• 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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.11-24
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• 2011

고정반복법에 의한 암시적 HHT 시간적분법을 이용하여 3층 3경간 철근콘크리트 골조구조물을 수치해석모형과 물리적 분구조모형으로 나누어 실시간 하이브리드실험을 실시하였다. 물리적 부분구조모형으로는 1층 내부 비연성기둥 1개소가 선택되었고, 수치해석모형에 일축 방향의 지진하중을 시편이 심한 손상에 의하여 파괴에 이를 때까지 작용시켰다. 비선형 유한요소해석 프로그램인 Mercury가 실시간 하이브리드실험을 위하여 새로이 개발 및 적용되었다. 실험결과는 물리적 부분구조모형의 상부 수평방향 층간변위비를 OpenSees에 의한 수치해석시뮬레이션과 진동대실험의 그것과 비교하였다. 본 실험은 가장 복잡한 실시간 하이브리드실험 중의 하나이고, 하드웨어, 알고리즘 그리고 모형에 대한 기술적인 내용을 본 논문에 자세히 설명하였다. 수치해석모형의 개선, 물리적 부분구조 모형 접선강성행렬의 유한요소해석 프로그램에서의 평가 그리고 하중기반 보-요소의 요소상태결정의 연산시간을 줄이기 위한 소프트웨어의 개선이 이루어진다면 실시간 하이브리드실험과 진동대실험결과의 비교는 권장할 만하다. 그리고 "지진과 같은 동적하중하의 복잡한 구조물의 수치해석시뮬레이션"이라는 목적을 위하여 실시간 하이브리드실험은 동적하중에 대한 실험적 검증을 점진적으로 수치해석모형으로 대체하기 위한 저비용-고효율 실험법으로서의 가치를 충분히 가지고 있다고 할 수 있다.

• 전산구조공학
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• 제9권1호
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• pp.151-159
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• 1996

구조용 콘크리트의 비선형 거동을 예측하기 위하여, 압축강도 연화현상, 거시적 및 회전균열모델등의 내용을 포함하고 있는 압축장 응력장 이론(CFT)에 근거한 유한요소법이 개발/제시되었다. 또한, 이와 관련하여 CFT가 암시하는 탄젠트 및 세칸트 재료강성이 반복계산해법의 관점에서 정의/논의되었다. 최종적으로 계산상의 효율성 증대 및 최대하중 이후의 거동 포착에 주안점을 두어 초기재료 강성을 채택한 변위증분법 논리 및 빠른 수렴을 위한 Over-Relaxtion방법이 Isoparametric계의 8-Node요소에 포함/유도되었다. 이와 같이하여 제시된 비선형 해석 프로그램 NASCOM은 응력 혼돈지역에 위치하는 콘크리트 평면요소의 하중 지지능력, 탄성범위 이후의 변형 특성, 균열양상 및 보강근의 항복범위등의 예측을 가능하게 하였다. NASCOM의 제한된 검증을 위하여, Cervenka의 판넬 시험결과에 대한 하중지지능력 및 변형이력등을 예측한 결과가 전체적인 의미에서 실험결과와 상응하는 일치를 나타내었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.211-218
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• 2010

콘크리트 슬래브는 온도 및 수분의 영향을 받아 체적이 변화된다. 이때 슬래브와 보조기층 간의 마찰저항이 슬래브 체적변화를 구속하여 인장응력이 발생되고 경우에 따라 균열이 유발되기도 한다. 따라서 연구자들은 Push-off 실험을 실시하여 슬래브와 보조기층간의 마찰특성을 파악하려고 노력해 왔다. 최근에는 마찰특성에 의한 콘크리트 포장의 거동을 유한요소법으로 해석하려는 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 국내 콘크리트 포장에 주로 사용되는 린콘크리트, 쇄석, 아스팔트 보조기층에 대하여 실시된 마찰실험 결과를 바탕으로 슬래브와 보조기층 간 마찰특성을 조사하였다. 비선형의 마찰저항과 변위의 관계를 이중선형화하는 에너지 방법이 제시되었다. 마찰실험을 3차원 유한요소 프로그램 ABAQUS로 모형화하였으며 해석결과를 실험결과와 비교하여 모형을 검증하였다. 비선형과 이중선형 마찰저항-변위 관계를 각각 입력값으로 사용하여 얻은 해석결과를 비교하여 에너지 방법으로 개발된 이중선형 모형의 타당성을 검증하였다. 일반적인 국내 콘크리트 포장을 ABAQUS와 EverFE로 모형화하고 해석결과를 비교하여 이중선형 모형의 적용성을 평가하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.119-127
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• 2011

본 연구의 목적은 에너지 흡수형 강재 댐퍼를 이용하여 손상순서를 제어함으로써 주구조체를 재사용 할 수 있는 철골조시스템을 개발하고, 지진응답특성을 파악하는 것이다. 이를 위하여 강재 댐퍼의 형상을 제안하고, 제안된 강재 댐퍼의 변형 형상과 응력 분포를 알아보기 위하여 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS(ver.10.0)을 이용한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 또한 지진응답특성을 파악하기 위하여 실대형 사이즈 $54m{\times}2.4m$의 1층 철골조 실험체 4개를 설계 및 제작하여 유사동적 지진응답실험을 수행하였다. 본 연구에서 제안하는 강재 댐퍼를 제진요소로 사용하는 경우, 주구조체에 비하여 높은 강성을 갖는 댐퍼가 소폭의 변위에 먼저 소성화함으로써 이력에 의한 지진에너지를 흡수할 수 있으며, 지진응답에서 유리한 것이 판명되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.789-798
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• 2008

