• 한국음향학회지
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• 제31권3호
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• pp.142-150
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• 2012

도파관유한요소법 (waveguide finite element method, WFEM)은 단면의 형상이 길이방향으로 일정한 도파관 구조물의 진동을 해석하기 위한 수치해석 기법이다. 도파관유한요소법은 2차원 단면만을 FE 모델링하여 길이방향 파동 전파를 해석하므로 기존의 유한요소법에 비해 해석 모델의 크기가 작고 연산 시간이 짧다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 기존의 도파관유한요소법을 확장하여 내부 및 외부에 유체가 채워진 도파관 구조물에 대한 진동 해석을 수행하였다. 이를 위해 내부 유체와 도파관 구조물은 WFE로, 외부 유체는 파수경계요소 (waveguide boudnary element, WBE)로 모델링하고 이들을 연성시킨 운동방정식을 제시하였다. 이 방법의 적용 예로써 내부에 물이 채워진 몰수된 파이프의 진동 및 방사 음향 파워를 해석하였다. 내부 및 외부 유체의 유/무에 따른 분산 선도와 가진점 모빌리티 (point mobility)를 구하고 유체 연성의 효과를 살펴보았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.27-27
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• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.71-78
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• 2015

LNG 선박에서 발생하는 슬로싱 충격하중은 다상유동 및 기체의 압축효과에 따라 CCS에서 발생하는 압력과 구조응답에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 슬로싱 운동 시 LNG의 유동에 의해 발생하는 슬로싱 충격을 시뮬레이션하기 위해서 다상유동을 적용한 수치해석 모델을 제시하였으며, 그 결과를 실험과 비교하여 타당성을 검토하였다. 또한 효율적인 구조 응답 계산을 위해 분사모델을 이용한 유체구조 연성해석 방법에 대해서 검토하고 멤브레인형 Mark III 화물창의 강도평가에 적용하여 LNG 화물창의 강도평가를 위한 가능성을 검토하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권6호
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• pp.34-48
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• 2004

본 연구에서는 대형 구조물의 최적설계에서 문제되는 많은 계산시간과 컴퓨터의 계산능력을 최소화할 수 있도록 부분구조합성법의 하나인 구속모드법을 이용한 연성하중해석 모델 및 모달과도해석을 포함한 최적화 절차를 제시하였다. 제안된 방법의 수치모사를 위한 프로그램을 개발하여 위성체 주요 구조부재인 플랫폼에 대한 최적화를 수행함으로써 그 타당성을 검증하였다. 제안된 기법을 통해 초기설계 단계에서 정확성을 유지하면서 계산시간을 단축할 수 있었고 위성체 구조부재에 대한 최적화를 수행하여 각각의 구조부재에 대한 특성을 파악함으로써 설계 활용방안을 제시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.11-21
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• 2002

유연도법 섬유요소모델을 통하여 반복하중을 받는 철근콘크리트 교각의 비탄성 이력 거동을 추적하고 직접적인 방법에 의해 변위연성도 평가를 수행하였다. 철근 콘크리트 교각의 극한상태까지의 비탄성 거동을 합리적으로 추적하기 위해 인장강성거동, 기둥-기초면의 불연속 변위 등을 고려하여 철근과 콘크리트의 평균응력-평균변형률 관계, 접촉면요소 등을 실험과 잘 일치하는 기존의 해석 모델을 수정, 적용하였다. 또한 수치해석시 간편하게 적용할 수 있는 직접적인 방법에 의하여 교각의 연성능력을 평가하였으며, 항복변위 및 극한변위의 산출에 영향을 미치는 적분점의 위치, 콘크리트 압쇄 후 강루 철근의 low-cycle fatigue에 의한 파단 시점 등에 대하여 유연도법 섬유요소모델에 적용할 수 있는 값들을 제시하였다. 해석에 의한 변위연성도는 10%이내의 오차를 보이므로, 적용한 해석기법 및 모델에 의한 항복변위 및 극한변위의 평가는 타당하다고 할 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.824-833
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• 1991

