• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1667-1674
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• 2010

항공기 구조는 신뢰성 보장을 위해 피로하중에 대한 수명예측이 중요한 분야로 고려되고 있다. 본 논문에서는 항공기 비행안전과 가장 밀접한 엔진 지지구조물을 대상으로 S-N 곡선과 등가응력을 이용하여 선형누적손상 이론을 적용한 피로수명 해석을 수행하였다. 내추락 하중 조건에서 정적강도 해석의 최대응력은 가위형 링크 부위에 1,080MPa를 나타내었으며, 이는 온도감소계수를 적용한 허용응력보다 약 5%의 여유를 가지고 있다. 피로하중 조건에서 최대응력은 가위형 링크 부위에 876MPa로 가장 높았으며, 이 때 응력방정식 계수도 0.019MPa/N으로 최대를 나타내었다. 피로수명 해석에 의한 안전수명은 가위형 링크 상단부에 있는 프레팅 영역이 416,667H이고, 다른 부위는 무한수명이 산출되어, 항공기 엔진 지지구조물(가위형 링크, 직선형 링크)은 피로수명 요구도를 충족하는 것으로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.9-19
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• 2020

본 연구에서는 정격 출력 375 MW급의 석탄화력발전소의 보일러 및 보일러를 지지하는 철골의 유한요소해석을 위한 보일러-철골 통합모델을 개발하였다. 본 연구는 SAP2000 프로그램을 사용하여 지진하중에 대하여 통합모델을 해석함으로써 차후에 보일러와 철골의 안전성을 평가할 것을 염두에 두고 수행한 선행 연구이다. 보일러 내부의 수많은 관으로 구성되는 복잡한 과열기, 재열기, 절탄기, 멤브레인벽에 대하여 단순화 기법을 사용하여 강성과 관성의 관점에서 등가인 보요소, 쉘요소, 솔리드요소로 모델링하는 방법을 제시하였다. 그리고 보일러와 철골 간의 연결을 위한 모델링 방법도 제시하였다. 보일러를 철골의 거더에 매다는 역할을 하는 많은 행거는 개수를 줄여서 등가 행거로 변환하여 모델링하였다. 보일러 외벽의 벅스테이에 부착된 보일러 스토퍼는 스토퍼와 철골 기둥 사이의 연결 관계를 고려하여 변위를 연계시켜 모델링하였다. 개발된 보일러-철골 통합모델에 대하여 자중조건에 대한 정적해석을 수행하여 변형형태를 평가하였다. 자중조건에 대한 해석결과, 철골 부재들과 보일러의 주요 구성품들의 거동이 타당한 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구에서 개발된 통합모델은 보일러 및 보일러를 지지하는 철골의 지진에 대한 안전성 평가에 충분히 활용이 가능한 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.44-51
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• 2005

본 논문에서는 3차원 직교 직물 복합재료의 구성성분인 얀(Yarn)의 기하학적인 형상을 고려하여 직접수치모사(DNS) 모델을 개발하고 이를 이용하여 직교 직물 복합재료 평판의 저속충격 현상을 모사하였다. 미시구조를 보다 상세하고 정확하게 고려하기 위하여 토우 간격과 굴곡 등을 고려한 단위 구조를 제시하고 이를 이용하여 DNS 기반의 평판모델을 구현하였다. 정적 가상 실험을 통하여 얻은 DNS 모델의 거시적 등가 물성치를 바탕으로 한 거시기계학적 해석과의 비교하였고, DNS 모델을 이용하여 기존의 거시기계학적 모델에서 구현이 어려운 기하학적인 형상 차이에 따른 저속충격 현상의 영향을 고찰하였다. 그리고 보다 실제 실험에 가까운 가상 시편의 크기를 고려하고 해석의 효율성을 높이기 위하여 DNS개념에 기반한 멀티스케일 모델을 개발하여 거시/미시 해석 결과 특성을 함께 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.642-651
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• 1988

