• 전산구조공학
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• 제4권1호
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.663-672
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• 2014

최근, 모듈러 구조 시스템은 공기를 단축시킬 수 있는 장점으로 인해 건설 현장에 적용되고 있다. 모듈러 구조시스템은 단위 모듈로 구성되며, 모듈과 모듈의 볼트접합을 위해 보-기둥 접합부에 개구부를 가공하게 된다. 일반적으로 모듈러 구조시스템은 기존 철골모멘트골조와 유사한 하중전달체계를 가지는 것으로 가정하여 설계된다. 이와 같은 설계 가정의 타당성을 확보하기 위해, 단위 모듈의 보-기둥 접합부에 대한 회전 성능이 파악되어야 한다. 본 연구에서는 개구부의 구조적 영향이 고려된 접합부의 회전성능을 파악하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과 단위모듈은 충분한 변형능력을 가지고 안정적인 이력거동을 하는 것으로 나타났으며, 단위모듈의 접합부는 부분강접 접합부로 분류되었다. 또한 본 연구에서는 단위 모듈의 비선형 골조 해석을 위한 간단한 스프링 모델을 개발하였으며, 단위 모듈의 비선형 이력 거동을 구현하기 위해 Ramberg-Osgood 이력 모델을 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권3호
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• pp.353-360
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• 1993

원자력 발전소에서는 고에너지배관이 파단되는 가상 배관 휩 현상으로부터 구조물을 보호하기 위하여 많은 종류의 배관 휩 구속장치(Pipe Whip Restraint, PWR)가 설치되어 있다. 이 배관 휩 구속장치를 보다 합당하게 설계하거나 배관 휩 구속장치의 설계타당성을 평가하기 위하여 배관 휩 현상을 자세히 관찰하는 것이 필요하다. 이와 같은 이유로 배관 휩 현상을 해석하는 방법 개발자 개발된 방법의 타당성을 입증하기 위한 다양한 연구 프로그램이 여러나라에서 수행되어 왔다. 본 연구에서는 배관 휩 구속장치에 가해지는 충격하중을 계산하기 위해 범용 유한요소 전산 프로그램인 ANSYS내의 여러 형태의 유한요소들을 이용하여 가상 배관 휩 현상을 모의했으며 계산 결과는 U자형 배관 휩 구속장치를 갖는 배관계통의 배관 휩 모의시험으로부터 구해진 대상 실험 결과와 비교, 검토되었다. 배관 휩 구속장치와 배관 사이의 갭요소나 스프링요소를 갖는 계산모델의 일부는 해당 실험결과와 비교해 볼 때 배관 휩 구속장치에 걸리는 인장력을 사고기간 동안에 잘 모의함을 보여서 배관 휩 구속장치의 설계타당성을 평가하는데 유용 할 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제6권2호
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• pp.54-62
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• 2003

해저배관은 지반쇄굴로 인하여 일부분이 노출되어 자유경간이 형성될 수 있다. 자유경간이 형성되면 환경하중 및 와동유기진동에 의해서 안정성을 잃을 수 있다. 본 연구에서는 해저배관의 안정성을 위협하는 중요 요소인 자유경간의 정적 및 동적 경간을 결정하는 방법을 제시한다. 자유경간 해석에서는 해저배관에 작용하는 압축력 효과를 고려하였으며 토양의 종류에 따라 경계조건을 일반화시켰다. 자유경간 양단의 해저지반은 탄성기초로 간주하였으며, 이들 선형 및 회전 스프링으로 치환하여 경계조건을 일반화시켰다. 정적 및 동적 자유경간의 길이를 산정 할 수 있는 무차원화 된 곡선을 구하였다. 예제해석을 수행하여 그 적용방법을 소개하였다. 본 연구결과는 자유경간을 갖는 해저배관의 설계에 유용하게 적용될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.345-355
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• 2007

장대레일은 동절기에 기온하강으로 인한 인장력을 발생하는데 중위온도 이하로 떨어져 파단이 발생되면 인장파단과 레일 간에 틈이 발생되며 이를 개구부라 한다. 이 개구부를 차륜이 통과하면 충격하중이 발생하며, 큰 손실이 발생할 수 있는 열차탈선이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 동적해석을 위해 개구부를 가진 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 수정된 Newton-Raphson 방법에 근거한 Newmark - $\beta$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수를 조건으로 수치해석을 수행하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권1호
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• pp.525-530
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• 2023

