• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.317-324
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• 2015

프리스트레스 콘크리트 정착부의 설계를 위해 AASHTO 및 PTI에서 관련 설계식을 제안하고 있다. 그러나 이러한 설계식은 구조물의 긴장력이 단순 지압판을 통해 구조 전반으로 전달된다는 가정으로 유도된 것으로 실제 구조물에 적용되는 상용 정착구의 형태와는 차이가 있다. 이 논문에서는 하중전달 시험에 의한 실험적 방법과 3차원 고체요소를 사용한 비선형 유한요소해석 프로그램을 이용한 해석적 방법을 통해 정착구의 형상 변수에 따른 정착부의 거동특성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 하중전달시험 결과에서 얻어진 하중변위 곡선 및 극한하중 값을 해석을 통해 얻은 결과와 비교하여 유한요소모델의 적합성을 확인하였다. 또한 정착구의 리브의 설치위치, 리브의 개수, 리브의 설치길이를 주요 변수로 설정하여 형상변수에 따른 매개변수 연구를 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.59-70
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• 1992

풍하중(風荷重)을 받는 쌍곡 냉각탑의 비탄성(非彈性), 비선형(非線型) 극한(極限) 거동(擧動)을 Cray Y-MP 슈퍼 컴퓨터에 개발(開發)한 유한요소(有限要素)컴퓨터 프로그램으로 연구(研究)하였다. 유한요소 망(mesh)을 각각 잘게 잘라서 3모델을 만들고, 이 모델들을 이용하여 탄성과 비탄성 해석으로 유한요소 망의 수렴관계(mesh convergence)를 연구하였다. 연구결과 유한요소의 크기가 냉각탑의 극한거동을 예측하는데 매우 중요한 역할을 하고있음을 볼 수 있었다. 비록 쌍곡 냉각탑이 풍하중(風荷重)에 대해서 막응력(膜應力)(membrane stress)으로 저항하나, 본 연구(研究) 결과(結果) 휨응력(應力)(bending stress)도 냉각탑의 파괴와 거동(擧動)에 매우 중요한 역할을 하고 있음을 알아 내었다. 해석(解析)한 냉각탑은 형성값(Shape factor)이 1.48에 이르렀고, 이는 냉각탑의 자오선 응력(meridional stress)이 원둘레방향으로 상당히 재분배 되고 있음을 보여주는 것이다. 이러한 재분배에 대한 사실은 배치된 철근의 항복이 바람방향 자오선으로부터 $30^{\circ}C$에 까지 나타난 것으로 더욱더 뚜렷하였다. 현재의 탄성해석을 이용하는 냉각탑 설계(設計) 방법은 안전(安全)측에 있음을 보여 주었으며, 1보다 큰 형상값을 설계시에 활용하기 위해서는 더욱더 많은 연구가 선행되어야 할 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.653-661
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• 2020

본 논문에서는 우주 발사체 추진제 탱크 구조인 등방성 격자 원통 구조의 경량 설계를 위하여 축 방향의 압축력과 내부 압력을 함께 고려하여 좌굴 Knockdown factor를 수치해석 연구를 통하여 새롭게 정립하였다. 등방성 격자 원통 구조의 유한요소 모델링 및 비선형 후좌굴 해석을 위하여 비선형 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하였다. 본 연구 결과, 축 방향의 압축력과 500 kPa의 내부 압력을 함께 받는 등방성 격자 원통 구조의 전역 좌굴 하중 및 좌굴 Knockdown factor가 축 방향의 압축력만을 받는 원통 구조에 비해 각각 304% 및 53%만큼 증가하였다. 따라서 발사체 탱크 구조의 좌굴 설계 시, 내부 압력과 압축력을 함께 고려한 본 연구의 좌굴 Knockdown factor를 이용할 경우, 내부 압력을 고려하지 않은 설계에 비하여 경량 구조 설계가 가능함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권4호통권70호
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• pp.335-345
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• 2005

이 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 구조로 건설된 원자로 격납건물의 극한내압평가를 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 특히, 상용프로그램 사용 시 콘크리트와 긴장재의 완전부착 가정으로 인해 고려할 수 없었던 콘크리트와 긴장재 사이의 슬립효과를 모사할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 부착된 긴장재의 경우 부착-슬립효과를 기초로 유도된 겉보기 항복응력으로 두 재료의 상호거동을 모사할 수 있고, 비부착된 긴장재의 경우 반복해석에 의해 긴장재 전체 길이방향으로의 슬립효과를 모사할 수 있다. 개발된 알고리즘을 이용하여 도출된 긴장재의 응력-변형률 관계를 이용하여 격납건물의 축소모델에 대한 비선형 해석을 수행하였고, 수행한 결과를 바탕으로 격납건물의 극한내압은 가압중수로형과 가압경수로형 모두 설계압력의 약 3배 이상 구조적 여유가 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2008년도 추계학술발표논문집
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• pp.101-104
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• 2008

