• 한국공간구조학회:학술대회논문집
• /
• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.119-124
• /
• 2008

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 복합적인 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 동일조건하에서 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 함께 고려하며, 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.41-48
• /
• 2008

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 두 효과를 함께 고려한 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 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. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
• /
• pp.412-415
• /
• 2009

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.21-31
• /
• 1993

불규칙한 기하구조 및 기하학적 특이점들을 갖는 방사체에 의해 형성되는 음장을 예측하는 작업은 매우 어려운 일이다. 이러한 종류의 문제를 해결하기 위하여는 Seybert에 의해 제창된 내, 외부를 연성하여 해석하는 경계요소법에 의한 해석이 유용하다고 여겨지고 있다. 본 연구에서는 연성경계요소법을 재 구성하여 예제로서 얇은 벽면을 갖는 개방된 관에서 방사되는 음장을 선택한 후, 이 방법의 신뢰성, 적용성 및 오차에 대한 해석을 해?ㄴ다. 외부 방사 문제에 있어서의 비유일성문제는 소외 CHIEF 기법을 도입하여 해결하였다. 두 개의 마이크로폰을 사용하여 신호처리를 통한 실험 결과와 본 경계요소법에 의한 결과는 서로 잘 일치하였다. 한편 경계면에 몹시 가까운 지점에서의 음장을 예측할 때의 오차 해석을 수행한 결과, 예측 오차가 10% 이내에서 유지되려면 경계요소법의 가장 짧은 변의 길이가 예측점과 벽면 사이의 거리보다 최소한 10배 이상은 커야함을 알아내었다. 이 기법은 기하학적인 특이점을 포함하는 각종 음향 문제에 매우 유효 적절한 방법으로 생각된다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
• /
• pp.396-397
• /
• 2022

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 선형 탄성문제에 대한 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 실용적인 공학문제에 대한 많은 최적설계 문제에서는 초기의 데이터가 CAD 모델로부터 주어지는 경우가 많다. 그러나 대부분의 설계 최적화 도구들은 유한요소법에 기초하고 있기 때문에 설계자는 이에 앞서 CAD 데이터를 유한요소 데이터로 변환해야 한다. 이 변환과정에서 기하 모델의 근사화에 따른 수치적 오류가 발생하게 되고, 이는 응답 해석뿐만 아니라 설계민감도 해석에 있어서도 정확도 문제를 발생시킨다. 이러한 점에서 등기하 해석법은 형상 최적설계에 있어서 유망한 방법론중 하나가 될 수 있다. 등기하 해석법의 핵심은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 정확히 일치한다는 것이다. 이러한 기하학적으로 정확한 모델은 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서도 사용된다. 이로 인해 높은 정확도의 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이는 설계구배 기반의 최적화에 있어서 매우 중요하게 작용한다. 수치 예제를 통하여 본 논문에서 제시된 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 타당함을 확인하였다. 본 논문에는 등기하 해석법을 이용하여 선형 탄성문제에 대한 형상 최적설계 하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권1A호
• /
• pp.1-13
• /
• 2010

본 연구에서는 사장교의 기하학적 비선형 거동을 기하학적 비선형 유한요소 해석을 통해 분석한다. 사장교의 주탑 및 거더는 휨 모멘트 뿐만 아니라 케이블의 장력에 의해 축력이 작용한다. 즉, 거더와 주탑은 보-기둥 부재와 같이 휨모멘트와 축력의 상호작용에 의한 대변위 거동을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 기하학적 비선형 해석을 통해 완성계 사장교의 대변위 효과, 주탑 및 거더의 보-기둥 효과 그리고 케이블의 새그효과가 모두 고려된 비선형 거동을 검토하였다. 거더 및 주탑은 6자유도 프레임 요소로 모사하고 사장교 케이블은 새그효과를 효율적으로 고려하기 위해 3자유도 등가 트러스 요소를 사용하여 모사하였다. 해석은 먼저 사하중에 대한 초기 형상 해석을 통해 사하중을 고려하고, 이 후 각기 다른 형태의 활하중에 대한 기하학적 비선형 해석을 수행하였다. 해석 후 각 모델의 변형형상, 각 주요 지점의 하중-변위곡선, 케이블 장력의 변화등의 정량적 수치를 분석하여 고려한 활하중 형태 및 사장교 형식에 대한 주요 기하학적 비선형 거동을 규명하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.153-162
• /
• 2001