2단 행거는 공간 활용도가 높고 설치가 쉬운 장점으로 인해 많은 가정에서 사용되고 있지만 사용 시 높이 조절이 불가능해 사용자가 상단봉에 걸려있는 옷을 내리기에 많은 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 2단 행거의 기능 및 장점은 유지하면서 사용자가 의류를 손쉽게 걸거나 꺼낼 수 있는 새로운 형태의 2단 행거 형상을 제안한다. 한 번의 동작으로 상단봉이 사용에 편리한 높이까지 내려올 수 있도록 적절한 링크기구를 설계하였으며 높이 조절 시 상/하단 의류가 겹치지 않도록 상/하단봉의 움직임을 입체형으로 구현하였다. 또한 상단봉이 내려올 때 행거가 넘어지지 않으면서 사용 후 고정이 해제되어 원래의 높이로 올라갈 수 있는 적절한 링크 길이와 조인트 위치 및 구속 조건을 선정하였으며 사용자의 안전을 위해 가스 스프링을 추가하여 하강 및 상승 속도를 조절하였다. 높이 조절시 옷의 하중을 지탱할 수 있도록 FEA 해석을 통해 개선 형상에 대한 안정성을 검증하였으며 실제 제작을 통해 입체형 높이 조절 행거의 작동 여부를 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.141-147
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• 2007

말뚝의 동적 응답 해석을 위한 다양한 방법들이 개발되어 있으며, 이 중에서 비선형 스프링, p-y 곡선을 이용하여 지반-말뚝 상호작용을 고려하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나, 현재 사용되는 동적 p-y 곡선은 정적 또는 주기 하중에 의한 횡방향 재하 시험에 의해 개발되었다. 또한, p-y 곡선에 scaling factor를 도입하여 액상화에 의한 지반-말뚝 상호작용의 영향을 모사하고자 하는 시도가 이루어져 왔으나, 지금까지 정확한 scaling factor를 산정하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 Ig 진동대 실험으로부터 구한 말뚝 주변 지반의 과잉간극수압과 지반-말뚝 시스템의 고유진동수 관계 및 수치해석으로부터 구한 말뚝 주변 지반의 탄성계수의 변화와 지반-말뚝 시스템의 고유진동수 관계로부터, 말뚝 주변 지반의 탄성계수의 변화로 표현되는 p-y 곡선의 scaling factor를 구하였다. 그 결과, scaling factor는 과잉간극수압비에 따른 지수 함수의 형태로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.895-904
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• 2008

장대레일은 동절기에 중위온도 이하로 떨어져 레일의 인장파단에 의해 개구부가 발생할 수 있다. 레일 파단을 미리 감지 못하는 경우에 개구부에서 동적하중에 의해서 차륜과 레일의 파손이 발생할 수 있으며, 열차주행 안전성이 감소될 수 있다. 본 연구에서는 개구부에서의 궤도와 차량의 동적거동 분석을 위해 레일 파단시 개구부에서의 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 $Newmark-{\beta}$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수에 대한 궤도-차량의 동적상호작용해석을 수행하였고 변수에 대한 영향을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.187-196
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• 2008

이 연구에서는 단순 트러스 모델을 이용한 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단강도 평가방안을 제안하였다. 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단 해석의 본질적인 어려움을 극복하기 위해 집중하중이 작용하는 바닥판을 펀칭전단 파괴 형태에 기초하여 펀칭콘과 나머지 부분의 소구조체로 구분하였다. 펀칭콘의 강도는 이상화한 트러스의 경사압축부재의 강성도로써 유도되었다. 수평변위를 제어하고 있는 롤러지점의 수평방향 스프링 부재의 강성도는 펀칭콘 내에 포함된 철근에 의하여 결정되었다. 3차원 구조물의 2차원화에 따른 오차와 해석과정에 포함되지 않은 나머지 소구조체의 강성도 등에 기인하는 불확실성들을 포함하기 위하여 경사압축재의 초기각은 실험결과들에 대해 주인장 철근비를 변수로 수행된 회귀분석을 통하여 구하였다. 단순 트러스 모델로부터 구한 펀칭전단강도는 실험결과와의 비교에서 신뢰성이 높은 것으로 나타났다. 단순 트러스 모델의 스냅스로우(snap-through)좌굴해석으로부터 구한 펀칭전단강도는 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단강도의 검토에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.447-458
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• 2023

본 연구에서는 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 하중과 부재저항의 확률적 특성뿐만 아니라 경계조건의 변동성을 고려한 비교모델을 선정하고 신뢰성해석을 수행하였으며, 파괴확률 산정 및 구조안전성 검토를 통해 한계상태설계의 적정성에 대해 분석을 수행하였다. 이러한 지반 정수의 확률특성치를 고려한 해석을 위해 지반스프링계수는 Muirwood식을 적용하여 정량적 값을 산정하여 Mean값으로 고려하였고, 변동계수는 기존 연구자료를 토대로 지반 경계조건 변화에 따른 검토대상 모델들을 선정하였다. 이러한 모델들에 대한 구조해석과 MCS기법을 적용한 신뢰성분석을 통해 파괴확률과 신뢰성지수를 산정하여 지반경계조건 변화에 따른 파괴확률의 변화를 검토하였다.