• 대한기계학회논문집A
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• 제30권1호
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• pp.66-75
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• 2006

Nonlinear response structural optimization using equivalent static loads (NROESL) has been proposed. Nonlinear response optimization is solved by sequential linear response optimization with equivalent static loads which are generated from the nonlinear responses and linear stiffness matrix. The linear stiffness matrix should be obtained in NROESL, and this process can be fairly difficult for some applications. Proportional transformation of loads (PTL) is proposed to overcome the difficulties. Equivalent static loads are obtained by PTL. It is the same as NROESL except for the process of calculating equivalent static loads. PTL is developed for large-scale probems. First, linear and nonlinear responses are evaluated from linear and nonlinear analyses, respectively. At a DOF of the finite element method, the ratio of the two responses is calculated and an equivalent static load is made by multiplying the ratio and the loads for linear analysis. Therefore, the mumber of the equivalent static loads is as many as that of DOF's and an equivalent static load is used with the reponse for the corresponding DOF in the optimization process. All the equivalent static loads are used as multiple loading conditions during linear response optimization. The process iterates until it converges. Examples are solved by using the proposed method and the results are compared with conventional methods.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.457-462
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• 2011

본 논문은 지진응답을 제어하기 위해 다층 건물에 설치된 마찰감쇠기의 간단한 설계절차를 제안하였다. 마찰감쇠기는 비선형성이 강하므로 마찰감쇠기가 설치된 건물의 제어효과를 파악하는 것은 어렵다. 마찰감쇠기의 제어력은 층간속도에 영향을 받으므로, 인접한 모드가 서로 연계된다. 따라서 응답은 공진일 때 안정상태응답으로 가정하여 유도하였다. 첫째로 지진하중에 대한 정해응답을 구하는 것은 불가능하므로 조화가진을 받을 때의 근사해를 유도하였다. 둘째, 다층 건물을 단자유도로 변환하기 위해서 모드해석이 수행되었다. 셋째, 근사해를 이용하여 등가감쇠비를 유도하였다. 그리고 등가감쇠비를 이용하여 응답감소계수를 제안하였다. 마지막으로, 마찰감쇠기의 마찰력을 응답감소계수에 의해 설계하고 설계된 감쇠기를 7개의 지진파를 통해 검증하였다. 비선형해석 결과가 제안된 절차의 유효성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.122-133
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• 1999

완성되어진 블록을 이용한 탑재의 과정에서 발생하는 블록 경계간의 판재 겹쳐짐 현상, 과도한 간격 및 단차의 발생현상은 선박의 건조비용과 공수를 증가시키는 요인이 된다. 본 논문에서는 블록의 조립 및 탑재에 관한 시뮬레이션 시스템을 제안하고 이중 조립에 관한 시뮬레이션을 용접순서에 따라 용접변형 및 자중을 고려하여 유한요소해석을 ANSYS를 이용하여 수행하였다. 용접에 의한 변형은 실험에 의한 변형량을 이용한 등가강성에 따른 등가 하중을 사용하여 탄성적인 해석법을 수행하여 예측하였으며 선체 이중저 평블록을 패널 조립법에 근거한 조립순서에 따라 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션을 통한 변형으로부터 조립순서에 따른 중간 제품의 형상의 변화에 의한 강성의 변화에 기인한 변형량의 차이를 확인 할 수 있었으며, 자중의 효과를 반드시 고려하여야 함을 확인 할 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제8권2호
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• pp.103-113
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• 1995

고무 재질로 이루어진 차량 구조물의 연결요소에 대한 등가 강성계수는 차량 시스템 동역학 특성에 매우 민감하게 영향을 주므로 이에 대한 신뢰성있는 해석이 요구된다. 본 논문에서는, 고무의 역학 모델을 정하중 하에서는 유한 변형 및 Hook 모델로 그리고 동하중 하에서는 Voigt 모델로 가정하여, 연결요소의 등가 정-동강성계수를 유한요소법으로 해석하고자 한다. 실제 차량에 사용되고 있는 동일 모양의 방진고무들을 실험 평가한 결과 강성계수값들의 분산 정도가 심함을 알 수 있었다. 유한요소 해석에 필요한 고무 재질의 물성치의 신뢰성을 높이기 위하여 제품의 특정 방향 정특성 실험 데이타로부터 역으로 재질의 물성치를 규명하였다. 그 물성치로부터 원하는 방향에서의 강성계수를 산출하여 실험치와 비교하여 효용성을 보였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.17-24
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• 2003