본 논문에서는 실용적인 고등해석을 이용한 3차원 강뼈대구조물의 직접설계방법을 제시하였다. 고등해석을 이용한 직접설계법에서는 해석시에 구조시스템과 그에 속한 부재의 강도와 인정을 직접 고려함으로서, 해석후 개별부재의 강도검토가 필요없는 설계방법이다. 고등해석은 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 고려한다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용함으로서 고려하였다. 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 제안한 해석방법에 의하여 예측된 하중-변위는 다른 해석기법의 결과들과 잘 일치하였다. 또한, 22층 강뼈대구조물에 대하여 설계예제를 수행하였다. 본 설계예제를 통하여 제안한 방법이 매우 실용적인 방법임을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제31권8호
• /
• pp.27-35
• /
• 2003

쉘의 기하 모델링과 해석은 각각 다른 배경과 목적을 가지고 발전되어 왔다. 따라서 기하 모델링과 해석을 통합한 설계 도구를 만들기에 기존의 방법은 적절하지 않다. 본 연구에서는 기하 모델링과 해석, 최적 설계를 통합한 개념을 제시한다. 이것은 B-스플라인 곡면의 표현방법에 기초를 두고 있다. 기하학적으로 정확한 쉘 유한요소를 도입하였으며, 최적 설계 부분에서는 곡면의 조정점을 설계변수로 택하였다. 또한 설계 민감도를 계산하기 위해서 준해석적 방법을 사용했고, 이를 바탕으로 순차적 선형계획법을 이용해 곡면의 형상 최적화를 수행하였다. 이렇게 개발된 통합설계 개념은 곡면의 모델링과 해석에 적합한 도구로 이용될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.13-27
• /
• 2011

본 연구에서는 기하학적 비선형 해석을 통해 완성계 사장교의 주요한 좌굴 거동 특성을 규명하였다. 본 해석 연구에서는 케이블의 자중에 의한 새그효과, 주탑 및 거더의 보-기둥 효과, 그리고 대변위 효과 등의 주요한 기하학적 비선형성이 직접적인 비선형 해석을 통해 고려되었다. 주탑과 거더는 비선형 프레임 요소로 모델링 되었고, 케이블은 비선형 등가 트러스 요소로 모델링 되었다. 차량하중으로 가정된 활하중이 고려되었는데, 활하중 해석 전에 고정하중을 합리적으로 고려하기 위해 초기 형상 해석이 수행되었다. 작용하는 활하중 형태에 따른 주요한 비선형 반응을 케이블 배치 형식에 따라 비교 하였고, 이 후 좌굴 안정성에 큰 영향을 미치는 활하중 형태에 대해 케이블의 배치 형식, 주탑과 거더 간 강성비, 케이블의 단면적, 케이블의 단수 등의 기하학적 특성이 좌굴 모드 및 임계 하중 계수의 변화에 미치는 영향을 규명하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.275-281
• /
• 2010

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 형상 최적설계를 사용하여 응력 제한을 갖는 구조물의 형상 최적설계 문제를 수행하였다. 아이소-지오메트릭 해석 방법은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 동일하여 기하학적으로 정확하기 때문에 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서 많은 강점이 있다. 최적설계 문제에서 응력의 집중은 구조적인 파괴를 초래할 수 있으므로 응력 제한조건을 고려하는 것은 매우 중요하다. 아이소-지오메트릭 기법은 기하형상을 표현하는 CAD의 기저 함수를 해석에 사용함으로써 정확한 기하형상을 표현할 수 있다. 이러한 기하학적으로 엄밀한 모델을 통하여 정도 높은 응력 및 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이를 통하여 유한요소 기반 최적설계보다 정밀한 결과를 얻을 수 있다. 수치예제에서 응력 제한조건이 있는 구조물에 아이소-지오메트릭 형상 최적설계 기법을 적용함으로써 그 효용성을 확인하였다.