• 전산구조공학
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• 제8권3호
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• pp.79-89
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• 1995

본 논문에서는 평판 두께 방향의 선형 및 비선형 응력 분포를 일정한 크기의 단순응력 상태로 가정하는 분할판(Two-element plate) 개념을 이용하여 비선형 특성을 나타내는 평판의 강도해석을 할 수 있는 Reissner 범함수와, 재질 특성은 선형이면서 기하학적 비선형 특성만을 갖는 평판의 강도해석을 할 수 있는 변형 Reissner 범함수를 모델링하였다. 두 종류의 Reissner 범함수들을 근거로 하여 축방향 하중을 받는 평판의 선형 좌굴과 좌굴후의 비선형 특성 및 최대강도들을 계산할 수 있는 유한요소 방정식과 프로그램 개발을 시도하였다. 개발한 프로그램을 이용한 수치해석 결과, 분할판 이론을 사용한 선형좌굴해석 결과가 기존의 평판이론을 사용한 선형좌굴해석 결과와 유사항 경향을 나타냄으로써 분할판 이론에 근거한 유한요소법을 하중과 경계조건 및 구성재질이 다양한 일반적인 평판의 강도해석에 확대 적용함은 물론 좌굴후 비선형재질 특성으로 인한 평판의 최대강도도 예측 가능하다고 생각한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.496-499
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 분기이론에 관한 수치 해석적 기본 방법 및 경로 추적, pin-pointing, 경로 전환을 기술하고 있다. 비선형 탄성 불안정 상태는 극한점과 분기점으로 분류될 수 있으며, 평형경로상의 평형점의 계산 및 평형경로상의 특이점을 찾기 위한 pin-pointing 반복계산을 수행하는 일반적인 비선형 수치해석법으로 극한점을 계산할 수 있다. 그러나 분기좌굴 해석을 위해서는 좌굴 후 분기경로의 추적을 위한 분기경로 전환 알고리즘이 추가적으로 필요하다. 본문에서는 에너지이론에 기초한 일반 탄성안정이론을 소개하고, 평형경로 추적, 분기 좌굴점을 찾기 위한 직접법과 분기경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치, 평면프레임, 3차원 공간프레임의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 실용성을 검증한다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.155-168
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• 1998

보강된 판 및 쉘구조의 안정성 및 후좌굴을 포함하는 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위하여, total Lagrangian formulation에 근거한 연속체의 증분평형방정식으로부터 변형된 쉘요소인 유한요소이론을 제시하였다. 쉘구조의 곡률이 불연속적으로 변하거나 쉘부재들이 유한한 각도로 만나는 보강된 판 및 쉘구조의 비선형 해석이 가능하도록 주부재와 보강재 간의 연결점에 대한 일반적인 변환관계를 제시하였으며 좌굴해석 및 기하학적 비선형해석의 경우에 해의 정확성 및 수렴성을 개선시키기 위하여 접선강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켰다. 또한, shear locking 현상을 극복하기 위하여 감차적분을 적용하였고 쉘구조의 좌굴해석에서는 power method를 적용하여 해석의 효율을 높였으며, 후좌굴해석에서는 변위 및 하중증분법을 적절히 결합시켜 보강된 쉘구조의 후좌굴 거동추적이 용이하였다. 또한, 입력자료를 손쉽게 준비하고 좌굴모드 및 후좌굴거동을 효율적으로 분석하기 위하여 전, 후 처리 프로그램을 개발하였고 다양한 해석예제를 통하여 다른 문헌의 해석결과를 비교함으로써 본 연구에서 개발된 유한요소 해석프로그램의 타당성 및 정확성을 입증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.143-154
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• 2014

본 연구에서는 부분강절 뼈대구조물의 비탄성 좌굴해석기법을 제시하기 위하여, 이전의 연구[16]에서 제시되었던 부분강절 뼈대구조의 엄밀한 강도행렬과 선형해석을 위한 탄성 및 기하학적 강도행렬을 도입하고 비탄성 좌굴해석을 위해 도로교시방서의 극한내하력 기준과 EF법을 이용하여 부분강절 뼈대구조의 비탄성 좌굴해석 프로그램을 새롭게 개발하였다. 본 연구에서 제시한 부분강절 뼈대구조의 접선강도행렬은 안정함수를 사용함에 따라 부재 당 하나의 요소만으로 정확한 비탄성 좌굴해석 결과를 얻을 수 있으며 고유벡터를 이용하여 비탄성 좌굴형상을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 엄밀한 접선강도행렬에 대해 Taylor 전개를 수행하여 4차항까지 고려함으로서 탄성 강도행렬과 기하학적 강도행렬을 유도하고 선형화된 좌굴해석기법을 제시하였다. 결국, 접선강도행렬을 이용한 비선형 해석프로그램(M1)과 탄성 및 기하학적 강도행렬을 이용한 선형 해석프로그램(M2)이 개발되었으며 이를 이용하여 부분강절로 연결된 뼈대구조물의 비탄성좌굴에 대한 시스템 좌굴하중과 개별부재의 유효좌굴계수를 제시함에 따라 부분강절이 전체 구조계의 좌굴과 개별부재의 유효좌굴길이에 미치는 영향을 다양한 해석예제를 통해 조사하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.53-61
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• 2015

