• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.81-92
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• 2013

HSB를 적용한 플레이트거더의 압축플랜지 국부좌굴을 고려한 극한휨강도를 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 압축플랜지의 비탄성 국부좌굴 또는 소성항복이 휨강도를 지배하는 압축플랜지 세장비를 갖도록 해석대상 강거더를 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드 단면을 고려하였으며, 일반강재와의 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며, 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 기존 문헌의 실험결과를 비교하여 유한요소 해석결과를 검증하였으며, 초기변형과 잔류응력이 극한휨강도에 미치는 영향을 분석하였다. 총 60개 해석대상 강거더의 휨극한강도를 유한요소해석으로 구하고, 도로교설계기준, AASHTO LRFD와 Eurocode 3의 설계규정으로 구한 휨강도와 비교하여 이들 규정의 HSB 강거더에 대한 적용성을 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.25-34
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• 1993

지하구조물은 일반적으로 영역의 무한성, 다양한 하중, 복합적인 구성재료 등으로 인하여 그 거동의 해석이 난이하다. 특히, 장기거동이 중요시되는 연약지반의 굴착문제 등에 있어서는 시간에 의존하는 점탄소성거동을 해석에 고려하여야만 한다. 본 연구에서는 점탄소성거동을 해석하는 방법으로서, 내부요소를 사용하지 않은 경계요소 해석방법을 유도하고, 정계요소와 유한요소를 조합하여 해석하는 방법을 도출하였다. 점탄소성을 고려한 지배적분방정식에서 점소성응력에 대한 영역적분은 극좌표를 이용한 직접적분방법을 적용하여 경계적분화하였고, 이에 따른 계방정식을 이용하여 프로그램화하였다. 또한 경제요소 프로그램을 점소성 유한요소 프로그램과 조합하여 굴착면 주위에 발생하는 시간의존 비탄성거동을 합리적으로 해석하도록 하였다. 경계요소해석 및 조합해석 결과는 정해 및 유한요소해석의 결과와 비교하여 검토하였다. 비교결과 내부요소를 사용하지 않은 경계요소법으로는 국부적인 응력집중으로 인한 비선형성이 충분히 고려되지 못함을 알 수 있었다. 반면에 유한요소-경계요소 조합방법으로는 상대적으로 많은 자유도를 가진 타 방법에 비교하여 합리적인 결과를 얻음을 알 수 있었다. 따라서 시간에 의존되는 비탄성체의 해석에 있어서 조합방법을 사용하면 하중조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 유한요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 효용적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.167-175
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• 2014

가동중검사 동안 가압중수로 압력관에서 탐지된 베어링 패드 프레팅 결함, 이물질 프레팅 결함 등 체적결함에 대해서는 CSA N285.8-05 에 따라 탄성 응력집중계수 수식을 이용하여 피로균열 및 수소지연균열이 개시되는 것을 평가하여야 한다. CSA N285.8-05 에는 이물질 프레팅 결함에 대해서는 선형파괴역학 기반한 개략적인 수식만이 제시된다. 본 연구에서는 이러한 이물질 프레팅 결함에 대해 2 차원 유한요소 해석과 일부 수정된 Kinectrics 사의 공학적 절차를 통해 이물질 프레팅 결함의 기하학적 특성이 좀더 상세히 고려된 탄성 응력집중계수 수식을 도출하였다. 도출된 수식을 적용한 결과와 3 차원 유한요소 해석 결과를 비교한 결과, 도출된 수식은 유한요소 해석과 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.503-508
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• 2007

본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 무베어링 로터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로터 시스템의 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's Principle)를 이용하여 얻었다. 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 정지 비행시는 모달 접근법을, 전진 비행시는 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 구한 결과를 기존의 적정변형 보이론에 모달 접근법을 이용한 무베어링 로터 시스템의 결과와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.533-539
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• 2009

본 연구에서는 먼저 완전 신전상태의 병변이 없는 26세 남자의 자기공명영상이미지를 기반으로 대퇴골, 경골, 관절연골, 반월상 연골의 정밀한 3차원 재구축을 실시하였다. 재구축된 무릎모델에 인대와 건을 생리학적으로 적합한 위치에 부착시켜 3차원 유한요소모델을 완성시켰다. 뼈, 관절연골, 반월상 연골은 균질성, 등방성 선형탄성거동을 보이는 것으로 고려하였으며, 인대와 건은 트러스 요소와 선형, 비선형 스프링 요소를 사용하여 모델링하였다. 제작된 무릎관절의 유한요소모델을 ABAQUS를 사용하여 비선형 접촉해석을 수행하였다. 수치해석결과로서 조직의 손상과 환자의 통증을 추정하기 위한 중요매개변수로 간주될 수 있는 관절연골과 반월상연골의 접촉압력과 von Mises 응력분포를 계산하였으며, 관절연골과 반월상 연골의 접촉압력과 von Mises 응력분포를 분석하여 무릎관절에 대한 파손평가를 실시하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.642-651
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• 1988

