• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.715-724
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• 2011

인장구조 시스템에서 구조물의 하중을 지지하는 인장재 사이에 삽입되어 인장력을 조절하는 장치가 턴버클이다. 인장재가 인장구조에서 중요한 부재임에도 불구하고, 현재 인장재에 발생하는 인장력을 경제적이고 간단하게 측정하기 위한 방법이 제안되지 못하였다. 그리하여 인장구조시스템에 작용하는 인장력을 측정하기 위하여 인장력 측정장치를 개발하였다. 본 논문에서는 이론해석과 유한요소해석을 바탕으로 100kN, 200kN, 300kN급 측정한계하중을 가지는 턴버클을 실험하였다. 그 결과 이론적 해석, 유한요소해석, 실험결과는 대체로 일치하는 것으로 나타났다. 또한 유한요소해석에 의한 측정용 턴버클의 극한강도를 조사해보면, 측정한계하중의 5배 이상의 과하중에서도 충분한 안전성을 확보하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 2부
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• pp.634-637
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• 2010

본 논문은 미세구조의 마이크로 액추에이터의 구동해석을 위한 결과로써 3차원 유한요소해석(Finite Element Analysis, FEA)을 이용하여 수행하였다. 마이크로머신과 같은 미소구조물을 해석하는 경우, 컴퓨터의 메인 프로세스에 비해 프리프로세서(pre-processor)의 비중이 높아지고 있어 그 효율화가 가장 중요하다. 수작업에 의존해야 했던 지난날의 요소분할법 기술은 최근에 들어 여러 연구자들에 의해 개발되고 있다. 특히, 복합현상을 다루는 정전 액추에이터에 직접적인 적용에 다소 어려움이 있는데 3차원적인 수치 및 실험평가는 실용적인 문제에서 비추어 볼 때 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 센서로서의 역할을 하는 마이크로 정전 액추에이터의 기본설계를 위한 토대를 구축하고자 3차원적인 FEA 시뮬레이션을 수행하여 미세 회전운동을 분석하였다. 그 결과 설계된 모델에서 먼저 자중해석과 Mode 해석에서 기준치를 모두 만족하였다. 또한 설계된 액추에이터의 형상에 따른 회전자의 변형해석을 수행하여 시작토오크와 탄성한계까지의 위치제어에 필요한 회전각을 구하였으며, 정전장 해석을 통하여 시작토오크는 전압 $V^2$에 비례함을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.660-665
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• 2002

일반적으로 유한요소 모델로부터 구한 해석결과는 대상 구조물의 모드 실험결과와 오차를 보인다. 이러한 오차로 인해서 유한요소 모델의 효용성에 한계가 발생하게 되면, 모델의 신뢰성을 높일 수 있도록 모델을 보정하는 절차가 필요하다. 유한요소 모델 개선은 이러한 오차를 줄이기 위해서 유한요소 모델을 변경하는 체계적인 접근법이다. 유한요소 모델에서 변경할 수 있는 매개변수의 개수는 실험결과의 개수보다 훨씬 많으므로 실험결과와 일치되는 개선된 모델의 수는 무한하다고 할 수 있다. 그러나, 개선된 유한요소 모델이 물리적 타당성을 갖도록 매개변수의 선택과 변경에 제한을 주면 초기 유한요소 모델에 비해서 실험결과와의 오차가 개선된 근사해만 존재하게 된다. 따라서, 모델 개선 과정을 통해서 구한 개선된 모델은 오차의 평가기준 또는 목적함수에 따라서 정해진 다양한 근사해 중 하나이다. 기존의 모델 개선 방법에서는 실험결과와의 오차를 나타내는 단 하나의 평가기준 또는 목적함수를 사용하고 이를 최소화하는 모델을 구한다. 최적화 결과를 얻기 전에는 사용된 평가기준이 타당한지 검토할 수 없으므로 대부분의 경우, 시행착오 방법으로 목적함수를 설정하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다목적 최적화 개념을 이용한 평가기준을 소개하고 특히, 대화식 다목적 최적화 기법을 이용하여 유한요소 모델을 개선한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.29-35
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• 2024

본 연구는 강봉앵커의 프리스트레스 도입 전 수동저항 효과를 확인하기 위한 해석적 연구이다. 영구앵커로 강봉을 사용하는 경우 두부 하중 재하 전에도 비탈면 내 변위 발생 시 강봉, 그라우트, 주변 지반사이 상호작용에 따른 수동저항효과로 변위가 억제된다. 이에 실제 강봉앵커가 적용된 현장을 대상으로 한계평형해석 및 유한요소해석을 이용하여 파괴면의 형상 및 안전율 변화를 검토하였다. 검토결과, 강봉앵커가 보강된 비탈면의 안전율은 유한요소해석결과 2.02이며, 한계평형해석결과 2.14에 비해 약 5.9% 작게 발생하였고 활동면의 위치도 더 깊게 발생하였다. 이는 보강 전 비탈면에 비해 안전율이 한계평형해석은 163%, 유한요소법은 153% 증가된 것이다. 또한, 최대발생 변위는 비탈면 내 하부 무보강구간에서 발생하였으며, 강봉앵커가 설치된 위치에서는 변위가 42~83% 감소되는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.37-51
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• 2019

