• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.6385-6390
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• 2015

수평 곡선 I-형 거더에는 초기곡률이라는 기하학적 특성으로 인해 휨 모멘트와 더불어 비틀림 모멘트가 작용하게 된다. 이러한 휨 비틀림 거동은 서로 상호 작용을 일으켜 약축방향으로 2차 휨거동을 유발하게 된다. 휨과 비틀림 간의 상호 작용은 곡선 거더를 조기에 비선형 상태 및 소성 상태로 유도하여 내하력의 저하를 야기하게 되고, 차량의 이동 위치에 따른 편심 하중은 비틀림을 더욱 증대시킬 수 있다. 그러나 기존에 연구되어왔던 직선 거더에 대한 휨 비틀림 상호관계식은 곡선 거더가 가지고 있는 거동 특성이 고려되지 않았기 때문에 수직하중을 받는 수평 곡선 I-형 거더의 극한 강도가 과대평가 될 수 있다. 따라서 이에 대한 보다 명확하고 합리적인 제안식의 적용이 곡선 거더의 설계 시에 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 편심하중이 작용하는 수평 곡선 I형 거더의 휨 비틀림 상호작용 특성을 파악하고 거동분석을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.9-17
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• 2021

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서 원형 아치의 사용 증가로 인해 이러한 구조물의 동적 거동 해석에 있어 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 탄성 원형 아치의 안정성 거동 해석분야는 많은 연구자들의 관심분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중으로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. 상미분방정식 혹은 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 또한 비선형 구조, 하중, 혹은 재료 물성 치로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 지금도 많이 사용된다. 본 연구에서는, DQM을 이용하여 중면 신장 및 회전 관성의 영향을 고려한 원형 아치의 내 평면 진동을 분석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계 조건, 그리고 열림 각에 따른 기본 진동수를 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해 혹은 다른 수치해석과 비교하였다. 해석결과에 따르면 DQM은, 적은 격자점을 사용하고도, 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었고, 중면 신장 및 회전 관성이 원형 아치의 기본 진동수에 미치는 영향을 분석할 수 있게 했다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.23-30
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• 2010

원자력발전소에 설치되는 안전관련 캐비닛형 전기기기는 설치 전에 내진검증이 요구된다. 전기기기의 동특성분석은 내진 검증에 포함된 중요한 과정이며, 기기의 정확한 해석모델을 작성하기 위해서도 필수적으로 요구되는 업무이다. 이 연구에서는 입력진동수준에 따른 기기의 동특성 변화를 분석하기 위하여 원전 지진감시시스템 캐비닛을 대상으로 진동대시험을 수행하고, 입력진동운동의 수준별로 계측된 진동응답신호를 진동수영역분해법으로 분석하였다. 분석결과, 대상기기는 입력진동수준의 크기에 따라 동특성이 비선형적으로 변화하고, 국내 원전의 안전정지지진 수준 이하의 진동에서도 동특성이 비선형적 거동을 보이고 있음을 확인하였다. 이러한 입력진동 수준에 따라 전기기기의 동특성이 비선형적으로 변하는 원인은 대상기기의 특성과 입력진동수준을 고려할 때 일반적인 재료 비선형보다는 각 부품들의 마찰력과 기하학적인 비선형성에 기인하는 것으로 판단된다. 따라서 전기 캐비닛의 입력진동수준에 따른 동특성의 비선형적 변화는 향후 안전관련 기기의 내진검증 업무에서 중요하게 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.21-30
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• 2004

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32×32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1441-1446
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• 2014

본 논문에서는 휜 광폭평판의 두께와 폭, 균열길이 그리고 가공경화지수의 변화가 휜 광폭평판의 균열부 구속상태에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 5가지의 휜 광폭평판 두께, 3가지의 균열길이, 3가지의 휜 광폭평판 폭 그리고 3가지의 가공경화지수를 고려한 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. Ramberg-Osgood 관계식을 만족하는 비선형 재료로 가정하였으며 균열부 구속상태를 정량화하기 위해서 Q-응력을 이용하였다. 3차원 유한요소해석 결과를 바탕으로 기하학적 형상 및 재료특성에 따른 휜 광폭평판의 Q-응력 변화를 평가하였다. 평가 결과 면외 구속조건에 의한 영향은 면내 구속조건과 밀접한 관계가 있었으며, 면외 구속조건이 면내 구속조건 보다 균열부 구속상태에 더 큰 영향을 미쳤다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.249-263
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• 2017

