• 제목/요약/키워드: 유한요소 한계해석

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Analysis of Natural Frequency Change of Foundation Scour Imitation Pier Using FEM (유한요소해석을 이용한 기초세굴모의 교각의 고유진동수 변화분석)

  • Chang, Sung-Hee;Park, Byung-Cheol;Lim, Jong-Hyuk
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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    • pp.183-186
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    • 2010
  • 교각에서의 기초세굴 단계 및 상부구조물의 영향에 따른 진동특성을 파악하기 위해 교각 시험체를 이용하여 충격진동실험과 Midas FEA ver.2.0를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 기초세굴 모의는 교각시험체 기초 주위의 지반을 단계별로 굴착하였으며, 상부구조물의 영향은 철근콘크리트 블록을 제작하여 교각 시험체 위에 재하하였다. 충격진동실험과 수치해석결과, 강성이 작아지거나 질량이 커질수록 1차 모드 고유진동수도 작아지는 등 유사한 경향을 나타내었다. 대체적으로 충격진동실험으로 구한 1차모드 고유진동수는 수치해석으로 구한 값보다 작은 경향을 나타내었으며, 이는 지반의 강성변화를 수치해석 모델에서 연속적으로 반영하지 못하는 한계로 인해 발생한 오차로 판단된다. 따라서 1차 모드 고유진동수의 변화를 이용한 교각 세굴 건전성 평가를 위한 유한요소해석을 위해서는 지반물성을 보다 잘 모의할 수 있는 기법의 개발이 필요하였다.

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Behavior of Geotextile Tube by Plane Strain Analysis and 3-Dimensional Finite Element Method (평면변형해석과 3-D FEM 기법을 통한 지오텍스타일 튜브의 거동해석)

  • 신은철;오영인
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • 제19권5호
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    • pp.233-241
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    • 2003
  • Geotextile tube is hydraulically filled with dredged materials and has been applied to coastal protection and scour protection, dewatering method of slurry, and isolation of contaminated material. Recently, geotextile tube technology is no longer alternative construction technique but suitable desired solution. In this paper, the numerical analysis was performed to investigate the behavior of geotextile tube with various properties of geotextile sheet and hydraulic pumping conditions. Numerical analysis was executed to compare with the results from the large-scale field model tests, and also with those of plane strain analysis and 3-D FEM analysis. A geotextile tube was modeled using the commercial finite element analysis program ABAQUS and the one-quarter of tube was modeled. Behavior of geotextile tube during the hydraulic pumping procedure was analyzed by comparing the large-scale field model test and numerical analysis. The shape variation and maximum tube height between the numerical analysis results and large-scale filed test results are turned out to be in a good agreement.

Inverse Estimation of Fatigue Life Parameter based on Bayesian Approach (베이지안 접근법을 이용한 피로수명 파라미터의 역 추정)

  • Heo, Chan-Young;An, Da-Wn;Choi, Joo-Ho;Jeon, Jeong-Il
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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    • pp.620-623
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    • 2010
  • 구조요소의 설계에서 유한요소해석은 매우 효과적인 방법이며 정확한 해석 기술을 요구한다. 그러나 제조 공정이나 환경에 따라 달라지는 재료 물성이나 불확실성을 내포하는 피로 물성을 확정적인 값으로 이용하는 등 입력 변수의 부정확한 정보로 인해 유한요소해석 결과를 신뢰하지 못하는 경우가 자주 발생한다. 실제 시험을 통해 설계의 결과를 예측하는 것은 경제적인 측면과 시간소요 면에서 한계가 따르기에 신뢰할 수 있는 유한요소해석 방법이 요구된다. 본 연구에서는 고주기의 피로 해석을 위해 유한요소해석을 이용하여 스프링의 응력-수명(S-N) 파라미터를 역 추정하고 수명을 예측해 보았다. 이를 위해 실제 산업현장에서 쓰이는 자동차 서스펜션 코일 스프링을 예제로 사용하였다. 시험 모델에 대해 불확실성을 고려한 베이지안 접근법을 이용하여 입력변수의 파라미터를 역 추정하였으며, 마코프체인몬테카를로(Markov Chain Monte Carlo) 기법을 이용하여 얻어진 피로 물성 파라미터의 샘플 데이터를 이용해서 유한요소해석을 실시하고 신뢰수준 내에서 새로운 구조요소의 피로수명을 예측하였다.