본 연구에서는 정적 혹은 동적인 하중을 받는 탄성체의 변위, 응력 등을 구할 수 있는 유한요소해석을 하였다. 이 경우에 얻어지는 대수적인 운동방정식은 비선형 적이지만 증분응력이 미소한 경우에는 선형화될 수 있다.따라서 유한요소식의 해법 도 선형적인 경우와 비선형적인 경우로 나누어 생각한다.선형문제에 대한 해법으로 는 (1) 정하중:Gauss소거법, (2) 동하중:모우드에 대한 해석 또는 Newmark의 직접적분 법을 사용했고, 비선형적인 문제에 대한 해법으로는 (1) 정하중:Newton-Raphson반복법, (2) 동하중 :Newton-Raphson 반복법에 의거한 Newmark의 직접적분법을 사용하였다. 비선형적인 문제의 풀이시에는 Newton-Raphson방법으로 반복하여 계산하면서 외력과 등가절점하중의 평형이 이루어지도록 하므로 상당히 많은 양의 계산이 필요한데, 이때 서로 종류가 다른 강성매트릭스의 수치적분시 각기 다른 차수의 Gauss-Legendre 적분 을 시도하여, 발생된 오차 및 계산시간의 변동 등을 고찰하므로써 계산량의 감소방안 을 찾아 보았다. 또한 초기응력이 균일한 경우, 선형해와 비선형해를 비교함으로써 증분응력의 영향을 무시하는 선형해석의 적용타당성을 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권10호
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• pp.2568-2580
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• 2000

This paper presents a quasi-static optimization technique for elastic structures under dynamic loads. An equivalent static load (ESL) set is defined as a static load set which generates the same displacement field as that from a dynamic load at a certain time. Multiple ESL sets calculated at every time step are employed to represent the various states of the structure under the dynamic load. They can cover every critical state that might happen at an arbitrary time. Continuous characteristics of dynamic load are simulated by multiple discontinuous ones of static loads. The calculated sets of ESLs are applied as a multiple loading condition in the optimization process. A design cycle is defined as a circulated process between an analysis domain and a design domain. Design cycles are repeated until a design converges. The analysis domain gives a loading condition necessary for the design domain. The design domain gives a new updated design to be verified by the analysis domain in the next design cycle. This iterative process is quite similar to that of the multidisciplinary optimization technique. Even though the global convergence cannot be guaranteed, the proposed technique makes it possible to optimize the structures under dynamic loads. It has also applicability, flexibility, and reliability.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권12호
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• pp.85-96
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• 2011

방파제는 태풍 또는 바람 등으로 발생된 파랑으로부터 해안, 항만시설을 보호하고 항내 수역의 정온도 확보를 위한 중요한 구조물이다. 국내에 가장 일반적인 방파제중 하나인 경사식 방파제를 본 연구과제로 선정하였다. 경사식 방파제는 정적조건만을 고려하여 설계되었다. 최근에 파랑작용에 따른 동적파압도 설계에서 고려하고 있다. 하지만 동적파압을 경사식 방파제의 경사면에만 국한하여 적용시키고, 적용된 파압 역시 등가파압으로 가정하였다. 이것은 방파제에 실제로 작용하는 파압분포와 다르다. 따라서 본 연구에서는 방파제경사면에 작용하는 파압을 등가파압이 아닌 실제 작용하는 시간이력파압을 적용하고 파압을 경사방파제의 경사면뿐만 아니라 해저지반에 추가적으로 고려하였다. 이를 반영한 수치해석을 통해 산출된 최대침하량이 현재의 설계법에 의해 산출된 최대침하량과 비교 시 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.235-241
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• 2018

