• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.

• 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.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.523-533
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• 2011

최근에 구조물의 대형화와 단면성능의 구조적 장점 때문에 원형강관의 사용이 증가하고 있다. 그러나 원형강관의 사용이 증가함에도 불구하고 국내에서는 이에 대한 연구가 매우 미흡한 실정이다. 원형강관-거셋플레이트 접합부의 극한강도의 판단은 매우 복잡한 국부변형과, 실험 및 유한요소해석 결과의 하중변위곡선 상에서 최대강도가 일관성 있게 나타나지 않기 때문에 간단하지가 않다. 따라서 본 연구에서는 실험과 유한요소해석을 바탕으로 극한변형에 의한 극한내력을 도출하고 기존 접합부 내력식과 비교하여 거셋플레이트-원형강관 접합부에 적합한 내력식을 제안하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.121-129
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• 2003

층상점토지반의 극한지지력에 대하여 수치해석적 방법을 이용하여 거친 띠기초, 미끈한 띠기초에 대하여 해석을 수행하였다. 유한요소법과 유한차분법(FLAC)을 사용하여 층상점토 기초지반의 파괴거동 및 전반적인 하중-변위관계, 극한지지력에 대하여 수치해석적 방법으로 검토하였다. 해석된 결과를 분석하여보면, 이러한 수치해석적 방법을 통해서 층상점토 지반의 극한지지력, 진행성 파괴거동을 충분히 검토할 수 있음을 보여주었다. 그러나 정도가 높은 해석결과를 얻기 위해서는 수치해석에 큰 영향을 미치는 조절요인(항복함수선택, 해석증분수)과 두 가지 이상의 수치해석적 방법에 의하여 해석결과를 비교 분석하는 것이 필요하다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(4)
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• pp.215-222
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• 1996

원전 격납구조물의 구조해석에 대한 대부분의 연구에서 격납구조물을 축대칭으로 모델하고 있다. 따라서 격납구조물에 배근된 강재도 축대칭으로 가정하는 것이 일반 적이며, 유한요소모델 구성시 강재는 2절점 트러스나 1절점 링 트러스요소에 의해서 모델한다. 이때 유효철근비는 트러스요소의 단면적에 의해서 표현되며, 원통형 벽체에서는 높이에 따라 배근된 강재량이 일정하므로 실제와 근접한 모델이 가능하다. 그러나, 상부돔의 축대칭모델시 돔의 자오선 방향으로 규정된 강재량이 일정치 않고, 변화하게 된다. 기존에 연구에서는 이러한 강재량의 변화를 고려하지 못하고 반경방향으로 일정한 것으로 가정하여 구조해석을 수행하여 왔다. 이와같은 모델상의 제약으로 인해서 철근이나 텐던의 조기항복, 돔 정상부 부근에서의 부 정확한 변형특성을 보이고 있다. 본 연구에서는 실제 규정된 강재량을 유한요소모델에 반영하기 위해 정점부에서 자오선 방향으로 변화되는 강재량을 모델할 수 있는 기법에 대해서 연구하였으며, 연구결과를 바탕으로 격납구조물의 극한 내압해석을 수행하여 기존 모델방법에 의한 해석결과와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.1-14
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• 1999

선형탄성이론을 기초로 한 구조해석의 경우 사용하중상태에서의 변형과 응력은 만족할 만한 결과를 나타내지만, 항복후의 처짐과 파괴시의 극한하중 산정의 정확한 해석이 불가능하다. 평판의 극한해석시, 상한계 이론을 바탕으로 한 항복선 이론이 널리 사용되고 있으나 이론적으로 평판의 강도를 과대평가하게 된다. 그러므로, 임의의 하중조건과 경계조건에 대한 비선형 거동과 극한내하력을 산정할 수 있는 해석기법이 필요하다. 평판의 정확한 극한하중을 위해 p-Version 유한요소법을 제안하며, p-Version의 해석치를 범용 구조해석 프로그램인 ADINA의 결과와 문헌의 이론치와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.577-585
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• 2009

이 논문은 원전 격납건물의 극한내압능력 평가와 비선형해석을 수행하기 위하여 개발된 해석프로그램인 9절점 퇴화 쉘 유한요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 구조물에서 발생하는 횡전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였다. 콘크리트의 재료모델은 등가응력-등가변형률의 관계를 이용하여 콘크리트의 응력과 변형률의 수준을 결정하고, 콘크리트에 균열이 발생하면 부착응력을 고려하는 인장강성모델과 균열면에서의 전단전달 메카니즘 그리고 균열면에서 압축강도 감소모델 등으로 재료적 거동을 나타내었다. 또한 균열발생기준으로 압축-인장영역에는 Niwa가 제안한 응력포락선을 도입하였고, 인장-인장영역에는 Aoyagi-Yamada가 제안한 응력포락선을 사용하였다. 개발된 프로그램의 성능은 다양한 수치예제를 통하여 검증하였다. 검증예제 결과로부터 개발된 쉘 유한요소를 이용한 해석결과는 실험결과 또는 다른 해석결과와 유사한 결과를 도출하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.439-447
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• 2005

아치 리브가 수직 하중을 받는 경우, 예기치 않게 면내 방향으로 좌굴이 발생될 수 있다. 따라서 설계자는 아치 리브의 면내 안정성을 설계 시 반드시 고려해야 한다. 본 논문에서는 유한 요소 해석을 통하여 수직 등분포 하중을 받는 고정지점 포물선 아치 리브의 탄성, 비탄성 면내 좌굴 강도를 연구하였다. 본 연구에서 사용된 아치 리브의 스냅-스루 현상과 비탄성 거동을 모사하기 위한 유한 요소 해석 모델은 기존 연구자들의 실험 결과를 이용하여 검증되었다. 또한 아치 리브의 면내 극한 강도를 결정하기 위하여 대변형과 재료의 비탄성, 잔류응력을 고려하였으며, 마지막으로 유한 요소 해석의 결과를 EC3 설계기준과 비교, 분석 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.197-208
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• 2000

최 등/sup 1)/은 total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰다. 또한 등매개 쉘 유한요소의 단점인 전단구속 현상과 제로 에너지 모드가 발생하는 문제를 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 보강된 판 및 쉘 구조의 비선형 해석법을 개발하였다. 본 연구에서는 잔류응력을 고려한 쉘구조의 극한강도 해석을 수행하기 위하여, 대변형거동과 함께 소성붕괴거동을 추적할 수 있는 알고리즘을 제시한다. 잔류응력을 고려한 증분평형방정식에 return mapping algorithm을 이용한 탄소성 해석법을 결합시켜서 보강된 판 및 쉘구조의 극한거동을 파악한다. 수치해석 예제를 통하여 본 연구에서 제시된 유한요소 및 비선형 해석 알고리즘에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.