• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.703-713
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• 2001

비대칭단면을 갖는 박벽 직선보의 3차원 자유진동해석을 수행하기 위하여 엄밀한 요소강도행렬을 유도한다. 단면이 균일한 비대칭 박벽 탄성보에 대하여 운동방정식, 힘-변위 관계식을 유도하고 엄밀한 동적강도행렬을 수치적으로 산정하는 방법을 제시한다. 14개의 변위파라미터를 도입하여 고차의 연립미분방정식을 1차 연립미분방정식으로 바꾸고, 비대칭행렬을 갖는 선형 고유치문제의 해를 복소수영역에서 구한다. 이를 이용하여 절점변위에 대한 처짐함수을 엄밀히 구하고, 재단력-변위 관계식을 이용하여 엄밀한 동적요소강도행렬을 산정한다. 본 방법의 타당성을 보이기 위하여 비대칭 박벽보의 고유진동수를 계산하고, 해석해, 혹은 3차 Hermitian 다항식을 사용한 보요소 및 ABAQUS를 사용한 유한요소 해석결과와 비교한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.463-469
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• 2002

탄성지반 위에 놓인 보-기둥 요소의 총포텐셜 에너지로부터 변분원리를 적용하여 지배방정식과 힘-변위 관계식을 유도하였다. 4계 상미분방정식 형태의 지배방정식을 4개의 변위 파라메타를 도입하여 1계 연립미분방정식 형태의 선형 고유치 문제로 전환하고, 힘-변위 관계식을 적용하여 엄밀한 정적, 동적 요소강성행렬을 유도하였다. 직접강성법을 이용하여 구조물 강성행렬을 구하고, 2차원 보-기둥구조의 엄밀한 좌굴하중과 고유진동수를 구하고, 결과를 유한요소해와 비교함으로써 본 연구의 타당성을 검증하였다. 이러한 엄밀한 해석방법은 Hermitian 다항식을 형상함수로 도입하여 요소의 강성행렬을 산정하는 유한요소법과 비교할 때, 요소의 수를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.509-518
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• 2002

비대칭 단면을 갖는 박벽보의 3차원 휨-배틂 좌굴해석 및 정적해석을 위하여, 평형방정식과 힘-변위 관계식을 이용하여 엄밀한 정적요소강성행렬을 수치적으로 산정하는 개선된 기법을 제시한다. 먼저 14개의 변위피라미터를 도입하여 고차의 연립미분방정식을 1차 연립미분방정식으로 변환하고, 복소수 영역에서 선형고유치문제를 해를 구한다. 이 경우 동적강성행렬을 산정하는 경우와는 달리 복수개의 '영'의 고유치가 발생한다. 이에 대응하는 변위피라미터의 다항식을 항등식 조거능로부터 구하고, 이를 고유치와 결합하여 박벽보 요소의 엄밀한 처짐함수를 구한다. 이렇게 구한 엄밀한 처짐함수에 재단력-변위 관계식을 적용하여 세가지 초기단면력 조건에 대응하는 엄밀한 정적요소강성행렬을 산정한다. 본 방법의 타당성을 보이기 위하여 비대칭 박벽보의 좌굴하중과 처짐값을 계산하고 해석해나 ABAQUS 쉘요소를 이용한 해석결과 및 직선보요소를 사용한 유한요소해의 결과와 비교, 검증한다.

• 소음진동
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• 제9권5호
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• pp.966-974
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• 1999

This paper introduces modeling and its modal analysis procedure for exact and closed form solution of in-plane vibrations of general Timoshenko frame structures using exact dynamic element method(EDEM). The derivation procedure of the exact system dynamic matrices for Timoshenko beam frames is described. A new modal analysis procedure is also proposed since the conventional modal analysis schemes are not adequate for the proposed, exact system dynamic matrix. The proposed method provides exact modal parameters as well as all kinds of closed form solutions for general frame structures. Two numerical examples are presented for validating and illustrating the proposed method. The numerical study proves that the proposed method is useful for dynamic analysis of frame structures.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.423-432
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• 2002

비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 자유진동해석을 수행할 수 있는 엄밀해 및 유한요소 이론을 제시한다. 단순지지된 일축대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 면내 자유진동 모드에 대응하는 엄밀해를 산정하였으며, 곡섬보를 유한요소로 분할하여 요소의 변위장을 요소의 변위벡터의 대하여 축방향 신장조건에서는 3차 그리고 비신장조건에서는 5차의 Hermitian 다항식으로 나타내고, 이를 운동방정식에 대입함으로써 탄성강성행렬과 질량행렬을 유도한다. 또한 본 연구에서 얻어진 엄밀해와 곡선보요소를 이용한 유한요소 해석결과를 ABAQUS 쉘요소를 이용하여 얻어진 결과와 비교 검토함으로써 본 연구의 타당성을 입증한다. 특히 곡선보의 축방향 비신장조건과 두께-곡률효과가 동적거동에 미치는 영향을 조사한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.536-543
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• 2005

Derivation procedures of exact dynamic stiffness matrices of thin-walled curved beams subjected to axial forces are rigorously presented for the spatial free vibration analysis. An exact dynamic stiffness matrix is established from governing equations for a uniform curved beam element with nonsymmetric thin-walled cross section. Firstly this numerical technique is accomplished via a generalized linear eigenvalue problem by introducing 14 displacement parameters and a system of linear algebraic equations with complex matrices. Thus, displacement functions of dispalcement parameters are exactly derived and finally exact stiffness matrices are determined using element force-displacement relationships. The natural frequencies of the nonsymmetric thin-walled curved beam are evaluated and compared with analytical solutions or results by ABAQUS's shell elements in order to demonstrate the validity of this study.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.435-442
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• 2001

Derivation procedures of exact dynamic element stiffness matrix of shear deformable nonsymmetric thin-walled straight beams are rigorously presented for the spatial free vibration analysis. An exact dynamic element stiffness matrix is established from governing equations for a uniform beam element with nonsymmetric thin-walled cross section. First this numerical technique is accomplished via a generalized linear eigenvalue problem by introducing 14 displacement parameters and a system of linear algebraic equations with complex matrices. Thus, the displacement functions of dispalcement parameters are exactly derived and finally exact stiffness matrices are determined using member force-displacement relationships. The natural frequencies are evaluated and compared with analytic solutions or results of the analysis using ABAQUS' shell elements for the thin-walled straight beam structure in order to demonstrate the validity of this study.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1092-1096
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• 2009

스펙트럴요소법 (SEM)은 계산되는 행렬의 크기를 줄여 비용과 시간을 절감하면서 구조물의 동역학적 특성을 정확하게 알 수 있는 해석법이다. 본 연구에서는 변분법을 이용하여 양단에서 축 방향으로 장력을 받으며 같은 방향으로 이동하는 현을 스펙트럴요소법 (SEM) 을 이용하여 해석하였다. 또 결과의 정확도를 비교하기 위하여 스펙트럴요소법 (SEM)과 유한요소법 (FEM)과 엄밀해를 비교하였다. 그리고 현이 움직이는 속도와 양단에 작용하는 장력이 진동특성, 파동특성 그리고 정, 동적 안정성에 어떤 영향을 미치는지 연구하였다.