• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.39-45
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• 2002

본 논문에서는 복합재의 3차원 경화 수치모사를 위해 유한요소 정식과정을 제시하였다. 이 정식을 기초로 하여 유한요소 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램을 검증하기 위해 참고문헌에 제시된 수치예제에 대한 해석을 수행하였다. 본 논문에서의 경화 수치모사결과가 측정된 경화온도와 잘 일치하였다. 본 3차원 경화 수치모사에서는 1, 2차원 해석과는 달리 복합재 구조물의 임의 지점에서의 수치모사 결과분석이 가능하다. 개발된 유한요소 프로그램을 이용하면 불규칙한 형상을 가진 복합재 구조물과 일정하지 않은 오토클레이브 내부 온도분포 하에서의 경화 수치모사를 할 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.375-378
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• 2009

본 논문에서는 API X80 강의 대변형 비선형 거동을 모사하기 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 고강도 강재의 거동을 모사하기 위해 GTN(Gurson-Tvergaad-Needleman) 모델을 사용하였으며, 비선형 해석을 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS와 User Subroutine의 사용자 재료모델(UMAT)을 연계하여 사용하였다. 해석결과와 인장실험의 결과와의 비교를 통해 GTN 모델에서 사용되는 재료모델 상수를 도출하였고, 도출된 값들은 개발된 사용자 재료모델과 함께 API X80 강의 각종 실험을 모사하고 대변형 상황의 강재 파이프의 거동을 분석하는데 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.613-616
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• 2010

본 논문에서는 라인파이프 강관의 압축-휨 좌굴 성능 평가 기법을 개발하기 위해 비선형 유한요소해석을 사용하였다. 고강도 강재의 연성거동을 모사하기 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS의 사용자 재료모델을 사용하여 GTN(Gurson-Tvergaad-Needleman) 모델을 작성하였다. 실험결과와의 비교를 통해 재료모델상수를 결정하였으며 압축-휨 좌굴 실험의 모사에 사용하였다. 압축-휨 좌굴 성능 평가는 비선형 유한요소해석의 결과로부터 얻어진 한계압축변형률과 최대휨모멘트를 기준으로 수행될 수 있다. 개발된 성능 평가 기법은 고강도 강재를 이용한 라인파이프의 설계 시 대변형 거동 분석에 유용하게 사용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.727-734
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• 2014

본 논문은 유한요소 기반 다중스케일 연성파손모사 기법을 이용하여 결함이 존재하는 실배관의 파괴거동을 예측한다. 수정응력 파괴변형률 모델을 손상기준으로 선정하고 유한요소 손상해석을 통해 균열진전을 모사한다. 기준식의 결정에는 인장시험과 파괴인성시험 결과만이 요구되며 온도 $288^{\circ}C$ SA333 Gr. 6 탄소강에 적용하여 결과를 제시하였다. 요소크기-의존성 임계손상모델을 도입하여 손상해석의 수치해석적인 불안정성을 개선하였다. 본 연구에서 제안하는 가상시험법의 검증을 위해 미국 바텔 연구소에서 수행한 실배관 실험결과와 예측결과를 비교한다.

• 터널과지하공간
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• 제14권6호
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• pp.411-422
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• 2004

폐광지역에서 흔히 발생하는 싱크홀 형태의 지반침하는 인근 지역 주민의 안전은 물론, 지상구조물에 심각한 위해 요소로 작용할 수 있다. 본 연구에서는, 이러한 싱크홀의 발생양상을 수치해석적으로 규명하기 위해, 아주 특별한 형태의 유한요소해석을 실시하였다. 특히, 갱도 천반의 붕락에 의해 야기되는 공간이나, 파쇄된 암반이 쌓여서 이루는 폐석더미 등 기존의 수치해석기법으로서는 쉽사리 표현할 수 없었던 현실적인 문제들을 수치적으로 모사하기 위해 active-passive-active 유한요소를 사용하였다. Active 요소 즉 고체 요소는 싱크홀이 형성되는 영역 내에서 인장파괴 기준식을 만족하게 되면 passive 요소 즉 공간 요소로 전환될 수 있다. 싱크홀이 완전히 형성되게 되면 이들 passive요소들은 다시 active요소로 바뀌면서 폐석더미를 수치적으로 모사할 수 있게 된다. 채굴적의 폭, 심도, 천반의 상태 및 붕락 암반의 부피팽창율 등이 싱크홀에 미치는 영향을 검토하기 위해 여러 가지 조건에 의한 유한요소모델이 해석되었다. 본 연구는, 이와 같이 싱크홀이 발생하는 과정이나 천반이 붕락하는 현상 등을 해석하기 위해 수치해석상에서 active-passive-active유한요소들이 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.11-21
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• 2019