팽창형 강관 록볼트의 설치 전 단면 형상은 ${\Omega}$형이어서, 팽창 중 거동은 기하학적 비선형 특성을 보인다. 기존 팽창형 강관 록볼트의 정착 거동에 관한 연구는 주로 이론적 방법이었다. 하지만 이론적 방법은 팽창형 강관 록볼트의 등방 팽창을 가정하므로, 실제 거동을 지나치게 단순화하였다. 본 연구에서는 강관 팽창 거동의 비선형성과 다양한 영향 특성을 고려한 수치해석을 이용하여, 팽창형 강관 록볼트의 정착 거동을 모사하였다. 본 해석을 통해 강관의 팽창 과정, 접촉응력 분포, 평균 접촉 응력 및 접촉 면적의 변화를 분석하였다. 암반의 탄소성 조건에 따라 강관의 접촉응력이 다르게 나타났는데, 탄성 조건의 암반에 설치된 강관에 비해 탄소성 조건의 암반에 설치된 강관에서 작은 접촉응력이 발생했다. 또한 암반의 강성에 따라 팽창형 강관 록볼트의 정착 거동이 달라졌다. 주어진 해석 조건에서 암반 강성이 0.5 GPa 이하 일 때 강관은 완전히 펴지지만, 암반 강성이 0.5 GPa보다 클 때 완전히 펴지지 않았다. 강관이 완전히 펴진 경우 암반 강성이 증가함에 따라 접촉응력의 크기가 증가했지만, 강관이 완전히 펴지지 않은 경우 암반 강성이 증가함에 따라 접촉응력의 크기가 감소했다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.594-600
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• 2021

곡선 보는 철교 그리고 자동차와 갈은 구조물의 구성으로 널리 사용되어왔다. 많은 연구자들의 관심분야인 이러한 구조물의 안정성 거동 해석분야는 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 곡선 보 구조물의 기하학적 구조 및 물성치가 탄성 및 강성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 정역학적 동역학적 해석이 필요하다. 그러나 구조물의 복잡성 때문에 어떠한 경계조건에서도 엄밀해를 얻기가 매우 어렵다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔으나 이러한 방법들은 때론 복잡한 비선형 구조물에는 과도한 컴퓨터 용량사용과 복잡한 알고리즘 프로그램을 요구한다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 미분구적법(DQM)이 여러 분야에 사용되어왔다. 본 연구에서는 복잡한 편미분 방정식의 해를 구하기 위하여 미분구적법이 사용되었다. 중면 신장을 고려한 등분포 하중 하에서 선형으로 변하는 비대칭 곡선 보의 내평면 신장 좌굴의 지배방정식을 유도하였고, DQM을 이용하여 지배방정식의 해를 구하였다. 다양한 열림 각, 경계 조건, 그리고 파라미터에 의한 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 비교 가능한 엄밀해와 비교하였고 DQM은 적은 격자점을 사용하고도 정확성을 보여주었다. 예를 들어 열림 각이 180°인 비 신장 고정단 곡선 보의 경우, 엄밀해의 임계하중 값은 8.0이고 DQM의 임계하중 값은 7.98로, 오차가 0.3% 미만 이었다. 곡선 보의 내평면 비 신장 임계하중도 계산하였고, 두 이론을 상호 비교 분석하였다. 아크축의 중면 신장을 고려한 연구는 곡선 보의 임계하중에 중대한 영향을 미치는 것을 보여준다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.423-433
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• 2015

상 하부 스플릿 티 접합부는 보-기둥 모멘트 접합부로써 T-stub 플랜지의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 개수 및 직경 등의 영향에 따라서 상이한 거동특성을 나타낸다. 상 하부 스플릿 티 접합부는 일반적으로 접합부에 작용하는 휨모멘트는 T-stub이 지지하고 전단력은 전단탭이 지지하는 것으로 이상화되어 설계되고 있다. 그러나 중 저층 규모의 강구조물에 상 하부 스플릿 티 접합부가 적용되는 경우, 작은 규격의 보 부재가 적용될 수 있기 때문에 보 웨브에 전단탭을 설치하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이 연구는 이와 같이 보 웨브에 전단탭을 설치할 수 없는 기하학적 형상을 갖는 상 하부 스플릿 티 접합부가 충분한 전단력 지지능력을 갖도록 하는 접합부 상세를 제안하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 상 하부 스플릿 티 접합부에 대한 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.57-66
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• 2015

지진에 대한 사면 재해도 작성 시 일반적으로 Newmark 활동블록 이론에 기초한 변위 추정식이 사용된다. 하지만 기존에 제안된 추정식들은 활동면에서의 동적 응답을 고려하지 않고 제방, 흙댐, 매립지 등 비교적 완만한 경사의 지반구조물을 대상으로 제안되었으며 산사면과 같이 경사진 기반암에 토사층이 피복된 경우에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 산사면의 지형적 특성을 모사한 2차원 비선형 동적해석을 수행하여 이의 동적 응답 특성을 분석하였다. 지진 시 산사면의 영구변위는 활동면에서 계산된 등가가속도를 Newmark 활동블록 방법에 적용하여 계산하였다. 이와 같이 계산된 영구변위는 본 연구에서 제안된 간편 변위 추정식과 비교하여 정확도를 평가하였다. 검토 결과, 산사면의 기하학적 증폭은 입력 지진의 세기와 주기, 토층의 고유주기에 영향을 크게 받으므로 이를 고려하지 않는 기존의 경험식은 영구변위를 정확하게 예측하지 못하는 것으로 나타났다. 변위 예측식의 정확도는 최대지반가속도, 최대지반속도, Arias 진도, 평균주기와 토층의 고유주기가 고려될 경우 현격하게 향상되는 것으로 분석되었으며 이를 기반으로 하여 새로운 변위추정식이 제시되었다. 나아가 본 연구에 제안된 변위추정식은 산사태 재해 위험도 예측에 적용되어 정확성이 검증되었다.