• 대한기계학회논문집A
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• 제25권4호
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• pp.582-591
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• 2001

It is known that the reduced integration, modified shape function, anisoparametric and non-conforming element can reduce the error induced by stiffness locking phenomenon in the finite element analysis. In this study, we propose new anisoparametric curved beam element. The new element based on reduced minimization theory is composed of different shape functions in each displacement field. By the substitution of this modified shape function, the unmatched coefficient that cause stiffness locking in the constraint energy is eliminated. To confirm the availability of this new model, we performed numerical tests for a simple model. As a result of numerical test, the undulate stress patterns are disappeared in static analysis, and displacements and stresses are close to exact solution. Not only in the static analysis but also in the eigen analysis of free vibrated curved beam model, this element shows successful convergent results.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.29-42
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• 2024

2017년 포항지진으로 인해 액상화 현상에 의한 안벽구조물에 피해가 발생하였다. 액상화는 지진 시 과잉간극수압 증가로 인해 유효응력이 소실되어 발생하게 된다. 이에 따른 잔교식 안벽의 피해 발생 부분을 규명하며 액상화로 인한 피해를 분석하였다. 또한 개량지반의 경우 연암층과 강성차이로 인해 하부 Sand 층의 액상화 현상으로 인해 피해가 발생하여, 비액상화 지반으로 가정하고 추가적인 수치해석을 수행하였다. 과잉간극수압비의 증가에 영향을 주는 요인으로는 지반의 상대밀도 및 입력 지진가속도의 크기 등 여러 가지 원인이 있다. 따라서 본 연구는 입력가속도의 크기를 증가시켜 Case 1~3에 대해 수치해석을 수행하였고, 개량지반의 경우 하부 Sand층의 액상화 현상으로 인한 피해가 발생하여 비액상화지반으로 가정하여 분석을 수행하였다. 결과적으로, 개량지반은 하부 액상화지반이 있을 경우 추가적인 보강이 필요하며, 잔교식 안벽 말뚝의 수평변위가 약 2배 감소하는 현상이 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권4호
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• pp.1320-1332
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• 1996

In the present study, we consider modified 5-node equivalent solid element which has smallest degree of freedom among 2-dimensional solid elements accounting bending deformation as well as extensional and shear deformations, We shall investigate static and dynamic characteristics of this element, which is very effective in thin beam, thick beam, large displacement problems, beam of variable thickness, and asymmetrically stepped beam, etc., as well as relatively simple problems of beam. The degree of freedom of this element is 10, which is smaller than 18 of 9-node element, 16 of 8-node elemtns, 12 of modified 6-node element and Q6 element. Therefore, this element is expected to broaden the effective range of application of the solid elements in the bending problems further.

• 한국해양공학회지
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• 제12권2호통권28호
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• pp.1-21
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• 1998

In this paper, a non-conforming 3-D 8-node solid element(MQM10) has beets applied to the analyses of static and dynamic bending problems of laminated composite plates The QM10 element exhibits stiffer bending stiffness which is caused by the reduction of degree of freedom from Q11 element. As an effective way to correct the relative stiffness stiffening phenomenon the modification of Gauss sampling points for composite plates is proposed. The quantity of modification is a function of material properties. Also, another two modified equations are obtained, one is modification for stress, and the other is modification of coefficient of shear modulus in free vibration. It is noted that MQM10 element can analyse the static and free vibration problems of various 3-dimensional composite plates composed of unidirectional laminae, woven laminae or braided laminae. The results of MQM10 element are in good agreement with those of 20-node element.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.117-130
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• 1997

본 논문에서는 등방성판의 인장이나 전단변형은 물론 굽힘문제에도 적용할 수 있는 3차원 고체요소들 중에서 최소의 자유도를 갖는 수정 10절점 상당요소를 제안하였다. 제안된 수정 10절점 상당요소는 Q11요소나 20절점요소로부터 자유도가 줄어듬에 기인한 과대한 굽힘강성을 나타낸다. 이러한 상대적 강성과잉 현상을 수정하기 위한 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정 방법을 제안하였다. 수정량은 포아송 비의 함수이다. 수정 10절점 상당요소의 효과를 여러 가지 예에 적용하여 검증하였다. 제안된 수정 10절점 상당요소에 의한 등방성판의 정적해석과 자유진동 해석의 결과들은 20절점요소를 사용한 결과들과 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권12호
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• pp.3792-3803
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• 1996

Since the skew beam element has two curvatures which are a curvature and a torsion, spatial behavior of curved beam which cannot be included in one plane can be anlayzed by emploting the skew beam element. The $C^{0}$-continuous skew beam element shows the stiffness locking phenomenon when full integration is employed. The locking phenomenpn is characterized by two typical phenomena ; one is the much smaller displacement thant the exact one and theother is the undelation phenomenon is stress distribution. In this paper, we examine how unmatched coefficient in the constrained energy brings about the locking by Reduced Minimization theory. We perform the numerical ones. These comparisons show that uniformly full integration(UFI), which employs full integration for the constrained energy, entails the locking phenomenon. But the use of uniformly reduced integration(URI) of selectively reduced integration(SRI), which employs reduced integration for constrained energy, does not produce the significant errors of displacements of the undulation phenomenon in stress distribution since they do not entails the locking, Additionally, the error due to the approximated parameters for describing the geometry of skew beam is examined.d.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.89-98
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• 2006

본 논문에서는 지진이 발생한 지역에서 다시 지진이 발생할 경우에 포화된 사질토 지반의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 반복 직접단순전단시험을 실시하여 느슨한 모래지반에서 간극수압발생량과 재액상화발생여부의 상관관계를 분석하였다. 최초의 전단하중으로 인하여 지반이 원래 가지고 있던 유효수직응력의 약 90%까지 간극수압이 발생하였을 경우 시간 경과에 따라 과잉간극수압이 전부 소산된 이후 다시 전단하중을 가하였을 때 지반의 액상화에 대한 저항력은 증가하였다. 하지만 최초 진동으로 지반이 완전히 액상화되었을 경우에는 다음에 전달되는 전단하중에는 이전보다도 지반이 더욱 조밀해짐에도 불구하고 액상화 저항력은 증가하지 않았다. 이와 같은 실내시험결과를 진동 중에 발생하는 간극수압 변화와 흙의 강성저하를 고려할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델에 적용하였으며, 최초 전단하중에서 발생하는 간극수압비에 따라 구성모델의 액상화 저항력을 결정하였다. 이 구성모델을 이용하여 재액상화현상을 연구한 원심모형실험의 결과를 예측하였으며, 계측치와 서로 비교하였다. 국내에서도 일본과 가까운 남부지역에서는 약한 지진이지만 자주 발생하고 있는 시점에서 이와 같은 유효응력모델을 이용한 재액상화 현상에 관한 연구가 절실히 요구되어진다.