• 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.

• Composites Research
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• 제25권1호
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• pp.1-8
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• 2012

본 논문에서는 다공성 복합재료의 열탄성 거동 예측을 위하여 미시역학적 유한요소 해석을 통해 기공 탄성 인자를 측정하였다. 먼저 기공 압력에 의한 복합재료의 응력 및 변형 상태를 기술하기 위해서 구성 방정식에 기공 탄성 인자를 도입하였다. 기공 탄성 인자의 산출에 필요한 기공 압력에 의한 팽창 변형도와 기공 형성에 따른 균질화 탄성 계수의 저하를 측정하였다. 기공의 형상, 크기, 배열 형태에 따른 이차원 대표 체적 요소의 모델링과 유한요소 해석을 수행하였다. 기공도, 재료 이 방성이 기공 탄성 인자에 미치는 영향과 기공 압력에 따른 변형 에너지 밀도 분포를 살펴보았다. 또한, 측정된 기공 탄성 인자의 유용성을 검토하기 위하여 탄소/페놀릭 복합재료의 열탄성 거동을 예측하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.637-644
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• 2001

본 논문에서는 콘크리트 댐체의 균열 발생 및 진전해석을 포함하는 비선형 지진해석에서 유한요소망 의존성을 제거시키고 안정적인 해를 얻기 위하여 균열모형으로 사용되는 소성손상모형 및 손상역학모형을 duvaut-lions모형에 기초한 점소성모형으로 정규화하는 방법을 기술하였다. 제안된 방법으로 정규화된 소성손상모형과 그렇지 않은 소성손상모형를 이용하여 지진하중을 받는 콘크리트 댐체의 동적 손상해석을 수행하여 여러 형태의 유한요소망이 해석결과에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과로부터 정규화한 소성손상모형은 유한요소망의 크기 및 배열에 영향을 크게 받지 않고 객관적이며 안정적인 해를 계산하는 반면, 정규화되지 않은 균열모형은 요소망에 의존적인 불안정한 결과를 산출함을 관찰할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.527-531
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• 2005

지진해일파는 풍파에 비해 파장이 매우 길어 장파로 간주되지만 조석에 비하면 파장이 짧아 상대적으로 분산성이 강하므로, 먼거리를 전파하는 경우에는 분산성을 고려하여 해석하여야 한다. 특히 동해에서 발생하는 지진해일의 경우 파원이 작고 수심이 깊어 단주기파 성분이 강하므로 그 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 지진해일 수치모의시 임의로 구성된 유한요소망과 양해법을 사용하면서도 복잡한 Boussinesq 방정식 대신 간단한 Boussinesq-type의 파동방정식을 사용하면서도 물리적 분산효과를 정도 높게 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 이용한 2차원 유한요소모형을 개발하여 가상진원에 의해 발생된 2차원 지진해일 전파에 대하여 수치모의한 결과, 요소크기와 시간간격이 고정되었음에도 불구하고 다양한 수심에 대해 선형 Boussinesq 방정식의 해석해와 매우 잘 일치하는 좋은 결과를 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.165-172
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• 2003

본 연구에서는 축대칭 쉘구조물의 정동적해석을 효과적으로 수행할 수 있는 새로운 유한요소를 제안하였다. 본 유한요소는 축대칭 쉘의 전단변형률을 고려하였으며, 쉘의 경계에서 기술할 수 있는 변수들만으로 표현되는 효율적인 형태의 수정된 혼합 변분이론에 바탕하여 유한요소정식화를 수행하였다. 또한, 변위장에 대해 무절점 자유도를 추가적으로 도입하여 요소의 수치적 성능을 크게 향상시켰다 계산의 효율성을 위해, 요소정식화의 최종단계에서 정치조건으로부터 응력매개변수들을 제거하고, 동적축약을 통하여 무절점 자유도 성분들 또한 최종적인 유한요소방정식에서 제거되어짐으로써, 일반적인 변위기저 요소와 같은 크기의 유한요소방정식을 얻을 수 있다. 몇 가지 수치예제들에 대한 해석을 통하여, 무절점 자유도와 변위장에 일치하는 적절한 응력매개변수를 가지는 제안된 혼합 축대칭 쉘요소가 정동적해석에서 대단히 정확하고 효율적임을 확인할 수 있었다

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권8호
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• pp.693-701
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• 2016

본 논문에서는 파괴역학적 방법으로 노치 결함을 평가해 보았다. 인장 하중과 굽힘하중이 작용하는 중앙 균열, 모서리 균열 평판 구조물을 바탕으로 노치 크기를 달리하며 한계하중 및 에너지해방률을 유한요소 해석의 J-적분으로 도출하였다. 노치의 반경이 커짐에 따라 한계하중은 큰 변화가 없었으며, 에너지해방률는 커지는 양상을 보였다. 노치 반경에 따른 재료 파괴인성($J_{IC}$)측정을 위해 실험을 대신한 유한요소 연성파손 모사기법을 사용하였다. 그 결과 노치 크기 증가에 따른 에너지해방률 증가량 대비 파괴인성($J_{IC}$) 증가량이 더욱 큰 양상을 보였다. 이런 결과를 통해 노치 반경이 커질수록 균열 진전에 대한 저항성이 커진다는 사실을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제13권3호
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• pp.7-13
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• 1993