본 연구는 사질토 지반에서 수행되는 콘관입시험의 수치적 모사에 초점을 맞추고 있다. 지반은 한계상태 토질역학을 바탕으로 수정된 한계상태 Mohr Coulomb 소성 모델로 모사하였다. 한계상태 Mohr Coulomb 모델에서 팽창각은 상수가 아닌 현재상태와 한계상태 사이의 위상차의 함수로 표현된다. 수치적으로 콘관입시험은 대변위 해석을 요구하며, 이를 Lagrangian 유한요소법으로 해석하기 위해 관입 유도체 개념을 적용한 축대칭 조건 유한요소법을 이용하였다. 캘리브레이션 챔버에서 수행된 콘관입시험을 한계상태 Mohr Coulomb 모델을 이용하여 본 논문에서 제안된 유한 해석 기법을 적용한 결과, 실험 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.53-58
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• 2017

본 연구에서는 ABAQUS(2014)를 이용한 다공질 매체의 혼합유한요소해석에서 요소 간의 분리를 모사할 수 있는 방법을 제안한다. ABAQUS에서는 변위과 간극수압(u-p모델)의 자유도를 갖는 혼합유한요소의 분리를 standard(implicit) 버전 상에서 cohesive element와 함께 해석을 제안하지만, 요소 간의 이탈, 강체운동, 접촉 등과 같은 분리현상에 대해서는 경계조건 문제로 수치 해석상 한계가 있다. ABAQUS-explicit 해석에서는 경계조건 문제에 대해 자유롭지만 지금까지의 혼합요소 간의 분리를 제공하고 있지 않다. 그러므로, 본 연구에서는 ABAQUS-explicit 상에서 u-p 모델에 대한 분리를 모사할 수 있는 새로운 접근방법이 제안된다. VUMAT 서브루틴을 통하여 구성모델이 적용되고, 간극수압 변화에 따른 요소의 분리 조건을 판단한다. 그리고 VDISP 서브루틴을 통하여 요소의 분리를 발생시킨다. 이렇게 제안된 알고리즘은 간단한 2차원 다공질 매체 예제를 통하여 구현된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.1-8
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• 2023

회전익 항공기의 동력전달축은 경량화를 위하여 중공축을 적용하였으며 선형탄성 파괴역학을 이용해 균열 전파 거동을 예측할 수 있다. 본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 원주방향 관통형 균열을 가지는 중공축의 균열성장수명을 예측하였다. 비틀림을 부여하고 균열을 고려한 요소를 형성하여 2차원 유한요소모델을 생성하였다. 초기 균열 길이를 정의하고 균열 길이를 증가시켜 유한요소해석을 수행해 균열 선단의 응력확대계수를 도출하였다. 응력확대계수가 중공축을 구성하는 재료의 파괴인성을 초과하기 직전의 길이를 한계 균열 길이로 정의한다. 응력확대계수 핸드북을 통해 응력확대계수를 계산하여 한계 균열 길이를 도출하고 균열성장속도식을 수치적분하여 각각의 균열성장수명을 비교해 제안한 유한요소해석 기법을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권5호
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• pp.505-511
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• 2006

In the present paper, approximate plastic limit load solutions fur pipe bends under combined internal pressure and bending are obtained from detailed three-dimensional (3-D) FE limit analyses based on elastic-perfectly plastic materials with the small geometry change option. The present FE results show that existing limit load solutions for pipe bends are lower bounds but can be very different from the present FE results in some cases, particularly for bending. Accordingly closed-form approximations are proposed for pipe bends under combined pressure and in-plane bending based on the present FE results. The proposed limit load solutions would be a basis of defective pipe bends and be useful to estimate non-linear fracture mechanics parameters based on the reference stress approach.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.401-402
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• 2006

In the present paper, approximate plastic limit load solutions for pipe bends under combined internal pressure and bending are obtained from detailed three-dimensional (3-D) FE limit analyses based on elastic-perfectly plastic materials with the small geometry change option. The present FE results show that existing limit load solutions for pipe bends are lower bounds but can be very different from the present FE results in some cases, particularly for bending. Accordingly closed-form approximations are proposed for pipe bends under combined pressure and in-plane bending based on the present FE results. The proposed limit load solutions would be a basis of defective pipe bends and be useful to estimate non-linear fracture mechanics parameters based on the reference stress approach.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.19-26
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• 2010

본 논문에서는 유한요소 해석을 통해 용접부 중앙에 원주방향균열이 있는 배관에 대한 강도불일치 한계하중 해석 및 파괴역학 해석을 수행하였다. 강도불일치 한계하중식을 제시하기 위해 강도불일치 비, 용접부 폭, 균열 길이 및 배관 반경비에 대한 체계적인 변수 해석을 수행하였으며 참조응력법을 바탕으로 스테인리스강 및 페리틱 강에 대한 J-적분 계산을 수행하였다. 본 연구에서 제시한 강도불일치 한계하중을 사용하여 참조응력을 정의할 때, 보다 정확한 J-적분 결과를 얻을 수 있었다.