이 논문의 주된 목적은 지진을 받는 구조물의 비탄성 거동을 제어하기 위해 Coulomb 마찰감쇠기의 제어성능을 산출하는 것이다. 능력스펙트럼법을 이용하여 다양한 건물의 내진성능이 평가되나, 만약 평가된 성능수준이 목표수준에 미치지 못할 때는 추가적인 감쇠비를 산출하게 된다. 추가적인 감쇠비를 얻기 위한 마찰감쇠기의 리더 마찰력은 등가 점성 감쇠의 개념을 사용하여 산정된다. 이와 같이 제안된 방법의 효과를 증명하기 위해, 다양한 주기와 항복 후 강성비를 가진 단자유도 구조물들에 대하여 수치해석을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.621-629
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• 1992

본 연구에서는 Kelvin의 기본해와 초기응력 증분에 의해 정식화된 경계적분방 정식을 이용하여 점차적으로 외력을 증가시켰을 때, 선형등방경화재에 국부적으로 생 기는 항복영역과 항복하중, 탄소성 응력해석등을 재료비선형문제로 해석하였다. 이 때 초기응력 증분을 결정함에 있어서 종래에는 등가 소성변형률을 수렴판정으로 해석 하였지만, 이는 구분적인 선형 경화재와 온도 의존성 문제에는 적당하지 않으므로 암 기용일등은 등가응력과 응력-변형률 선도를 이용하여 수렴판정을 하였다. 그러나 이 방법은 소성역에서의 기울기가 변화하는 곳에서는 피할 수 없는 오차가 존재한다. 따라서 여기에서는 계산된 초기응력 증분에 의한 초기 탄성변형률에너지 증분과 응력 -변형률선도로 부터 구해지는 초기 탄성변형률에너지 증분을 이용한 수렴판정으로 초 기응력증분을 결정하였다. 또한, 내부영역적분을 일부 해석적인 적분과 수치적분을 병행한 경우와 전부 수치적분방법으로 내압을 받는 실린더와 단순 인장하중이 작용하 는 양편 Ⅴ형 노치를 갖는 박판의 경우에 적용하여 해석하였으며, 그 결과를 유한요소 법 프로그램인 NISA(numerically integrated elements for system analysis)로 구한 결과치와 비교, 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.295-304
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• 2000

본 연구의 목적은 지진하중에 대한 응력 해석을 수행하여 ASME, Class 3 설계요건에 따라 스트레이너의 구조건진성을 평가하는 것이다. 스트레이너에 대한 설계요건이 ASME 코드 내에 명백하게 규정되어 있지 않기 때문에 본체는 밸브 설계요건인 ND-3500을 적용하고, 양쪽 플랜지 연결부는 배관 설계요건 중 ND-3658.3을 적용하였으며, 하단의 덮개 플랜지는 Appendix XI에 따라 설계 및 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 T형 스트레이너를 쉘로 모델링하여 유한요소법을 사용하여 지진하중에 의해 스트레이너가 응답하는 모드 형상 및 고유진동수를 계산하여 충분히 강건한 구조물임을 입증한 후 정적 해석을 수행하여 주관과 분기 관이 접합하는 연결부위와 같은 위험단면에서의 막응력과 굽힘 응력을 구하였다. 각 하중조합에 대해 코드에서 규정하고있는 허용 값과 비교한 결과 스트레이너는 지진하중이 작용하는 경우 구조적 건전성을 유지하고 있음을 확인하였다. 아울러 인접 배관을 연결해주는 플랜지 연결부의 응력을 규정에 따라 구한 후 설계요건에 의한 허용 값과 비교하여 건전성을 만족함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.469-476
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• 2023

반복하중이나 동적하중에 대한 지반의 소성모델은 지반구조물의 비선형 수치해석에 매우 중요하다. 단일 항복면 모델은 반복하중에 대해 선형적 거동을 보이는 반면, 개발된 탄성영역이 없는 J₂-경계면 소성모델은 동일한 물성치로 효과적으로 지반의 비선형성을 모사할 수 있다. 경계면 내부 항복면의 반경을 0으로 수렴시켜 탄성영역이 사라지도록 수식화하고, 소성경화 계수과 팽창률을 이용하여 소성변형 증분을 정의하였다. 개발된 모델의 응력-변형률 증분식을 제시하고, 쌍곡선 모델에 대한 소성경화 계수를 유도하였다. 삼축압축조건과 얕은기초의 반복하중에 대한 비교해석은 개발된 모델의 안정적인 수렴성, 이론식과의 일치성, 그리고 이력경로을 보여 주었다. 또한, 수정된 쌍곡선함수에 대한 소성경화 계수를 제시하여, 1차원 등가선형모델에 부합하는 모델변수 산정법을 제안하여 지반의 다차원 거동을 모델링할 수 있도록 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.145-159
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• 2004