일반적으로 연속경간을 가지는 강합성 I-형강 교량에 있어서 내부 지점 부근에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하므로, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 변단면을 적용하여 휨강도를 증가시킨다. 본 연구에서는 기존 강도계산식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 변단면 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 유한요소해석프로그램 ABAQUS(2007)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 지간 한쪽 끝에 계단식 단면변화를 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 단면매개변수는 36가지 조합이며, 비탄성 횡-비틀림 거동을 고려하기위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi(1995)등이 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 해석모델의 양쪽 끝단에는 모멘트하중을 재하하였다. 개발 제한된 식은 선형 모멘트 하중이 작용할 때 적용가능한 식으로 경제적이고 합리적인 설계에 적극 활용될 수 있을 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.139-149
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• 2002

Explicit 직접적분법을 사용하여 충격하중을 받는 박판의 후좌굴거동을 해석할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. von Karman의 대변위 판 이론과 Marquerre의 쉘 이론을 이용하여 유도한 직사각형 평판 유한요소는 박판의 초기처짐과 기하학적 비선형 거동을 고려할 수 있다. 중앙차분법을 바탕으로 해석 알고리즘을 개발하였고 이를 프로그램화 시켜, 하중형상과 재하시간이 다른 충격하중에 대하여 박판의 동적 좌굴거동을 해석 하였다. 수치해석 예제를 통하여 Explicit 직접적분법의 특성을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.136-145
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• 2013

최근 발생한 대규모 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있다. 특히 내진 설계가 반영되지 않은 기둥은 취성적인 파괴로 구조물 전체붕괴를 유발하기 때문에 내진보강이 적용 되어야한다. 과거에는 단면증설법, 강판보강법등이 주로 적용되었고 최근에는 복합재료의 장점을 이용한 섬유보강법이 선호되고 있다. 그러나 이러한 보강법들은 구조물의 물리적 손상을 유발하며, 작업공간과 시간소비가 크다는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존 보강법의 단점을 보강하여 복합재료 (Fiber reinforced polymer)와 Aluminum 체결부 이용한 FRP 내진보강재를 개발하였다. 비선형 유한요소 해석프로그램을 통해 개발된 FRP 내진보강재의 최적 보강량을 결정하였다.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.25-32
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• 2000

국부압축력을 받는 스트링거 보강 복합적층 만곡 판넬의 좌굴 및 후좌굴 거동을 개발한 유한요소프로그램을 이용하여 해석하였다. 후좌굴 해석은 판넬거동을 세 가지로 나누어 해석하였다. 판넬과 보강재를 모델링 하기 위하여 8절점응축 쉘요소를 도입하고 비선형유한 요소 수식화를 위해 2nd Piola-Kirchhoff 응력텐서와 Lagrangian 변형률 텐서를 채택하였다. 파손 특성을 고려하기 위해 점진적 파손해석을 도입하였다. 국부축하중을 받는 복합적층 만곡 판넬의 좌굴하중 및 좌굴후 극한하중, 국부좌굴과 전체좌굴, 그리고 보강재 영향이 인자별로 해석 비교 된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권3호
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• pp.281-288
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• 2002

진동해석과 기술에 있어서 실험과 해석분야 모두 다 같이 발전한 것은 사실이지만, 실험해석법은 유한요소법과 같은 이론해석법만큼 발달한 것이라 할 수 없을 것이다. 그 이유 중에 하나로 비선형 방정식을 푸는데 있어 초기치의 선택에 따라 계산시간이 길어지고 해가 종종 발산하기도 하기 때문이다. 일반적으로 실험모드해석에 있어 방정식은 고유진동수와 감쇠비의 비선형 항과 등가강성의 선형 항으로 구성된다. 본 연구에서는 비선형 항을 먼저 구하고, 다음에 선형 항을 구하였다. 개발된 실험모드해석법(곡선맞춤법)을 선체상부구조 모델에 적용하여, 모드 특성치들을 계산하였다. 또한 개발된 프로그램은 그래픽기법을 적용하여 간단한 마우스 조작으로 채용 모드수와 감쇠비를 결정할 수 있도록 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.349-357
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• 2019

유한요소법(finite element method)은 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 더욱더 현실적으로 해석하고 예측하는 방법으로 다양한 분야의 제품 개발에 적용되고 있다. 하지만 섬유배향과 변형률 속도가 역학적 특성에 영향을 미치는 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료에 관한 수치해석을 이용한 접근 방법은 현재까지 다소 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat의 수치해석 재료 모델을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 역학적 특성을 정의하고 검증하는 것에 있다. 또한 이를 통해 좀더 현실적으로 고분자 복합재료의 거동을 예측하고자 한다. 이를 위해 다양한 고분자 중 30wt%의 단섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 섬유배향과 변형률 속도에 따른 인장 특성을 참고문헌을 통해 조사하였다. 또한 Moldflow 프로그램을 사용한 사출해석을 통해 유리섬유 배향 정보를 계산하였으며 이를 매핑(mapping) 과정을 통해 유한요소 인장 시편 모델에 전달하였다. 대표적인 유한요소 상용 프로그램 중 하나인 LS-DYNA는 유리섬유 배향과 변형률 속도에 따른 복합재료의 인장 특성을 연구하기 위해 Digimat과의 연성해석(coupled analysis)에 활용되었다. 그리고 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료를 해석하기 위한 LS-DYNA의 다양한 비등방성(anisotropic) 재료 모델들의 장단점을 서로 비교하고 평가하였다.