본 연구에서는 차체구조계의 진동모드 변수와 차실음향계의 음향모드변수들이 어떻게 관련되어 차실소음을 결정하는 가를 밝혔다. 그 결과, 수치해석 결과의 효용 성을 높이고 실내소음 평가방법을 체계화 시킬 수 있었으며, 효과적인 소음저감을 위 한 유용한 자료를 얻을 수가 있었다. 한편, 이제까지의 차실소음의 응답해석에서 가 장 큰 오차의 발생요인은 차체의 구조진동 모드데이타인데, 본 연구에서는 유한요소해 석 대신 모드시험 결과를 이용함으써, 유한요소 모델리이 어려운 경우의 소음 해석의 신뢰도를 높일수가 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.1-8
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• 2006

비내진 설계된 철근콘크리트 골조는 내진상세의 미확보로 인하여 전단파괴의 가능성이 있다. 이러한 전단파괴를 해석 모델링에 반영하기 위하여 Moehle과 ATC 40을 포함한 4개의 전단강도감소 모델을 선택하고 비교하였으며, 각 모델을 예제 건물에 적용하여 Push-over해석을 수행하였다. 해석용 예제 모델은 3층 규모로 하였으며 국내 콘크리트 설계기준에 따라 설계하였다. 전단강도 감소모델 비교 결과, Moehle의 모델은 NZSEE의 모델보다 전단내력을 작게 평가하고 ATC 40 모델에 비하여 휨 연성도에 따른 내력의 변동이 작으며, 대부분의 경우에 고찰된 모델들의 전단내력은 ACI 318의 공칭 전단강도보다 크게 나타남을 알 수 있었다. 예제 모델의 수치해석 비교 결과, 전단강도 감소모델에 따라 건물의 수평 저항 능력에 큰 차이가 나타나며, 전단스프링에 전단강도 감소를 고려한 모델에 비하여 ATC 40의 횡 소성 변형을 제한하는 모델을 사용하면 횡저항 능력을 과소평가하게 됨을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.530-539
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• 2002

전단벽의 연성도 확보를 위한 단부횡보강 설계에 있어서, 현재 설계기준들은 경험적이며 강제적이다. 즉, 현재 설계기준은 연성도 요구량에 관계없이 단부횡보강영역과 상세를 정해 놓고 있으며, 따라서 성능기초설계에 부적합하다. 본 연구의 목적은 성능기초설계에 적합한 전단벽의 연성도 설계방법을 개발하는 것이다. 단부횡보강영역에 따른 전단벽의 연성도변화를 조사하기 위하여 실험연구를 수행하였으며 압축대를 모델링하기 위하여 각기 다른 횡보강영역을 갖는 시험체에 편심축하중을 가력하였다. 실험연구를 통하여 횡보강된 벽체 압축대의 강도, 연성도, 파괴모드 등을 연구하였으며, 벽체 단면 전체에서 단부 횡보강으로 인하여 발생하는 연성도 및 파괴시점을 조사하기 위하여 비선형 수치해석을 수행하였다. 실험과 해석연구 결과를 기반으로 하여 전단벽의 연성도 설계방법을 개발하였다. 제안된 설계방법을 이용하여, 주어진 연성도 요구량에 맞게 단부횡보강영역과 횡보강량을 정확히 결정할 수 있으며, 따라서 벽체의 연성거동을 보장하는 동시에 경제적인 벽체설계가 가능하게 되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.391-402
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• 1994

철근 콘크리트구조는 극한하중에서 연성파괴가 일어나도록 하는 것이 가장 중요한 설계개념의 하나이며 단면이 충분한 소성변형능력을 가지고 있을 때에는 한계상태설계법 개념을 도입하여 소성구조해석이나 모멘트 재분배를 수행하여 경제적인 단면을 설계할 수 있다. 따라서 휨연성지수는 설계된 철근 콘크리트 구조물의 휨거동을 예측하는데 뿐만 아니라 모멘트 재분배의 가능성을 판단하는데에도 이용된다. 그러나 휨연성지수 공식은 인장철근이 항복하는 순간의 곡률에 대하여 선형의 콘크리트 압축응력으로 가정하기 때문에 근사값의 휨연성지수를 계산하게 된다. 본 연구에서는 콘크리트와 철근의 응력-변형도 곡선을 이용한 수치해석으로 이론적 정해에 가까운 휨연성지수를 구하고 각 변수에 따른 휨연성지수의 변화와 공식의 오차, 복철근보의 최대철근량은 고찰함으로써 철근콘크리트 구조설계의 참고자료를 제공하고자 하며 모멘트 재분배에 관한 연구에 이용될 수 있는 철근 콘크리트 휨부재의 모멘트-곡률 곡선 모델을 제시하고자 한다.

• 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.