본 연구에서는 정적 혹은 동적인 하중을 받는 탄성체의 변위, 응력 등을 구할 수 있는 유한요소해석을 하였다. 이 경우에 얻어지는 대수적인 운동방정식은 비선형 적이지만 증분응력이 미소한 경우에는 선형화될 수 있다.따라서 유한요소식의 해법 도 선형적인 경우와 비선형적인 경우로 나누어 생각한다.선형문제에 대한 해법으로 는 (1) 정하중:Gauss소거법, (2) 동하중:모우드에 대한 해석 또는 Newmark의 직접적분 법을 사용했고, 비선형적인 문제에 대한 해법으로는 (1) 정하중:Newton-Raphson반복법, (2) 동하중 :Newton-Raphson 반복법에 의거한 Newmark의 직접적분법을 사용하였다. 비선형적인 문제의 풀이시에는 Newton-Raphson방법으로 반복하여 계산하면서 외력과 등가절점하중의 평형이 이루어지도록 하므로 상당히 많은 양의 계산이 필요한데, 이때 서로 종류가 다른 강성매트릭스의 수치적분시 각기 다른 차수의 Gauss-Legendre 적분 을 시도하여, 발생된 오차 및 계산시간의 변동 등을 고찰하므로써 계산량의 감소방안 을 찾아 보았다. 또한 초기응력이 균일한 경우, 선형해와 비선형해를 비교함으로써 증분응력의 영향을 무시하는 선형해석의 적용타당성을 검토하였다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.119-124
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• 2008

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 복합적인 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 동일조건하에서 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 함께 고려하며, 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.93-103
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• 1994

본(本) 논문(論文)에서는 내부(內部)힌지가 있는 평면(平面) 뼈대구조(構造)의 기하학적(幾何學的)인 비선형(非線型)을 수행하기 위한 두 가지 해석방법(解析方法) 즉, 유한분절법(有限分節法)과 유한요소법(有限要素法)을 제시한다. 유한분절법(有限分節法)의 경우에는 내부(內部)힌지에 대한 경계조건(境界條件)이 고려된 평형방정식(平衡方程式)과 힘-변위(變位) 관계식(關係式)을 직접(直接) 적분(積分)하여 엄밀한 접선강도(接線剛度) 매트릭스를 유도한다. 유한요소법(有限要素法)의 경우에는 내부(內部)힌지와 전단변형(剪斷變形)의 영향이 고려된 Hermitian 다항식(多項式)을 형상함수(形狀凾數)로 사용하여 탄성(彈性) 및 기하학적(幾何學的)인 강도(剛度)매트릭스를 산정한다. 제시된 이론(理論)의 정확성(正確性)과 타당성(妥當性)을 입증(立證)하기 위하여, 선택된 예제(例題)의 해석결과(解析結果)를 제시한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.389-398
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• 2008

현행 송전철탑의 경우 허용응력 설계개념을 도입한 철탑설계기준을 적용하여 설계, 제작되고 있으나 탄성해석을 전제로 한 허용응력 설계기법으로는 송전철탑의 명확한 도괴 원인을 규명할 수가 없다. 철탑 도괴의 원인을 규명하기 위해서는 철탑 부 재 및 접합부의 재료 및 기하학적 비선형성을 고려한 2차 변형효과를 고려하여야 한다. 2차 변형에 영향을 주는 요인으로는 부재의 잔류응력, 초기변형, 접합부의 단부구속도 등이 있으며 이는 비선형 대변형 해석을 통하여 거동 파악이 가능하다. 본 연구에서는 선형해석과 비선형해석의 비교를 통하여 비선형 해석의 필요성을 확인하고 비선형 유한요소해석에 따르는 해석상의 복잡함을 줄이기 위해서 등가비선형 해석기법을 개발하고 이로부터 도출된 철탑의 극한하중을 비선형 유한요소해석의 극한하중과 비교를 함으로써 개발기법의 신뢰성을 확인하였다. 개발된 해석기법을 바탕으로 사재의 축력 및 세장비가 주주재의 최대내력에 미치는 영향을 파악하고 실무적 편의성을 제공하기 위하여 이를 도표화 하였다.