nonconforming displacement modes, and assumed strain method to improve convergence of analysis. Several numerical examples are solved and compared with analytical solutions and other F.E.M programs, The results show that the increment of fiber orientation in the GFRP pipes with reference to the longitudinal axis cause less radial displacements and much stiffness in the pipes. This is reasonable since the internal pressure will primarily cause hoop stresses in the ring and 90-angle ply GFRP ring carry these efficiently in pure tension.


  • 참고문헌 (12)

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  • 조병완 (97)

    1. 1995 "건설신소재(섬유보강 플라스틱관 : GFRP)의 좌굴해석에 관한 연구" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 8 (2): 133~140    
    2. 1996 "Modal-Perturbation 기법을 이용한 항만 구조물의 손상부위 추정" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 9 (4): 209~217    
    3. 1998 "선박접안시험을 통한 자켓식 돌핀부두의 내하력 평가 방법 연구" 韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology 12 (3): 9~18    
    4. 1999 "탄소 및 아라미드섬유를 이용한 철근콘크리트 깊은 보의 전단보강에 관한 실험적 연구" 韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology 13 (b3): 56~64    
    5. 1999 "강합성형 교량의 합리적인 타설방법과 순서에 관한 연구" 구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection 3 (2): 205~212    
    6. 2001 "진동대 실험을 이용한 개착식터널의 동적 거동특성에 관한 연구" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 17 (6): 173~180    
    7. 2001 "팽창제를 이용한 지하 PC콘크리트 박스구조물의 성능개선 연구" 시멘트 = Cement 154 (): 51~57    
    8. 2002 "팽창시멘트를 이용한 프리캐스트 콘크리트 박스 암거의 거동에 관한 연구" 구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection 6 (1): 159~169    
    9. 2003 "격자형 탄소섬유로 보강한 R/C보의 보강효과" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 15 (3): 377~385    
    10. 2003 "석탄회를 재활용한 건설소재의 강도발현 및 건조수축" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 15 (5): 670~678    

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