강성도법에서는 평형상태의 해석을 통해 구조물의 변위를 바로 산정할 수 있다. 그러나 변위형상함수를 사용하여 강성행렬과 부재내력의 계산이 근사적으로 수행되므로 유연도법에 비해 정확도가 낮은 단점이 있다. 종래의 유연도법에서는 변위형상 함수를 사용하지 않고 평형방정식을 만족하는 단면력-절점력 관계를 사용하여 단면력을 산정하므로 요소 내의 모든 단면에서 평형방정식을 만족시킬 수 있다. 그러나 유연도법은 강성도법에 비해 요소상태의 결정이 용이하지 않은 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 강성도법과 유연도법의 장점을 활용하여 강-콘크리트 합성구조물의 비선형해석을 위한 새로운 화이버 유한요소 혼합법(mixed method)을 개발하였다. 제안된 방법은 하중제어를 통한 Newton 방법을 사용하고 수치해석적으로 효과적이고 수렴성이 우수한 증분할선탄성계수법에 기반을 두고 있다. 또한 제안된 방법을 사용하여 강-콘크리트 합성구조물을 해석하였고 그 결과를 상용프로그램인 ABAQUS와 비교하였다. 그 결과 제안된 방법은 강-콘크리트 합성구조물의 비선형 거동을 정확하게 평가하였고 경제성이 매우 우수한 방법으로 입증되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.39-48
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• 1994

본 연구는 3차원 층구조체의 복합이론 및 유한요소해석 프로그램의 개발에 목적이 있다. 3차원 층구조체는 선형, 탄성, 등방성의 작은 변위에 제한을 두었으며, 변위를 나타내기 위하여 global 좌표축외에 local 좌표축을 사용하는 multiscale 의 방법을 이용하였다. 유한요소법의 적용시 요구되는 주종속 변수들은 $C_o$ 연속성을 만족하도록 택하여 해석하였으며 그결과 해석이 아주 간편하였으며 계산과정이 매우 경제적이었다. 지금까지 개발되어온 대개의 복합이론은 중첩의 원리를 사용하여 비선형 해석에는 쉽게 적용될 수 없었으나 본 연구에서 개발한 복합이론은 비선형해석에 용이하게 적용할 수 있다. 본 연구에서 개발된 복합이론의 정당성과 사용성을 입증하기 위하여 2차원 및 3차원의 탄성받침을 해석하여 이산화해석의 결과치와 비교, 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.39-48
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• 1990

큰 동하중을 받는 낮은 아치는 큰 변형이 발생하므로 선형해석으로는 실제적으로 정확한 해석이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 낮은 원호아치의 동적 비선형 해석방법을 제시하였으며, 제시된 방법을 토대로 낮은 아치의 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 프로그램을 개발 하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 동적운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 이때 동적운동방정식의 시간적분으로 Newmark 해법을 채택하였다. 프로그램은 만재 방사형등분포하중을 받는 낮은 원호아치를 해석하여 그 결과치를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 모형해석을 통해서는 큰동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며, 아치가 낮아질수록 좌굴발생가능성이 높아짐을 알았다. 또한 여러가지 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기왕의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.79-86
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• 2014

본 논문에서는 범용 유한요소프로그램 ANSYS와 ABAQUS를 이용하여 냉간성형강으로 조립한 조립기둥의 전체좌굴과 뒤틀림좌굴에 대한 비선형해석을 위한 모델링 기법을 소개한다. 냉간성형강의 경우 두께가 얇아서 국부좌굴 등 비선형거동을 보이기 때문에 좌굴에 대한 해석에 매우 섬세한 모델링이 필요하다. ANSYS의 내연적정적모델링에 의한 해석은 좌굴 극한점 부근에서 수렴의 문제를 발생하였지만, ABAQUS의 외연적동적모델링의 경우에는 좌굴 및 좌굴이후의 부재 거동에 대해서 안정적인 결과를 제공하였다. 또한 수치해석 결과는 좌굴실험을 통해 얻어진 축내력에 비해 높은 내력을 보여주고 있다. 이는 실험과정에서 발생하는 편심에 의한 영향으로서 수치해석에 의한 좌굴내력에 적정한 보정치의 적용이 필요하며 본 논문에서는 기존 실험데이터와의 비교를 통해 0.88의 값을 제시한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.303-314
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• 2010

이 논문에서는 외부강선으로 긴장된 PSC 거더의 비선형 해석방법에 대한 연구를 수행하였다. 외부강선은 정착부와 편향부에서만 부재와 일체로 거동을 하고 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이에서 독립적인 거동을 보이는 특성으로 인해 구조물의 처짐이 증가할 경우 부재와 외부강선의 편심량이 감소하여 모멘트가 변화하는 2차 효과(secondary effect)가 발생한다. 또한 편향부에서 외부강선의 인장력 차이로 인해 슬립(slip)이 발생할 경우 외부강선의 인장력이 재분배되어 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 이 논문에서는 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이의 외부강선을 여러 개의 곡선요소로 모사하고, 편향부에서의 마찰력과 driving force(미끄러지는 힘)의 평형관계를 이용하여 외부강선의 인장력을 재분배함으로써 편향부에서의 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 외부강선의 유한요소모델과 해석방법을 저자들이 개발한 시공단계를 고려한 PSC 뼈대의 비선형 해석 프로그램에 통합하고, 외부강선으로 긴장된 PSC 보의 해석에 적용하여 외부강선에 대한 유한요소모델 및 해석방법의 정당성과 적용성을 확인하였다. 또한 편향부의 수와 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동을 검토해본 결과, 편향부의 수가 증가할수록 PSC 보의 항복하중과 극한하중은 증가하였으며, 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동은 외부강선과 편향부 사이의 마찰력으로 인해 부재에 전달되는 모멘트의 영향에 따라 마찰계수가 적정한 값일 경우에 극한내력이 최대치를 보이는 것을 확인하였다.