본 연구에서는 지진시 지반의 안정성 평가시, 진동시험에 기초하여 액상화 발생가능성 여부를 판정하는 상세평가법을 개발하였다. 개발된 평가법에서는 기존의 평가법이 지진을 단순히 정현하중화하는 등가전단응력개념에 기초한점과는 달리, 지진의 최대가속도, 유효지속시간, 지진형태, 그리고 지진규모 등 다양한 지진영향인자가 고려될 수 있도록 실지진기록 입력의 지반응답해석을 포함하도록 하였다. 지반의 고유한 저항특성을 응력-변형률 시험 결과로부터 액상화 전환시점까지의 누적 소성 전단변형률로 하였으며 이와 연계하여 지진의 액상화 발생특성을 지반응답해석을 통해 획득 가능한 전단변형률 시간이력곡선에 기초하도록 하였다. 이때, 액상화를 유발시키는 실지진기록의 특성분석을 위해 실지진하중 재하의 진동삼축시험을 수행하였다. 시험결과, 충격형 지진인 경우, 지진기록의 최대하중이 재하된 직후, 과잉간극수압이 급진적으로 발전하며 액상화가 발생하는 것으로 나타났으며 진동형 지진의 경우에는 최대하중이 재하된 경우, 눈에 띄는 과잉간극수압의 변화가 관찰되었으며 이후, 일정수준 이상의 큰 하중재하시 액상화가 발생하였다. 이로부터 액상화 발생에 가장 큰 영향인자는 최대하중인 것을 알 수 있었으며 진동형 지진형태의 경우, 일정수준 이상의 후속하중에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 본 평가법에서는 우선적으로 충격형 지진에 한하여 사용할 것을 제안하며 이때, 최대 전단변형률까지의 시간이력곡선으로부터 소성 전단변형률을 누적계산하여 이를 해당입력지진의 액상화 발생특성치로 정하였다. 기존의 등가응력개념에 기초한 상세평가법과의 비교를 통한 타당성 분석결과, 본 평가법은 기존의 상세평가법보다 유효응력경로 및 응력-변형률 상관곡선 등 실제적인 지반거동변화에 관한 진동시험결과에 기초하여 지반의 고유특성을 결정하고 지반응답해석을 통해 증폭현상을 포함한 지반 내 지진거동변화와 지진시간이력이 보유하고 있는 지진특성을 충분히 반영하고 있으므로 신뢰성 높은 액상화 상세평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.65-73
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• 2002

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이며, 이를 위한 방법으로는 비선형시각이력해석법, 비선형 정적해석법, 비선형 효과를 고려한 등가선형해석법 등이 있다. 일부 규준에서는 pushover곡선으로부터 작성한 성능스펙트럼과 선형 응답스펙트럼으로부터 작성한 요구스펙트럼으로 이루어진 능력스펙트럼법을 제안하고 있다. 이 방법은 개념적으로는 간단하나 반복과정이 요구되며, 부정확한 결과를 산출하는 경우가 많다. 이에 따라 시행착오적인 등가선형 스펙트럼대신 비선형스펙트럼을 사용하는 방법들에 대한 연구들이 진행되고 있다. 비선형 요구스펙트럼은 표준적 선형 설계스펙트럼으로부터 결정될 수 있으며, 이 방법은 등가선형의 경우보다는 계산과정이 대폭 줄어들기는 하나 아직도 다소의 연산과정이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 다자유도계의 구조물에 대한 pushover곡선으로부터 구조물의 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 일련의 계산과정을 거치지 않고도, 직접적으로 비선형 최대응답을 구할 수 있는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 제시하극 집중질량계의 MDF(다자유도계) 모델에 대해 다양한 지진기록과 제하강성저하지수를 변수로 하여 NDSM의 적용성과 신뢰성을 평가하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 다자유도계 구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법에 의한 최대변위 응답은 비선형 시각이력해석법에 의한 응답과 거의 일치하므로 실용적인 방법으로 사료된다. 2) 비선형 직접스펙트럼법과 비선형 시각이력해석에 의해 산정된 죄상층 변위 결과를 비교하면, 항복후강성계수가 0.1, MAD(modal adaptive distribution)에 의한 수평정적하중분폰 그리고 제하강성저하지수가 0.2~O.3일 때 평균오차가 가장 줄어드는 것으로 나타났다.