• Title/Summary/Keyword: 비선형 유한 요소 해석

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Horizontal Elastic Response of a Structure to Bedrock Earthquake with the Nonlinear Soil Layer (비선형 지반을 고려한 암반지진에 의한 구조물의 수평방향 탄성거동)

  • 김용석
    • Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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    • 2002.03a
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    • pp.83-92
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    • 2002
  • 지반조건은 구조물의 지진거동에 매우 큰 영향을 미치고 성능에 기준한 내진설계에 중요한 요소이다. 이 논문에서는 지진에 의한 지반의 비선형성을 포함한 지반의 비선형성이 구조물의 탄성지진거동에 미치는 영향을 지반 구조물 일괄해석 유한요소법과 지반의 비선형성을 구현하기 위해 Ramberg-Osgood 토질모델에 대한 근사 선형 반복해석 법으로 연구하였다. 연구는 말뚝기초의 유무를 고려한 주기가 변하는 선형 단자유도계에 지표에서 기록된 1940년 El Centro 지진을 적용하여 수행하였다. 연구결과에 의하면 연약지반의 비선형 특성 영향이 구조물의 탄성 지진거동에 매우 중요하고, 성능에 기준한 지반의 비선형성을 고려한 구조물의 내진설계가 필요하다는 것을 잘 보여주고 있다.

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Seismic Performance Assessment of RC Bridge Columns using Inelastic Finite Element Analysis (비탄성 유한요소해석을 이용한 철근콘크리트 교각의 내진성능평가)

  • Kim, Tae-Hoon;Chung, Young-Soo;Shin, Hyun-Mock
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.9 no.5 s.45
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    • pp.63-74
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    • 2005
  • The purpose of this study is to assess the seismic performance of reinforced concrete bridge columns using inelastic finite element analysis. The accuracy and objectivity of the assessment process may be enhanced by the use of sophisticated nonlinear finite element analysis program. A computer program, named RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. Damage index aims to provide a means of quantifying numerically the damage in reinforced concrete bridge columns sustained under earthquake loading. The proposed numerical method for the seismic performance assessment of reinforced concrete bridge columns is verified by comparison with reliable experimental results.

Free Field Response Analysis Using Dynamic Fundamental Solution (다층반무한 기본해를 이용한 자유장응답해석)

  • 김문겸;임윤묵;김민규;이종우
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.5 no.2
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    • pp.83-91
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    • 2001
  • 본 연구에서는 2차원 평면상에서 자유장응답 해석을 위하여 유한요소-경계요소 조합에 의한 수치해석기법을 개발하였다. 전체 계를 외부영역과 내부영역으로 구분하였다. 외부영역은 동적 다층반무한 기본해를 이용한 경계요소로 모형화되고 내부영역은 유한요소로 모형화하여 조합하였다. 다층지반의 외부에서 입사하는 지진에 의한 지진응답해석을 수행하기 위하여 동적기본해를 이용한 자유장응답해석을 수행하였다. 지진응답해석에서는 지반의 전단병형률에 따라 변화하는 비선형특성을 모형화하기 위해 등가선형화기법을 적용하였다. 지진응답해석의 검증에 의하여 해석결과를 상용프로그램의 결과와 비교하였다. 결과적으로 지진응답해석을 효과적으로 수행할 수 있는 수치해석기법을 개발하였고 구조물이 있는 경우로의 확장돠 가능하게 되었다.

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Finite element analysis on supercomputers (슈퍼컴퓨터를 이용한 유한요소해석)

  • 이재석
    • Computational Structural Engineering
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    • v.1 no.2
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    • pp.26-33
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    • 1988
  • 유한요소해석프로그램들의 적용대상이 최근들어 다(多) 자유도의 비선형문제로 확대됨에 따라 컴퓨터의 계산속도가 특히 중요한 제한조건으로 대두되기 시작하였으며 금속성형해석, 자동차 등의 충돌해석(자유도가 2만-6만), 토질 및 콘크리트 등의 점소성해석과 더불어 항공기, 터빈 등의 열응력해석 및 동적해석 등에 있어서는 막대한 계산시간으로 인하여 해석의 효율성에 대한 문제가 제기되고 있다. 따라서 슈퍼컴퓨터를 포함하여 고속연산기능을 가진 병렬처리컴퓨터를 이용하여 유한요소해석을 수행하여야 할 필요성이 증가하고 있다. 88년 9월중에 한국과학기술원 시스템공학센터에 현존하는 슈퍼컴퓨터중 최상위 성능을 가진 CRAY2S가 설치됨에 따라 국내에도 슈퍼컴퓨터시대가 열리게 되었으며 따라서 본 고에서는 CRAY2S의 시스템개요 및 응용소프트웨어에 대하여 소개하고 슈퍼컴퓨터를 이용한 유한요소해석에 관하여 간략히 기술하고저 한다.

