• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.95-102
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• 2014

이 논문에서는 경계반력법을 이용한 비선형 지반-구조물 상호작용 해석을 위해 LS-DYNA나 MIDAS/Civil 등의 유한요소해석 프로그램과 연계하는 방법을 제시하였다. 경계반력법 적용시 유한요소프로그램에서 구조물과 지반은 선형 또는 비선형 유한요소를 이용하여 모델링하였다. 유한요소의 해석모델 외부의 무한영역으로 전달되는 탄성파를 최대한 흡수하기위해 유한요소 모델의 외측에 LS-DYNA의 경우에는 PML(Perfectly Matched Layer) 요소를, MIDAS/Civil의 경우에는 점성감쇠-스프링 요소를 적용하였다. 비선형 유한요소는 구조물영역에만 적용되는 것으로 가정하였다. 이 연구에서는 입사지진파에 의한 경계반력은 KIESSI-3D 프로그램을 이용하여 계산하였다. 선형 지반-구조물 상호작용 문제에 대해 일반적인 KIESSI-3D의 해석결과와 BRM해석결과를 비교하여 제시된 방법의 효율성을 제시하였다. 또한 수치적 비교를 통해 비선형 구조에 대해 보수적인 응답을 보이는 선형 SSI문제에 대하여 얻은 경계반력이 비선형 지반-구조물 상호작용해석에 효과적으로 적용 가능함을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.47-54
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• 2004

Exact solution on the vertical responses of ships having uniform sectional properties in waves is derived. Boundary value problem consisted of Timoshenko beam equation and free-free end condition is solved analytically. The responses are assumed as linear and wave loads are calculated by using strip method. Vertical bending moment, shear force and deflection are calculated. The developed analysis model is used for the benchmark test of the numerical codes in this problem. Also the application on the preliminary design of barge-like ships and VLFS (Very Large Floating Structure) is expected.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.16-24
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• 2023

본 논문에서는 복합재료의 섬유와 기지사이의 경계면 손상을 고려한 멀티스케일 점진적 피로 손상 모델을 제안한다. 먼저 점진적인 경계면 손상을 고려하기 위해 서로 다른 4개의 경계면 상태를 정의한 미소구조 모델을 도입하였다. 각각의 상태에 대한 부피분율은 피로 하중의 사이클 수가 증가함에 따라 온전한 상태의 계면에서 완전 박리 상태의 계면으로의 전환이 일어난다. 손상된 경계면의 에쉘비 텐서(Eshelby's tensor)를 계산하기 위해 선형 스프링 모델이 사용되었으며 균질화 방법을 통해 복합재료의 유효 물성을 얻었다. 또한 복합재료의 피로거동을 묘사하기 위해 교번 응력에 대한 섬유, 기지, 그리고 섬유-기지 간의 계면 각각에 대한 손상 변수들이 정의되었고 이를 chaotic firefly 알고리즘을 통해 손상 변수를 특성화 하였다. 제안된 모델은 유한요소해석프로그램 ABAQUS의 UMAT subroutine으로 구현되어 AS4/3501-6 복합재료의 단일방향 라미네이트(unidirectional laminate) 시편들([0]₈, [90]₈,[30]₁₆)을 통해 성공적으로 검증되었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.239-247
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• 2020

본 연구는 풍력발전기용 베어링의 응력저감을 위한 설계와 검증에 관한 것이다. 일반적인 4점 접촉 볼베어링의 구조를 가지고 있는 슬루잉 베어링은 큰 모멘트 하중이 작용하면 접촉점이 레이스웨이 끝단부로 이동하여 국부적인 응력상승 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 접점 이동을 줄이기 위한 베어링을 설계하였다. 전통적인 볼베어링과 새로인 설계된 베어링의 극한하중 하에서의 변형거동을 볼을 스프링요소로 치환하여 유한요소해석을 통하여 계산하였다. 볼과 레이스웨이의 접촉응력은 변형거동 해석결과를 경계조건으로 입력하여 유한요소해석으로 계산하였다. 베어링 구조에 따른 접촉부 응력 비교를 통하여 베어링의 응력해석 방법의 효용성을 검증하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제27권4호
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• pp.303-312
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• 1991

직선상 2층 구조물의 임의의 절점에 변위벡터가 불연속인 죠인트 요소를 갖는 경우, 면내 굽힘 자유진동을 해석하기 위한 알고리즘을 전달영향계수법에 의해 정식화하고, 간단한 모델에 의해 수치실험을 행한 결과, 다음과 같이 요약할 수 있다. (1) 전달영향계수법은 종래의 전달매트릭스법에 비해 계산정도 및 계산속도 양면에서 우수함을 확인할 수 있다. (2) 구조물의 임의의 중간 절점에서 상태벡터량(횡변위, 각변위, 전단력 및 모멘트 등) 중 일부의 물리량이 불연속성을 갖더라도, 알고리즘 자체를 변화시켜야 하는 전달매트릭스법과는 달리, 스프링전수 값의 조절만으로 간단히 처리할 수 있어, 알고리즘의 일반화 및 프로그램의 범용화가 가능하다. (3) 전달영향계수법에서는, 구조물의 중간에 반고정지지와 같은 단단한 탄성지지부가 다수 존재하는 경우에도, 기본적인 알고리즘을 변경할 필요 없이 전단 및 회전 스프링정수에 적당한 값을 대입하는 것만으로 중간조건에 대응시킬 수 있고, 모든 경계조건도 마찬가지로 처리할 수 있다.

