• 기술사
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• 제20권3호
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• pp.5-14
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• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.169-176
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• 1998

불연속적 거동이 탁월한 벽식 프리캐스트 구조물을 해석하기 위한 방법으로 유한요소법과 강체요소법 등이 있으나, 이들 해석법은 접합부의 거동을 정확히 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 패널은 강체적 거동을 하고, 판널과 판널 사이의 접합부는 고체적 거동을 가정하는 강체-고체 복합모델(Coupled Model by Rigid and Solid bodies)에 의한 해석법을 제안하며, 간단한 모델의 예를 통해 검증하였다.

• 전산구조공학
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• 제17권2호
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• pp.42-49
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• 2004

강체스프링 모델은 분할된 요소를 강체라고 가정하고, 각 요소는 스프링 시스템을 연결되어 있다고 생각하여 구조물을 해석하는 방법이다. 먼저 보의 휨 문제에 대한 강체스프링 모델의 개념을 설명하고자 한다. (중략)

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.76-84
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• 1997

초기설계 단계에서는 선체구조 강도의 신속한 해석을 위해 보요소를 사용한 유한요소 해석이 일반적으로 사용된다. 선체구조를 보요소로 모델링할 때, 브라켓은 해석의 간편화를 위해 강체 요소로 표시된다. 강체 단부의 길이(=span point)는 세 가지 관점 - 굽힘, 전단, 축 변형 - 에 따라서 결정된다. 본 논문에서는, 새로운 2차원 보요소를 개발하였고, 2차원 해석으로 3차원 해석을 대신할 수 있는 방법을 제안하였다. '강체 단부 보요소' 라고 명명된 이 보요소는 한 요소 내에서 세 종류의 span point 효과를 모두 고려할 수 있는데, 이것은 보통의 보요소에서는 불가능한 것이다. 강체 단부 보요소를 사용한 Portal frame 해석결과는 membrane 해석결과와 잘 일치한다. 그리고, 영향계수를 사용한 2단계 해석을 포함하는 준 3차원 해석결과는 좋은 정확도를 보이고 있다. 강체 단부 보요소와 준 3차원 해석방법을 사용한 구조해석은 브라켓에 해당하는 요소가 필요치 않고, 3차원 해석을 단순화시킬 수 있었기 때문에 좋은 계산효율을 가진 것으로 판명되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집C
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• pp.598-603
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• 2001

For metal forming analysis, upper-bound solution is practical method because the solution is overestimated. It is limited to determine stresses on tools by using upper-bound solution. In this study, new scheme to calculate stresses on tools based on upper bound solution is proposed. To verify the proposed scheme, plane strain drawing has been considered. The stresses on tools obtained by the proposed scheme are compared with results of rigid plastic FEM. And the stresses on tools have been determined by the proposed scheme in the forging within plane strain deformation.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(4)
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• pp.398-403
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• 1996

이 논문에서는 지반과 기초를 일반적인 3차원 유한요소로 모델링하고, 유한요소의 바깥영역은 일반적인 모드의 축대칭 유한요소와 축대칭 Hyperelement를 사용하여 전달경계로 모델링하여, 유한요소와 전달경계의 경계에서 두 요소간의 연계에 의하여 기초에서의 동적강성행렬을 구한다. 이를 위하여 3차원 유한요소와 축대칭 요소간의 연계방법을 제안한다. 제시되는 기초의 동적강성행렬은 x,y,z방향의 병진성분과 x,y,z축에 관한 회전성분의 6자유도로 표현된다. 이 논문에서 사용한 3차원 유한요소와 축대칭 요소의 연계 방법의 검증을 위하여 구형기초와 등가의 강성을 갖는 강체원형기초의 동적강성행렬을 구하고 이를 비교하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
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• pp.305-308
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• 2004

경계요소법을 이용한 음향홀로그래피 구현에 요구되는 많은 측정 노력을 줄이기 위하여 강체 산란체를 이용한 홀로그래피의 기본이론을 제시하였다. 강체산란체를 음장에 위치시켰을 때의 기본이론을 제시하고, 피스톤의 자유공간방사경우에 산란체의 거리의 변화에 따른 음향진동전달함수의 특이성 변화를 관찰하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권4호
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• pp.277-282
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• 2004

자동차 충돌 시 신체의 크기가 작은 여성 승객의 거동 및 상해 기구를 조사하기 위하여 5% percentile의 여성 유한 요소 모델을 개발하였다. 본 모델은 작은 신체 여성의 형상을 대표하는 분절된 강체와 해부학적으로 상세하게 묘사된 내부 요소들로 구성되어 진다. 분절된 강체 모델은 상세한 골격 및 장기 등의 플랫폼 역할을 수행하며 또한 작은 여성 승객의 전체적인 운동역학을 표현하기도 한다. 본 논문에서는 분절된 강체 모델의 체형 구성 및 유한요소 구조 등에 대한 자세한 내용이 모델의 검증과 함께 소개되어 진다. 모델링의 후반부 즉 작은 여성의 해부학적으로 상세한 내부 요소는 연이은 part II 논문에서 다루게 된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.1551-1562
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• 1991

최근까지 발표된 유한 요소법을 이용한 압연 해석 관련 주요 논문들을 정리해 보면 다음과 같다. Li와 Kobayashil는 강소성 유한 요소법(rigidplastic finite element method)을 여러가지 마찰조건에 대하여 해석하였다. 이때 압연롤은 강체 (rigid body)로 시편은 가공경화(workhardening)를 동반한 강소성체로 모델링하였다. Hwang과 Kobayashi는 강소성 유한 요소법을 이용한 평면 변형 압연에서 재료 손실을 최소화하는 예비 성형체(preform)의 설계에 대한 연구를 수행하였다. 이 경우에도 역시 압연롤은 강체로 시편은 가공 경화를 동반한 강소성체와 완전 소성체로 모델링 되었으나, 고착(sticking) 마찰 조건에 대해서만 해석을 수행하였다. Mori와 Osak- ada 그리고 Oda는 약간 압축성이 있는 재료의 평면 변형 압연에 대하여 연구하였다. 이때 압연롤은 강체로 시편은 가공 경화를 동반한 강소성체로 모델링 되었으며 경계 면에서는 Coulomb 마찰을 고려하였다. 이밖에도 오일러(Eulerian) 수식화를 이용한 Dawson과 Thompson, Berman의 해석 결과가 있으며, 또 폭 방향의 변형까지를 고려한 Li와 Kobayashi, Mori와 Osakada의 3차원 해석 결과가 있다.

• 한국가스학회지
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• 제5권3호
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• pp.51-54
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• 2001

지진 등과 같은 외부 진동하중에 의해 발생되는 구조물의 진동은 구조물의 독립적 거동뿐만 아니라 지반과 구조물 기초의 접촉면을 통해 상호 영향을 미치게 된다. 특히 LNG 저장탱크나 원자력발전소 등과 같이 대현 상부구조물의 경우 상호작용력은 크게 작용하게 된다. 본 연구에서는 상부 구조계의 단순화된 형태인 기초계의 동적거동을 파악하기 위해 주파수영역 경계요소법을 사용하여 수치적으로 연구하였다. 반무한체 상에 존재하는 무질량 강체 표면기초에 대해 반무한 기본해를 이용하여 동적거동이 고찰되었으며 기존의 해석결과와 비교, 검토하여 본 연구방법의 타당함을 입증하였다.