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Flexural Behavior of Composite HSB I-Girders in Positive Moment (HSB 강합성거더 정모멘트부 휨거동)

  • Cho, Eun-Young;Shin, Dong-Ku
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.22 no.4
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    • pp.377-388
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    • 2010
  • The flexural behavior of composite HSB600 and HSB800 I-girders under a positive moment was investigated using the material non-linear moment-curvature analysis method. Three representative composite sections with different ductility properties were selected as the baseline sections in this study. Using these baseline sections, the moment-curvature program was verified by comparing the flexural strength and the moment-curvature curve obtained from the program with those obtained using the non-linear FE analysis of ABAQUS. In the FE analysis, the composite girders were modeled three-dimensionally with flanges, the web, and the concrete slab as thin shell elements, and initial imperfections and residual stresses were imposed on the FE model. In the moment-curvature and FE analyses, the 28-day compressive strength of the concrete slab was assumed to be 30-50 MPa, and the HSB600 and HSB800 steels were modeled as elasto-plastic strain-hardening materials, with the concrete as the CEB-FIP model. The effects of the ductility ratio of the composite girder, the type of steel, the compressive strength of the concrete deck, and the location of the plastic neutral axis on the flexural characteristics were analyzed.

Composite Finite Element Analysis of Axisymmetric Layered Systems (축대칭 층구조체의 복합이론 및 유한요소해석프로그램의 개발)

  • Lim, Chong Kyun;Park, Moon Ho;Kim, Jin Kyu
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.14 no.1
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    • pp.29-38
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    • 1994
  • Linear composite theory as well as a finite element program is developed for axisymmetric elastomeric bearings. This study is limited to axisymmetrically loaded horizontal layered systems with linear, elastic, small' deformation conditions. A multiscale method is used in the development of the composite theory which enables us to model inhomogeneous layered composites as equivalent homogeneous, orthotropic material. Only continuity of the prime variables is required for the finite element analysis, allowing the use of simple $C_o$ elements whereas rather complicated theories presented in the past need more requirements. Four node isoparametric elements are used in the study. The developed theory of this paper is limited to linear conditions, however, the analysis can be extended to nonlinear behavior of flexible material in elastomeric bearing by using multiscale method presented here. Two numerical examples are examined and compared to the results of discrete and previously obtained composite analysis to verify the theory.

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Geometrically Nonlinear Analysis of Higher Order Plate Bending Finite Element (고차 판 유한요소의 기하학적 비선형 해석)

  • Shin, Young Shik
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.8 no.3
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    • pp.1-10
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    • 1988
  • A higher order plate bending finite element using cubic in-plane displacement profiles is proposed for geometrically nonlinear analysis of thin and thick plates. The higher order plate bending element has been derived from the three dimensional plate-like continuum by discretization of the equations of motion by Galerkin weighted residual method, together with enforcing higher order plate assumptions. Total Lagrangian formulation has been used for geometrically nonlinear analysis of plates and consistent linearization by Newton-Raphson method has been performed to solve the nonlinear equations. The element characteristics have been computed by, selective reduced integration technique using Gauss quadrature to avoid shear locking phenomenon in case of extremely thin plates. Several numerical examples were solved with FEAP macro program to demonstrate versatility and accuracy of the present higher order plate bending element.

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A Computational Platform for Nonlinear Analysis of Prestressed Concrete Deep Beams (프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 비선형해석을 위한 전산플랫폼)

  • Kim, Tae-Hoon;Kim, Young-Jin;Shin, Hyun-Mock
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2010.04a
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    • pp.734-737
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    • 2010
  • 이 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 비선형해석을 위한 전산플랫폼을 개발하였다. 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 정확하게 파악하고 합리적이면서 경제적인 설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 사용된 부착 또는 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 이 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 파악하기 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

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Analytical Study for Performance Improvement of Studs for Steel Plate Concrete(SC) Walls subjected to Bending Moment (휨모멘트를 받는 강판 콘크리트(SC) 벽체에서 스터드의 성능개선을 위한 해석적 연구)

  • Cho, Sung-Gook;Lim, Jin-Sun;Jeong, Young-Do;Yi, Seong-Tae
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.18 no.2
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    • pp.74-81
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    • 2014
  • In this study, it was conducted to improve the performance of stud of Steel Plate Concrete(SC) walls subjected to bending moment. Non-linearity of contact interface, connection, and material properties were considered in finite element modeling of SC wall. In order to validate the analytical model, furthermore, a foregoing laboratory experiment was simulated by FEM, so that comparison between the measured result and the analysis result have be done. The size of the analytical model was determined by reflecting various references and the analyses were performed according to various shapes and arrangements of stud. Additionally, the validity of the model considering the related provisions in the KEPIC SNG standard was also considered. As a result, the optimal shape and spacing of studs was proposed through this numerical analysis and standard verification.

Flexural Behaviors of PSC Composite Girders in Negative Moment Regions (콘크리트 충전 강관을 갖는 프리스트레스트 합성거더의 부모멘트 구간 거동)

  • Kang, Byeong-Su;Ju, Young-Tae;Lee, Yong-Hak
    • Journal of the Korea Concrete Institute
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    • v.18 no.2 s.92
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    • pp.169-176
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    • 2006
  • Prestressed composite girder with concrete infilled steel tubes(PSC-CFT girder) is new type of bridge girder which enhances the resisting capacities due to the double composite action of PSC composite girder and concrete infilled tube. The flexural behaviors of PSC-CFT girder in the negative moment regions are investigated based on the experimental observations recently performed on two of 3.6m long specimens. The mechanical and structural roles and failure mechanism of the composite action are discussed through comparing the test results with those numerically predicted by the three methods of one and three-dimensional nonlinear finite element analysis, and section analysis method.