• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.344-350
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• 2013

본 연구는 200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드 형상에 대한 구조 안정성을 평가하기 위하여 단방향 유체-구조 연성 해석 기법(FSI: Fluid-Structure Interaction)을 적용한 구조해석을 수행하였다. 설계된 수치해석 모델에 대한 3차원 모델링 형상 데이터를 이용하여 격자를 생성하고, 풍력터빈 유동장에 대한 유동해석을 수행하여 구해진 압력데이터를 구조해석 모델에 맵핑한 후 단방향 유체-구조 연성 해석을 수행하였다. 단방향 유체-구조 연성 해석에서 평가되는 최대응력과 각 물성데이터의 항복강도기준으로 안정성을 평가하였다. 유동해석은 정격풍속 10 m/s와 극한 풍속 60 m/s에 대하여 수행하였다. 구조해석 결과로 최대변형량은 블레이드 상부 끝단 측면에서 나타나며, 최대등가응력은 블레이드 외면과 내부 보강재 부분, 스트럿 부분에서 나타나지만, 재료의 항복강도와 최대등가응력 비교시 안전율이 2.21이므로 구조적으로 안전함을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제29권3호
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• pp.97-102
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• 2020

본 연구에서는 화재가 발생하였을 때 작동되는 옥외형 피난계단 구조물이 태풍에 따른 풍압이 작용하였을 때 내구성을 검증하기 위하여 단방향 유동-구조 연성해석을 진행하였다. 이를 위해, 피난계단 구조물 주위에 대한 유동장을 정상상태로 유동해석을 수행하였고, 이러한 해석결과를 구조해석을 위한 입력 데이터로 사용하여 구조응력, 변형량, 피로수명 등의 계산을 통해 내구성을 분석하였다. 유동해석 결과, 피난계단 구조물 형상에 따라 공기에 의한 유동 흐름이 다르게 나타났으며, 이러한 유동속도 분포는 구조물 표면에 전압력으로 작용하였다. 또한, 이러한 전압력에 의해 계산된 구조해석 결과, 최대응력값으로 계산된 안전율이 허용치 이상으로 나타났으며, 피로수명과 변형량 분석을 통해 내구성을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.512-519
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• 2002

본 연구에서는 임의의 형상의 다중세포 단면을 갖는 복합재료 블레이드에 대한 유한요소 구조해석을 수행하였다. 보 해석 모델은 구조연성 효과와 단면 벽의 두께, 횡 전단변형, 비틀림과 연관된 워핑 및 워핑구속효과 등을 고려하고 있다. 블레이드 힘-변위 관계식은 Reissner의 반복족에너지 함수를 이용한 혼합이론을 적용하여 유도하였다. 이 관계식은 굽힘 및 전단에 대해서는 Timoshenko 보의 형태로 그리고 비틀림 변형은 Vlasov 이론으로 근사하고 있다. 결과적인 [7×7] 구조강성 행렬은 전단변형 및 전단강성계수들을 특이한 가정에 의존하지 않고도 해석적으로 기술하고 있다. 본 정식화 과정을 통해서 구한 보 이론을 이중세포로 구성된 에어포일 형상의 복합재료 블레이드에 적용하였으며, 기존의 실험 연구 및 다차원 유한요소해석 결과들과 비교 연구를 수행하여 본 해석모델의 타당성을 보이고자 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.49-58
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• 2003

본 연구에서는 지중배전선로를 건설함에 있어 전력케이블용 보호관으로 사용되고 있는 PE파형관의 매설깊이별 작용압력-변형률 특성을 분석하기 위해 고전이론식, 전산해석, 실내 모형토조실험 및 현장실증실험을 수행하였으며, 이들 해석의 비교 분석을 통해 지중매설관의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 밝혀내고, 더불어 현장시공시에 지중매설관의 안정성을 확보할 수 있는 매설깊이를 분석하였다. 각 해석방법에 적용된 매설형태는 A-1급 도로포장 아래 매설깊이 80cm, 100cm, 120cm지점에 PE파형관이 묻히고, 외부하중으로 DB-24차량의 후륜하중 9.6ton이 매설관 상단 중앙에 정차했을 때 관이 받는 작용압력-변형률 특성을 분석하였다. 여러 가지 해석결과, KS-C8455에 명시되어 있는 지중연성관의 허용변형률 기준인 3.5%에 만족하는 매설깊이는 약 80cm 이상인 것으로 판명되었다. 특히, 현장 실증 실험결과, 지중매설관의 거동에 영향을 주는 주요인자인 토압, 윤압 외에 다짐에너지가 관의 변형에 상당한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌고, 관에 발생하는 변형량의 약 90% 이상이 다짐에너지라는 인자에 의해 발생하는 것으로 계측되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.377-388
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• 2010