본 연구에서는 말뚝의 인발저항에 대한 합리적 평가를 위하여, 다양한 지반 조건(상대밀도, 세립분 함유율)에서 말뚝의 인발거동 모사에 대한 유한요소해석의 적용성을 평가하였다. 즉, 기존의 실내모형실험 결과(You et al., 2018)를 대상으로 동일한 조건에서의 유한요소해석을 실시하였고, 유한요소해석에 이용된 해석모델의 신뢰성을 검증하였다. 또한 수치해석을 활용한 말뚝의 인발거동 모사에 대한 적정성을 평가하였다. 그 결과, 가상지반이 적용된 축대칭 해석을 이용하여 말뚝의 주면마찰력을 평가할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 다양한 지반 조건에 대하여 말뚝-지반 경계면의 전단저항 특성을 반영할 수 있는 축대칭 해석은 말뚝의 합리적인 인발거동 모사가 가능한 해석방법으로 활용이 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구를 통하여 제안된 해석모델은 말뚝의 응력-변형 관계를 통한 인발거동을 적절하게 모사할 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.199-206
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• 2018

범용유한요소프로그램인 Abaqus의 확장유한요소법(XFEM)의 사용성 검증을 위하여 2차원 모델에 적용하여 수치해석을 수행하였다. 기존의 연구에 많이 사용되었던 응집요소(cohesive element) 모델은 균열 경로를 예측하고 요소를 삽입하여야 하는 단점 때문에 실제 균열을 모사하는데 한계가 있다. 이러한 이유로 응력의 방향성 및 특이성을 바탕으로 균열의 경로를 예측하는 확장유한요소법(XFEM)이 균열 해석에 있어서 더 발전된 방법으로 이용되어 왔다. 이번 연구에서는 균열의 경로가 자명한 2차원 모델에 사용하여 응집요소해석과 XFEM에 응집요소의 물성을 적용한 해석을 비교하고 XFEM 적용의 타당성을 확인하였다. 수치해석으로 균열 발생 직전의 응력분포 및 응력 특이성을 확인하고 실제 균열 발생경로와의 비교를 한다. 본 연구를 바탕으로 몇 가지의 한계를 극복하면 실제 복잡한 모델의 실제 균열진전해석을 수행하여 균열을 모사할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.79-85
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• 2000

본 논문에서는 사질토 지반에 일정기간 계속하여 증가되는 단계별 하중이 작용할 때 발생할수 있는 지반의 밀도화 현상을 hyperbolic model의 매개변수 변화를 고려한 방법으로 유한요소법에 의한 수치적 침하해석에 반영해 주었다. 이를 위해 사질토의 상대밀도별 삼축압축실험을 실시하여 매개변수를 산정하였으며, 이를 토대로 각각의 상대밀도의 변화에 따른 매개변수값을 Lagrange의 다항식 수치보간법으로 프로그램에 반영하였다. 또한 유한요소프로그램 내에서 요소의 체적을 계산하고 체적의 변화를 상대밀도 개념으로 접근함으로서 지반의 밀도화를 프로그램내에서 모사할수 있도록 하였다. 본 연구에서 개발한 해석 프로그램에 의한 지반의 밀도화현상의 모사 결과를 실내 모형기초재하실험에 의하여 비교 분석해 본 결과 기존의 해석 보다 향상된 결과를 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.29-29
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• 1997

각광 받는 구조재료인 섬유강화 복합적층재에 대한 기계적 체결 거동은 본질적인 재료의 이방성에 의해서 파단강도가 파단 모우드와 매우 밀접한 관련을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 복합적층판 체결부의 정밀 구조 설계에서는 단순화에 따른 오차를 줄이고 정밀해에 의한 설계 및 해석이 요청된다. 특히, 층간응력 성분을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층 판의 기계적 체결부 해석이나 실제 구조물의 체결부에서 발생하는 굽힘이나 비틀림과 같은 하중 상태를 묘사하기 위해서도 정밀한 3차원 응력 해석은 필요하다. 하지만, 지금까지 기계적 체결부의 거동에 관한 연구는 층간응력 성분들을 어느정도 무시할 수 있는 얇은 평판에 대한 2차원 응력해석에 주로 국한되어 왔으며, 일부 수행된 체결부에 대한 3차원 응력 해석의 경우 여러 단점을 갖는 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 해석이 수행되었을 뿐이다.본 연구는 층간응력 성분들을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층판의 기계적 체결부 해석에 지금까지 사용되어온 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 방법이 갖는 단점들을 개선한 Layerwise 유한요소법을 이용하여 3차원 응력해석을 수행하였다. 특히, 선형상보성원리에 근거한 최적설계 기법을 응용하여, 기계적 체결시 핀과 적층판의 홀 사이에 발생하는 하중 전달 과정을 모사하고, 접촉력에 의한 홀 주위의 복잡하고 국부적인 응력 집중현상을 규명하여본다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4C호
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• pp.159-167
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• 2012

본 연구는 실내 모형말뚝 재하실험과 유한요소해석을 통해 모형말뚝 선단부 주변 흙의 변형률 거동을 비교 분석하였다. 모형말뚝의 하중을 모사하기 위해 LCM(load control method) 기법과 DCM(displacement control method) 기법을 소개하고, 이 중 수치해석에 타당한 기법을 제안하였다. 유한요소해석에 있어서 말뚝의 미끄럼 거동을 모사하기 위해 기존과는 달리 두 가지 경계면 요소를 사용하여 모형실험 결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 비연관 흐름의 정도(degree of non-associated flow)가 수치해석 값 수렴에 중요한 요소임을 알 수 있었다. 또한 수치해석에 있어 대칭인 최대전단변형률 분포를 얻기 위해서는 새로이 개선된 유한요소망(finite element mesh)의 도입이 필요함을 알 수 있었다.