• Computational Structural Engineering
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• v.4 no.2
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• pp.77-85
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• 1991

A new finite element technology based on the p-version of E.F.M. is discussed with reference to its potential for application to stress intensity factor computations in linear elastic fracture mechanics, especially cracked cylindrical shells. It is shown that the p-version model is far better suited for computing the stress intensity factors than the conventional h-version models with the help of three test problems. The main advantage of this technology is that the accuracy of approximation can be established without mesh refinement or the use of special procedures such as crack-tip element and mixed variational approach.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.15 no.3
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• pp.299-311
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• 2003

This paper presents a finite element procedure to estimate the ultimate strength of space frames considering spread of plasticity. The improved displacement field is introduced based on the inclusion of second-order terms of finite rotations. All the non-linear terms due to bending moment, torsional moment, and axial force are precisely considered. The concept of plastic hinges is introduced and the incremental load/displacement method is applied for elasto-plastic analyses. The initial yield surface is defined based on the residual stress, and the full plastification surface is considered under the combined action of axial forces, bending and torsional moments. The elasto-plastic stiffness matrices are derived using the flow rule and the normality condition of the limit function. Finite element solutions for the ultimate strength of space frames are compared with available solutions and experimental results.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.238-243
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• 1994

본 논문에서는 여러가지 형태의 결합부에 적용할 수 있는 일반적인 모델링 기법에 대하여 기술하였다. 기존의 해석방법은 특정한 결합부에만 적용이 가능하고 유한요소해석과 실험이 상호 보완적인 관계를 가진 형태의 해석방법이므로 실험이 불가능한 경우에 대해서는 적용하기 어려운 경우도 있다. 본 논문에서는 별도의 실험을 수행하지 않고 결합부 영역만을 상세하게 유한요소 모델링을 하여서 선택된 자유도에 대한 유연성 행렬(Flexibility Matrix)을 구하여 결합부의 특성을 구하는 일반적 모델링 기법을 제시하였다. 이 방법은 수치적으로 축약할 수 없는 모델-결합부가 접촉면(Contact Surface)을 가지고 있는 구조물을 효과적으로 축약할 수 있는 장점이 있다. 또한 모델링되는 결합부의 경계조건의 영향을 배제할 수 있으며 결합부에 존재하는 비선형성도 적정범위내에서 선형화할 수 있다. 제시한 일반적 모델링 기법을 나사 결합부, 접착제 결합부(Glued Joints), 볼트 결합부에 적용하여 결합부이 특성을 구하였으며 실험을 통하여 제시한 해석방법의 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.660-663
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• 2011

폭발하중은 매우 짧은 시간 내에 순간적인 높은 압력으로 발생된다. 따라서 폭발하중을 받는 구조물은 매우 복잡한 순간 동역학적 손상 거동을 나타낸다. 이러한 외부 하중에 대한 실험적 연구는 큰 비용, 시설, 그리고 군사적 보안 문제가 요구되기 때문에, 고성능 컴퓨팅 기술을 이용한 수치적 기법을 통해 구조물의 동적 비선형 해석을 수행하였다. 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트 재료의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 (multi-solver coupling) 기법이 적용되었다. 제안된 수치해석 기법은 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수행되었다. 그리고 클러스터 (cluster) 내 병렬 알고리즘 (parallel algorithm)을 이용하여 수치해석의 효율성을 높였다. RC 구조물의 수치해석 결과, 기존 실험 결과와 비교하여 잘 일치되었다. 또한 영역분할 개수가 증가할수록 수행시간은 감소되었고 Speed-up과 효율성은 높아졌다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.36 no.6
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• pp.979-990
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• 2016

This study presents a nonlinear finite element procedure involving a phenomenological model to validate the tensile strain capacity of the X80 line pipe developed for the strain-based design purpose. The procedure is based on the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) model, which models nucleation, growth and coalescence of void volume fraction occurred inside a metal. In this study, the user-defined material module (UMAT) is implemented in the commercial finite element platform ABAQUS and is applied to the nonlinear damage analysis of steel specimens. Material parameters for the nonlinear damage analysis of base and weld metals are calibrated from numerical simulations for the tensile tests of round bar and full thickness specimens. They are then employed in the numerical simulations for SENT (Single Edge Notch Tension) test and CWPT (Curved Wide Plate Test) and in the simulations, the tensile strain capacities are naturally evaluated. Comparison of the numerical results with the experimental results and the conventional empirical formulae shows that the proposed numerical procedure can fairly well predict the tensile strain capacity of X80 line pipe. So, it is readily expected to be effectively applied to the strain-based design procedure.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1118-1127
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• 1989