HSB600 및 HSB800 고성능강재를 적용한 정모멘트부 강합성거더의 휨거동을 비선형 모멘트-곡률 해석법으로 분석하였다. 연성특성이 다른 3개의 대표적인 강합성거더 기본 단면을 선정하여 모멘트-곡률 해석법으로 모멘트-곡률 이력과 휨저항강도를 구하고 비선형 유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2008)로 구한 결과와 비교하여 모멘트-곡률 해석 프로그램을 검증하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지, 복부판 및 콘크리트 바닥판을 판요소로 모델링하여 3차원 강합성거더 유한요소모델을 적용했으며 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하여 해석하였다. 강합성거더 단면에서 콘크리트 바닥판의 28일 압축강도는 30~50MPa를 고려하였으며, 콘크리트 재료는 CEB-FIP(1990) 모델로, 일반 강재와 HSB600 및 HSB800 고성능 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 강합성단면의 연성비, 강거더의 강종, 콘크리트 바닥판의 압축강도, 소성중립축의 위치 등이 강합성거더의 연성특성 및 휨저항강도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권1호
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• pp.20-26
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• 2014

조류발전 터빈의 효과적인 설계를 위해서는 날개의 변형을 고려한 해석이 필요하다. 날개에 가해지는 유체 하중은 날개 구조를 변형시키고, 터빈의 성능에 영향을 초래한다. 본 연구에서는 수평축 조류발전 터빈의 단독성능을 해석하는 전산유체역학 해석 절차를 개발하였다. 개발한 절차를 이용하여 조류발전 터빈의 성능을 예측하였고 실험결과와 비교하여 검증하였다. 검증된 전산유체역학 방법을 이용하여 복합재 터빈 날개에 대한 유체-구조 연성해석을 수행하였고 강체로 이루어진 터빈 날개에 대한 전산유체역학 해석 결과와 비교하였다.

• 한국도로학회:학술대회논문집
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• 한국도로학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.123-128
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• 2009

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.513-523
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• 2010

I-거더 형식의 연속교 교각 부근에서는 큰 부모멘트가 작용하게 되며 이로 인하여 소성힌지가 생성된다. 소성힌지가 형성됨에 따라 교각 부근의 부모멘트는 감소하게 되며, 정모멘트부의 휨모멘트는 반대로 증가하게 된다. 이러한 모멘트 재분배가 원활히 발생하기 위해서는 소성힌지가 충분한 휨연성 혹은 단면회전 능력을 가지고 있어야 한다. 하지만 고강도 강재에 있어 재료연성이 다소 떨어지는 경향이 있고, 재료의 항복응력이 증가할수록 I-거더의 탄성 변형량은 이에 비례하여 증가하므로, 소성변형 능력 및 휨연성이 감소하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 고강도 강재를 I-거더 형식의 연속교에 적용할 때 동일한 수준의 휨연성을 확보할 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석 및 실험 연구를 통하여 항복강도 680 Mpa급 강재 적용 I-거더의 휨연성 평가 및 휨연성 확보 방안에 대하여 연구를 수행하였다. 연구 결과 재료의 인장 강도가 증가함에 따라 탄성 변형이 증가하며 소성 변형 능력이 저하됨으로 I-거더의 휨연성이 현저하게 감소하는 것으로 나타났으며, I-거더의 휨연성 확보를 위하여 부등간격으로 가로보를 배치하는 방안을 제안하였다. 최종적으로 가로보부등배치가 I-거더의 휨연성에 미치는 영향을 실험적으로 검증하였다.

• 기계저널
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• 제29권3호
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• pp.270-278
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• 1989

최근 탄소성체의 소성불안정 현상과 소성 변형집중화에 의한 연성파괴 거동의 해석에 유력한 수단으로 인식되고 있는 대변형 탄소성유한 요소법의 정식화에 대하여 소개하였다. 또한 이 유한요소법에 의한 각종 소성불안정 현상의 해석에 있어서 구성관계식의 선택은 매우 중요한 의미를 갖고 있어 자주 이용되고 있는 대표적인 구성식의 특성에 대해서 논하였다.

• 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.