• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.255-263
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• 2017

본 논문에서는 합성단면을 갖는 구조물의 극한 거동 해석에서 요구하는 재료 및 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위한 보 요소를 제시하였다. 제안된 요소는 기하학적 비선형성을 효과적으로 모사할 수 있는 co-rotational 정식화를 통해 도출되었으며, 다양한 합성단면의 저항성능을 재현할 수 있도록 화이버 단면법이 요소의 내력 및 강성을 산정하는데 활용되었다. 제안된 방법을 구현할 수 있도록 해석 프로그램이 개발되었으며, 호장법을 적용하여 최대내력 발생 이후의 연성거동뿐만 아니라 심한 비선형 응답(snap-through 또는 snapback)까지 추적해낼 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안된 요소 정식화와 해석 프로그램의 정확성을 검증을 위해 몇 가지 수치예제가 수행되었고, 해석결과는 제안된 요소의 정확성과 효율성을 보이기 위해 3차원 연속체 모델 및 기존 연구의 결과와 비교되었다. 추가로 합성단면을 갖는 골조 구조물에 대한 수치예제를 통해, 합성단면을 구성하는 재료의 탄성계수 비 및 강도 비에 따른 영향을 분석하였다. 해석결과는 외층 재료의 탄성계수가 증가됨에 따라 준취성 거동이 나타났으며, 외층 재료의 항복강도가 높을수록 선형 거동하는 기하적 비선형 응답과 유사한 응답을 보였다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.73-79
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• 2010

본 연구에서는 비선형 유한요소 해석을 수행하여 굴곡도에 따른 유연직물복합재료의 등가 탄성계수를 예측하였다. 해석은 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 수행되었다. 해석에서는 섬유다발의 재료적 비선형성과 대변형 시 발생하는 기하학적 비선형성이 고려되었으며, 섬유다발의 대 전단 변형으로 발생하는 기하학적 비선형성을 고려하기 위하여 사용자 부프로그램을 작성하여 이를 ABAQUS내에 삽입하였다. 결과에서는 일축하중 상태에 있는 유연직물복합재료의 응력-변형률 거동을 예측하여 이로부터 계산된 등가탄성계수를 시험결과와 비교하였으며, 다양한 섬유 굴곡도를 갖는 유연직물복합재료에 대한 등가탄성계수를 계산하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.227-233
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• 1992

3차원 편심 보요소의 기하학적 비선형 해석에서 증분 평형식을 유도하는 일반적인 방법의 대부분은 비선형을 고려한 가상일의 평형방정식을 선형화하는 방법으로, 회전증분이 미소하다는 가정에 의해서 선형화된 증분 평형식을 유도하고, 구조물의 변형이 일어나는 동안에 발생하는 유한회전의 영향은 반복계산의 과정에서 고려하는 방법이다. 그리고 유한회전을 고려하는 개선된 방법으로 Surana와 Onate 등에 의해서 개발되었는데, Surana는 비선형 절점함수를 가정하였고, Onate는 회전행렬의 관계식을 이차항까지 고려하여 비선형 증분 평형식을 유도하였다. 본 논문에서는 비선형 해석의 증분이론(incremental theory)을 도입, $^{t+dt}U_i$ 변위증분을 Talyer 급수로 2차항까지 전개하므로서 1차 선형항($U_L$)과 2차 유한회전항($U_R$)으로 표시하여 연속체운동의 비선형 증분평형식에서 유한회전의 영향을 고려하는 방법을 사용하였다. 이상의 해석방법에 따른 수치해석 결과는 Surana와 Onate등에 의하여 다루어진 예제와 비교 하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.11-21
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• 2008

여러 가지 하중을 받는 임의의 탄성 경계 지지된 판과 쉘의 기하학적 선형 및 비선형해석을 수행하였다. 가정변형률 9절점 쉘 요소를 이용하였으며, 임의의 탄성 경계 지지를 표현하기 위해 6개의 자유도를 갖는 스프링 요소가 사용되었다. 탄성 경계지지 구조물 해석의 응용을 위하여, 여러 형태의 단부 지지를 받는 판과 쉘이 분석되었으며, 이들 단부 지지에 대한 휨 거동을 정확히 얻을 수 있었다. 6개의 스프링으로 표현된 탄성 경계 지지 조건에 대하여 적절한 결과를 얻을 수 있었다. 해석 결과로부터 본 연구의 해석 방법이 임의의 탄성 경계 조건을 갖는 판과 쉘의 거동을 해석하는데 폭넓게 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.47-58
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• 2008

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.77-86
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• 1999

이전의 연구에서 하중증분법을 이용하여 지점 변위를 일으키고 자중. 부력, 그리고 조류력을 받는 해양케이블의 초기평형 상태를 결정하였다 본 연구에서는 이 상태를 기준으로 동적으로 지점운동 또는 지진하중에 대하여 첨가질량 및 케이블운동에 의한 Morison force를 고려한 해양케이블의 동적 비선형해석을 수행한다 지점운동과 지진력을 받는 수중케이블에 대하여 기하학적인 비선형해석을 수행하고 해석결과의 분석을 통하여 해양케이블의 동특성을 파악한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.61-68
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• 2010

최근에 폭설로 인한 온실의 붕괴가 빈번해져서 농가의 피해가 증가되고 있다. 히지만 폭설로 인한 온실의 붕괴를 막기 위한 정확한 구조해석에 대한 연구가 미약하여 매년 농가의 피해는 되풀이 되고 있다. 기존 온실의 구조해석 방법은 미소변위에 기초한 선형탄성해석으로 이루어지고 있다. 그러나 실제 온실의 강성은 건축 구조물의 강성에 비해 상당히 약하지만 하중은 폭설에 의해 상대적으로 크게 작용하여 변형이 크게 발생하고 구조물의 기하학적 형태가 변하므로 변형률-변위 관계가 비선형 거동을 한다. 본 연구에서는 폭설에 따른 온실의 붕괴를 막기 위하여 농가에서 많이 사용되는 농가 지도형 G형 단동온실과 농가보급형인 1-2W 기본형 연동온실에 대해 시간에 따른 하중단계별 기하학적 비선형 효과를 고려하여 온실의 정확한 거동분석과 구조적 안전성을 평가하는데 대변위해석 방법을 제시하고자한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.683-694
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• 2004

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 공간 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.661-672
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• 2003

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.57-64
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• 2001

보강된 판 및 쉘구조의 동적 비선형해석을 수행하기 위하여, 유한회전을 고려한 변형된 쉘유한요소를 이용하여 total Lagrangian formulation이 제시된다. 전단구속 (shear locking) 현상과 가상의 제로에너지 모우드를 동시에 제거하기 위하여 가정변형도 개념을 채용한다. 탄소성해석에서는 return mapping 미해rithm이 쉘구조의 붕괴 해석에 적용된다. Newmark 직접적분법을 사용하여 동하중 및 지진하중을 받는 쉘구조의 동적 비선형해석 결과를 제시한다.