본 논문에서는 대공간구조에 폭넓게 사용되는 단층 래티스돔의 비선형거동에 관한 비교 연구를 수행하였다. 단층 래티스돔은 특성상 두께가 얇은 쉘구조의 거동과 유사하므로 전통적인 쉘좌굴 이론을 적용하여 내력을 산출할 수 있으며 또한 이 결과를 유한요소해석 프로그램을 이용한 수치해석의 결과와 비교, 분석하였다. 쉘좌굴 이론을 이용하여서는 래티스 돔의 전체좌굴하중과 부재좌굴하중을 산정하였으며, 유한요소해석법을 이용하여서는 고유치 해석에 의한 좌굴하중과 기하학적 비선형 해석에 의한 극한하중을 각각 산정하였다. 래티스돔의 절점은 강절점 및 핀절점으로 각각 모델링하였다. 쉘좌굴이론에 의한 좌굴내력은 전체좌굴하중과 부재좌굴하중의 작은 값으로 결정되며 이 값은 유한요소해석을 이용한 고유치 해석보다는 비선형 해석에 의한 극한하중에 보다 근사한 값을 제공하였으며 또한 좌굴하중의 형식을 예측하는데에 유용하게 활용되었다.

• 전산구조공학
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• 제11권3호
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• pp.229-239
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• 1998

복합재료는 강도-무게비가 다른 재료들에 비해 훨씬 크기 때문에 부재의 좌굴문제가 대단히 중요하게 취급되며, 본 논문에서는 축방향 압축력을 받는 복합재료로 된 쉘 부재의 좌굴해석이 수행된다. 이 재료는 일반적으로 이방성 재료 특성을 나타내 보이나, 섬유들이 한 방향으로만 배치되어 있는 경우 섬유방향에 연직한 평면에서의 강도나 탄성계수들은 모두 일정한 횡 등방성 재료성질을 가진 것으로 간주할 수 있다. 9 절점 degenerate 쉘 유한요소를 사용한 선형안정해석, LUSAS 범용 프로그램을 이용한 구조해석, 그리고 고전적 쉘 좌굴방정식에 의한 해석들을 수행하였으며, 그 결과들을 서로 비교, 분석하였다. 고려된 등방성 재료나 횡 등방성 재료의 경우 모두, degenerate 유한요소해석으로 계산한 임계하중들은 고전적 이론해에 의한 결과들 보다 낮았으며, LUSAS 결과들과는 거의 같았다. 이는 degenerate 유한요소에 의한 선형안정해석 결과들이 안전측에 듬을 의미하며, 복합재료로 된 쉘 구조물의 좌굴해석에 degenerate 유한요소를 효율적으로 적용할 수 있음을 의미한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.427-436
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• 2006

고전 좌굴 이론의 경우 좌굴 발생전 아치의 거동을 선형으로 가정하며, 전좌굴 변형을 무시한다. 이러한 가정은 비대칭 좌굴이 발생하는 깊은 아치의 경우 타당한 것으로 알려져 있다. 하지만 아치의 라이즈가 낮아지는경우 전좌굴 발선형성은 무시할 수 없으며, 비대칭 좌굴 강도보다 대칭 좌굴 강도가 낮아져 아치는 대칭좌굴에 의해 강도가 결정될 수 있다. 본 연구는 아치의 비선형 지배 미분 방정식을 이용하여 양단 힌지를 갖는 낮은 포물선 아치의 거동에 관한 연구를 수행하고 이러한 결과를 유한 요소 해석을 이용하여 검증하였다. 마지막으로 양단 힌지를 갖는 낮은 포물선 아치의 대칭 좌굴 강도에 관한 근사식을 제안하였다.

• 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.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.613-616
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• 2010

본 논문에서는 라인파이프 강관의 압축-휨 좌굴 성능 평가 기법을 개발하기 위해 비선형 유한요소해석을 사용하였다. 고강도 강재의 연성거동을 모사하기 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS의 사용자 재료모델을 사용하여 GTN(Gurson-Tvergaad-Needleman) 모델을 작성하였다. 실험결과와의 비교를 통해 재료모델상수를 결정하였으며 압축-휨 좌굴 실험의 모사에 사용하였다. 압축-휨 좌굴 성능 평가는 비선형 유한요소해석의 결과로부터 얻어진 한계압축변형률과 최대휨모멘트를 기준으로 수행될 수 있다. 개발된 성능 평가 기법은 고강도 강재를 이용한 라인파이프의 설계 시 대변형 거동 분석에 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권4호
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• pp.35-40
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• 2005

압축하중을 받는 실린더형 구조물에 대한 보강방법으로는 스킨-스트링거, 격자보강 형상 등 여러 종류가 있다. 그 중 isogrid 형상은 정삼각형형태의 보강대가 반복되는 보강구조로서 여러 가지 조합하중 및 집중하중에 대한 대처능력이 우수한 보강구조이다.본 논문에서는 격자보강 구조 중 isogrid 구조에 대한 압축 좌굴시험 및 비선형 해석을 수행하였다. Isogrid 패널은 두께가 11.43 mm, 높이가 660 mm, 외경이 2.4 m이며 70도의 원호를 이루는 알루미늄합금 일체형 구조이다. 시편에 대한 압축 좌굴시험을 통하여 국부좌굴강도, 전체좌굴강도, 국부좌굴후의 거동 등을 확인하였다. 또한 MSC/MARC를 이용한 비선형 FEM 해석을 수행하여 구조시험 결과와 비교하였다. 해석 시에는 패널의 소성 가공 시 발생한 형상공차를 고려하였다. 시험결과와 해석결과는 좌굴하중 및 좌굴모드가 모두 비교적 일치하였다.