• 문화기술의 융합
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• 제7권2호
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• pp.405-410
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• 2021

본 연구에서는 레일체결장치용 방진패드의 사용수명 및 스프링강성을 평가하고자 비선형 재료모델 및 피로하중조건을 적용한 유한요소해석을 수행하였다. 피로해석 결과, 초기조건 대비 스프링강성의 변화율은 약 16%로 나타나 피로경화가 발생된 것으로 분석되었다. 방진패드의 길이방향으로 발생되는 응력은 중앙부와 외곽부(Edge)의 발생응력의 차이가 약 10배 이상 발생되었다. 또한 중앙부 보다 외곽 경계부의 등가응력이 2배 이상 크게 발생하는 것으로 분석되었다. 따라서 실제 사용조건에서 방진패드의 손상 및 변형 취약부는 방진패드의 모서리부분인 것으로 분석되었다. 피로해석을 통해 산출된 반복횟수에 따른 방진패드의 등가응력을 이용하여 방진패드의 피로수명선도를 도출하였다. 본 연구에서 도출한 방진패드의 피로수명선도를 이용하여 향후 다양한 하중조건에서 방진패드의 등가응력을 산출하여 해당조건에서의 피로수명을 예측하는 데에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권1호
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• pp.81-86
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• 1996

해저 파이프라인은 해저 석유 및 천연가스 생산의 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하나, 열악한 해양환경하에 있어 여러 가지 외부 요인에 의해 손상될 가능성이 높으며 그로 인한 피해는 막대하다. 본 논문에서는 해저 파이프라인의 안정성을 위협하는 주된 요인 중의 하나인 동적 자유경간을 해석하였으며, 해저 파이프라인 설계에 있어서 중요한 자유경간의 허용길이를 산출하였다. 자유경간의 허용길이는 와동방출의 진동수와 자유경간의 고유진동수와의 상관관계를 이용하여 산출하였고 경계조건에 따른 허용길이의 변화를 규명하였다. 자유경간 양단의 해저지반은 탄성기초로 간주하였으며, 이를 선형 및 회선 스프링으로 치환하여 경계조건을 일반화하였다. 본 연구를 통하여 여러 가시 지반조건에 대한 동석 자유경간의 정확한 허용길이를 간단하게 얻을 수 있는 무차원화 된 곡선을 구하였으며, 그 결과를 우리나라 동남해역 천연가스전에 설치예정인 해저 파이프라인에 적용하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제6권2호
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• pp.54-62
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• 2003

해저배관은 지반쇄굴로 인하여 일부분이 노출되어 자유경간이 형성될 수 있다. 자유경간이 형성되면 환경하중 및 와동유기진동에 의해서 안정성을 잃을 수 있다. 본 연구에서는 해저배관의 안정성을 위협하는 중요 요소인 자유경간의 정적 및 동적 경간을 결정하는 방법을 제시한다. 자유경간 해석에서는 해저배관에 작용하는 압축력 효과를 고려하였으며 토양의 종류에 따라 경계조건을 일반화시켰다. 자유경간 양단의 해저지반은 탄성기초로 간주하였으며, 이들 선형 및 회전 스프링으로 치환하여 경계조건을 일반화시켰다. 정적 및 동적 자유경간의 길이를 산정 할 수 있는 무차원화 된 곡선을 구하였다. 예제해석을 수행하여 그 적용방법을 소개하였다. 본 연구결과는 자유경간을 갖는 해저배관의 설계에 유용하게 적용될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.5-14
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• 2016

건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는 스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가 시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와 수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향 최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.83-91
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• 1991

본 연구에서는 병진 및 회전 스프링을 포함하는 탄성지반 위에 놓여 있는 다지지보의 동적 해석이 수행되었다. 특히 중간 지지점이 있는 경우에 대한 영향도 조사하였다. 문제의 해석방법으로서 우선 기하학적 및 동적 경계조건을 동시에 만족하는 직교 다항식 함수를 구하였으며, Galerkin 방법을 이용하여 시스템의 고유진동수틀 구하였다. 본 연구에서 제시한 방법으로 구한 고차 직교 다항식 함수를 사용하면 정확한 해를 얻을 수 있다는 것을 여러가지 경우에 대한 수치 계산 결과로부터 알 수 있었다.