압력용기의 내압은 압력용기 설계의 중요한 인자이며 이를 바탕으로 관련 설계기준 및 구조해석결과에 따라 압력용기의 두께 및 직경과 같은 기하학적 형상이 결정된다. 그러나 압력용기 내부에서 폭굉이 일어날 경우 이 폭굉압력을 적절히 고려하여 압력용기를 설계할 수 있는 설계기준은 미흡한 실정이다. 일반적으로 폭굉이 발생할 경우, 초기 폭굉압력이 용기 벽면에 도달하여 반사하는 반사압력은 초기압력의 2배 이상이라고 알려진다. 그러나 폭굉압력은 구조물의 고유주기보다도 짧은 시간 안에 최대치에 도달한 후 급격하게 감소하는 경향을 보이며, 이 경우 실제 용기벽면이 받게 되는 압력은 반사압력에 비해 매우 작을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 폭굉의 특성을 고려하여 압력용기가 견뎌야 하는 적절한 등가의 폭굉압력을 산정하는 방법을 제안함으로써 폭굉을 고려한 효율적인 압력용기 설계기준을 제시하고자 하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.175-180
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• 2018

본 연구에서는 CFRP를 적층각도 45도로 제작하고 구조용 접착제로 접착된 TDCB(Tapered Double Cantilever Beam) 시험편을 CATIA로 설계를 하였고, 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석을 진행하였다. 연구 모델은 영국 산업 및 ISO 표준에 기초하여 설계하였으며, 모델 형상의 각도에 따라서 형상계수(m)를 변수로 설정하였다. 본 논문의 연구 결과로서, 모든 해석 시험편들 중에서 $4^{\circ}$ 인 경사 각도를 가진 시험편에서 최대 변형량은 12.628mm로 가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 12.352mm으로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 또한, 최대등가응력은 그 각도가 $6^{\circ}$에서 9210.3MPa가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 4800.5MPa로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 본 연구 결과를 통하여 CFRP로 제작된 적층각도를 가진 TDCB 구조물의 파손데이터를 확보할 수 있었으며, 본 연구결과를 토대로 얻은 CFRP로 접착된 TDCB 구조물의 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제22권2호
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• pp.104-112
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• 2003

유체기계 덕트 내 음원은 흔히 선형 시불변 모델을 이용하여 음원 임피던스와 강도로 특성화되어진다. 그러나 내연기관 및 압축기 음원에 대한 여러 측정에서 물리적으로 타당하지 않은 부의 저항이 보고된 바 있다. 본 논문에서는 유체기계의 시변성이 음원특성에 미치는 영향에 대하여 해석적으로 연구하였다. 이를 위하여 왕복동 피스톤 및 배기계로 구성된 간단한 유체기계를 전형적인 주기적으로 시변하는 계로서 다루었으며 등가음향 회로를 해석하였다. 해석 해를 이용한 모사측정에서는 실제 음원의 시변성이 부의 저항에 대한 주요한 원인임을 볼 수 있다. 비교적 작은 시변항의 크기를 가지는 경우에 피스톤이 정적 계의 고유진동수의 두 배 또는 그 정수로 나뉜 주파수로 작동한다면 음원이 큰 음향 파워를 방사하게 됨을 알 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.53-60
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• 2016

본 연구는 NO96 화물창의 BOG(boil off gas), BOR(boil off rate)을 감소시키기 위한 노력으로 단열재료 및 단열층을 변화시켜서 개발된 NO96-GW, NO96-L03의 방열구조에 대해서 BOG, BOR 값을 계산하고 단열성능을 비교 평가하였다. 두가지의 변형된 NO96 모델을 기존의 NO96 방열과 단열층 및 단열재료의 차이점을 비교하고, 각각의 열저항 및 BOG/BOR 값의 비교 결과를 제시하였다. 열저항 값은 유한요소해석법을 이용하여 계산되었으며, 준정적 열평형 상태를 가정하여 열유속과 온도분포를 통하여 단열성능을 비교하였다. 계산에 사용된 화물창의 모든 재료물성치는 온도 의존값으로서 반영하여 $-163^{\circ}C$에서의 극저온 상태에서 특성을 반영되었다. 각 화물창의 BOG, BOR 계산은 국부 열전달 해석을 통해 방열판에서 발생하는 열유속을 계산하고, 등가모델을 적용하여 계산하는 과정으로 수행되었으며, 그 결과를 각 화물창의 단열성능을 비교 평가하기 위해서 검토하였다.