본 연구에서는 두 치차사이의 접촉 문제를 해석하기 위하여 마찰을 고려한 수직 하중과 접선 하중이 동시에 작용하는 경우에서의 접촉 문제를 수식화하였다. 그리고 두개의 원통의 접촉으로 가정함이 없이 실제적인 인벌루우트 곡면간의 접촉 문제를 해석하기 위하여 유한 요소법을 사용하였으며 비선형 연립 방정식으로 수식화된 된 접촉 문제를 효과적으로 풀기 위하여 최적화 기법을 이용한 산법을 제시하였다. 이때 마찰을 고려한 치차의 접촉 문제 해석에 필요한 수직 압력 분포는 이 등에 의하여 이루어진 결과를 이용하였다. 제시한 산법에 의하여 마찰을 고려한 두 치차의 접촉 문제를 해석하여 치차 손상의 중요한 원인중의 하나인 피팅(pitting) 현상을 유발하는 실제적인 조건을 고려함으로써 자동화 및 정밀화 되어가는 기계의 중요한 부품으로서 치차의 정밀 설계를 하기 위한 정확한 자료를 제시하였다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.8 no.1
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• pp.41-48
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• 2008

Spatial structure is an appropriate shape that resists external force only with in-plane forte by reducing the influence of bending moment, and it maximizes the effectiveness of structure system. the spatial structure should be analyzed by nonlinear analysis regardless static and dynamic analysis because it accompanys large deflection for member. To analyze the spatial structure geometrical and material nonlinearity should be considered in the analysis. In this paper, a geometrically nonlinear finite element model for plane truss structures is developed, and material nonlinearity is also included in the analysis. Arc-length method is used to solve the nonlinear finite element model. It is found that the present analysis predicts accurate nonlinear behavior of plane truss.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.146-150
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• 2009

구조 시스템 식별은 역문제로서 이상화된 유한요소 모델을 실험치와 일치시키기 위해 유한요소모델을 보정하는 형태로 주로 이루어진다. 이를 위해 비선형 섭동법이 사용되고 있으며 이 방법을 실제 문제에 사용하기 위해서 시스템 축소법에 대한 연구가 진행 되고 있다. 하지만 기존의 방법에서는 유한요소모델의 모든 요소가 실험치와 다르다고 가정하여서 전체 요소 수만큼의 설계 변수를 두어서 역해석을 수행한다. 이런 기존의 방법에서는 시스템이 커짐에 따라 연산 시간이 기하급수적으로 증가하게 되어 어려움이 있다. 설계 변수의 증가는 해공간(solution space)의 확장을 의미하며 이는 해의 정확성에 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는 모델을 적은 수의 설계영역으로 나누어서 반복연산 단계마다 해의 경향성을 이용해서 설계 영역을 전략적으로 변경하는 적응성 설계영역기법을 제안한다. 수치예제를 통해 본 연구에서 제안하는 기법의 정확도와 효용성을 고찰한다.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.19-26
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• 1997

본 고에서는 막구조물의 설계시 반드시 수행되어양 하는 형상해석과 응력-변형해석과정을 간략하게 언급하였다. 막구조물의 설계과정은 3부분의 주요 단계로 나뉘어진다: 형상탐색, 하중해석, 재난도 생성. 여기에서는 형상탐색과 하중해석 단계만을 다루었다. 언급된 비선형 유한요소해석 과정은 형상탐색과 하중해석 모두에 적용할 수 있다. 또한, 형상탐색해석에 대한 3가지 방법 즉, 등장력곡면, 비등장력곡면 그리고 비선형변위해석 등이 초기 평형형상을 결정하는 방법으로 소개되었다. 형상탐색에 대한 여러 접근법의 사용 가능성은 다양한 막구조물에 대한 설계를 편리하게 한다. 여기에서는 언급되지 않았으나, 우리나라에도 형상해석, 응력해석 뿐 아니라 막구조물의 시공과정에 대한 시공해석과 막면 형성에 매우 중요한 단계인 재단도해석(Cutting Pattern Analysis)에 대한 연구와 막구조물의 적용분야를 넓히려고 하는 응용연구가 절실히 필요한 것으로 판단된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.22 no.2
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• pp.153-161
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• 2009

A domain/boundary decomposition method is applied for efficient analyses of thermo-elasto-viscoplastic damage and contact problems under the assumption of infinitesimal deformation. For the decomposition of a whole domain and contact boundaries, all the equality constraints on the interface and contact interfaces are restated with simple penalty functional. Therefore, the non-linearity of the problem is localized within finite element matrices in a few subdomains and on contact interfaces. By setting up suitable solution algorithms, the computational efficiency can be improved considerably. The general tendency of the computational efficiency is illustrated with some numerical experiments.