AISI 4130 금속재를 사용한 균열 컴팩터 인장시편의 파괴거동이 음향방출(AE) 및 초음파 C-scan을 이용하여 조사되었다. 모든 시편들을 특정 수준의 하중까지 증가시키면서, 크랙 개구변위 (COD)와 더불어 여러가지의 음향방출 인자들을 얻었다. 크랙 선단의 크랙 개구변위와 손상(소성)역을 계산하기 위하여 탄소성 유한요소 해석이 수행되었다. 펄스-반사, 침수형으로한 초음파 C-scan은 손상역 크기와 상사시키기 위하여 행해졌다. 유한요소 해석 결과와 측정된 크랙개구변위는 만족할 정도로 일치하였다. 음향방출 결과에서, 시험시편들은 연성거동을 나타내었다. 총 사상수대 크랙 개구변위의 기울기는 크랙 개시점을 결정하는 데에 유용하였다. 예비 시험적인 C-scan 화상은 손상역의 초음파 진폭변화를 보여주었고, 손상역의 형상 및 크기가 유한요소 결과와 정성적으로 부합되었다. 손상역 크기에 관한 추가적인 연구가 요약되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.411-421
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• 2002

초음파의 전파와 결함에 의한 산란장의 정확한 해석은 초음파 비파괴평가에서 중요한 역할을 한다. 수치해석 법은 매개변수에 대한 연구를 간단하고 값싸게 할 수 있으므로 결함 탐지 확률을 높이고 결과적으로 검사의 신뢰도를 개선시키는데 도움이 된다. 본 연구에서는 초음파 전파와 산란장의 계산을 위하여 유한요소법(finite element method)을 사용하였으며, 대표적인 몇 가지 문제에 대하여 시뮬레이션을 실시하여 해석의 타당성을 검증하였다. 상용 FEM 프로그램을 이용하여 안정적인 수치해를 얻기 위한 유한요소 격자 크기와 시간 근사 스텝을 먼저 결정하였다. 2-D 등방성 및 이방성 재료에서의 전파와 산란 문제를 다루었으며, 이론적 정해 또는 실험 결과가 알려진 문제를 선정하여 FEM 해석 결과와 비교, 분석하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.62-73
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• 2001

구조물의 진동인텐시티를 파악하면 진동에너지 전달경로와 소산기구 및 주된 기진원의 위치 등을 규명할 수 있어 구조물 진동의 효율적 저감 대책을 수립할 수 있다. 본 연구에서는 선박, 해양구조물 등과 같은 대형 복잡한 구조물의 진동인텐시티를 유한요소법으로 해석할 경우 적정한 모델링 기법을 마련하고자 선체의 기본 부재인 평판과 보강판에 대해 유한요소 모델링을 달리 하면서 진동인텐시티 해석을 수행하고, 그 결과를 고전적 근사해법인 assumed mode method에 의한 결과와 비교 검토하였다. 이로부터 유한요소법을 이용하여 판 구조물의 진동인텐시티 크기 및 방향을 정확하게 산정하기 위해서는 고유진동 또는 강제진동 해석의 경우보다 세밀한 유한요소 모델링이 요구되지만 진동에너지 전달경로 규명 등을 위한 정성적 해석은 강제진동해석을 정확하게 할 수 있는 정도의 유한요소 모델로도 가능함을 확인하였다. 아울러, 두께가 다른 평판 구조물, L-자형 판 구조물 및 3차원 box-girder에 대한 진동인텐시티 해석을 수행하여 다양한 선체 국부 구조물에 있어서의 진동에너지 전달 현상을 고찰하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권1호
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• pp.75-82
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• 1992

h-version 유한요소에서 평활 곡선경계는 충분한 갯수의 직선경계에 의해 근사될 수 있다. 그러나, 일반적으로 곡선경계가 충분하지 않은 갯수의 직선변을 갖는 다각형요소, 또는 곡선요소등에 의한 사상이 정확하지 않을 경우 해가 수렴되지 않을 뿐만아니라 특히, 곡면에 수직방향의 응력은 다른 방향의 응력요소에 비해 수렴속도가 늦거나 틀린 해를 보여준다. 한편, p-version 유한요소는 사용되는 요소의 크기가 클 뿐아니라 변형되는 정도가 크므로 이러한 이산오차를 피하기 위해 초유한 보간기법에 제안되어 정확한 사상을 하게 된다. 본 연구에서는 직선경계는 물론 곡선경계에 초유한 사상을 h-version과 p-version에 적용하는 방법과 이에 필요한 초유한 보간자를 유도하여 세 문제의 예제를 통해 그 적용성과 우월성을 보이고자 한다.