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Constitutive Models for Decomposed Granite Soil and Their Application to Tunnelling Problem (화강토의 구성방정식 및 터널 해석에의 적용)

  • ;D. M. Potts
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • 제17권1호
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    • pp.131-139
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    • 2001
  • 화강토와 관련된 지반문제의 거동예측을 위한 수치해석의 적용이 양적인 면에서는 많이 확대되어왔지만 해석결과에 지대한 영향을 미치는 구성방정식 등 수치해석 모델링을 개선하고자 하는 노력은 부족하였다. 화강토 거동의 특징은 내재적 결합력으로 인한 구조화의 거동을 나타내는 것이며, 항복면이 평균유효응력 축에 대칭이고 Non-associated 소성거동을 보인다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 화강토 거동을 표현하기 위하여 일반화된 한계상태모델을 도입하고, 이를 화강토의 경화거동 모델링이 가능하도록 확장하였다. 제안된 모델을 이용한 삼축시험의 유한요소 시뮬레이션 결과는 측정결과와 좋은 일치를 보였다. 화강토 지반내 터널에 대한 유한요소해석을 수행한 결과, 비선형 탄성모델과 조합된 확장된 한계상태모델이 현장계측결과와 잘 일치하는 결과를 주었다.

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Plastic Limit Loads for Through-Wall Cracked Pipes Using 3-D Finite Element Limit Analyses (3차원 유한요소 한계해석을 이용한 관통균열 배관의 소성한계하중)

  • Huh Nam-Su;Kim Young-Jin
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • 제30권5호
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    • pp.568-575
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    • 2006
  • The present paper provides plastic limit load solutions of axial and circumferential through-wall cracked pipes based on detailed three-dimensional (3-D) finite element (FE) limit analysis using elastic-perfectly-plastic behavior. As a loading condition, axial tension, global bending moment, internal pressure, combined tension and bending and combined internal pressure and bending are considered for circumferential through-wall cracked pipes, while only internal pressure is considered for axial through-wall cracked pipes. Especially, more emphasis is given for through-wall cracked pipes subject to combined loading. Comparisons with existing solutions show a large discrepancy in short through-wall crack (both axial and circumferential) for internal pressure. In the case of combined loading, the FE limit analyses results show thickness effect on limit load solutions. Furthermore, the plastic limit load solution for circumferential through-wall cracked pipes under bending is applied to derive plastic $\eta\;and\;{\gamma}$-factor of testing circumferential through-wall cracked pipes to estimate fracture toughness. Being based on detailed 3-D FE limit analysis, the present solutions are believed to be meaningful fur structural integrity assessment of through-wall cracked pipes.

Stress Analysis of the Blade Joint for a Small Wind Turbine (소형풍력터빈 블레이드 체결부의 응력해석)

  • Kim, Deok-Su;Jung, Won-Young;Jung, Jin-Tai
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • 제36권1호
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    • pp.117-124
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    • 2012
  • In this paper, an analysis of the joint that transmits power from the blades to the generator is performed using the FEM (finite element method). The mode shapes and natural frequencies were extracted using experimental modal analysis in order to establish the FEM model. Then, the model was verified by comparing the mode shapes and natural frequencies to those obtained from the ANSYS modal analysis. Dynamic stress analysis was performed at the rated and limited wind speeds considering the wind load and gravity.

Development of an Evaluation Method for the Compressive-Bending Plastic Buckling Capacity of Pipeline Steel Tube (라인파이프 강관의 압축-휨 좌굴 성능 평가 기법 개발)

  • Zi, Goang-Seup;Lee, Seung-Jung;Yoon, Young-Cheol;Hwang, Sang-Soo;Cho, Woo-Yeon
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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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.

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General Purpose Finite Element Programs (범용 유한요소 프로그램 소개)

  • 민옥기;박명식
    • Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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    • 제9권6호
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    • pp.24-36
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    • 1987
  • 컴퓨터의 발달에 따라 이를 이용한 자연과학 분야의 문제해석도 많은 발전을 보이고 있다. 수치해석으로 알려진 여러방법중에서 유한요소법이 가장 광범위하게 응용되고 있으며, 이러하 응용분야는 구조해석, 열전도, 유체흐름 및 전자장 등 다양하다. 또한 개인용 컴퓨터의 발달과 함께 소규모로 운영할 수 있는 전문적인 프로그램이 다수 개발되어 적절한 프로그램의 선정이 어려워지고 있다. A. Niku-Lari가 전문구조해석 시스템의 이론적 배경, 응용, 프로그램설명, 하드웨어 및 응용예 등을 요약하였으며, B. Fredriksson과 J. Markerle은 범용 프로그램의 기능을 정리하였다. 본 고에서는 사용 유한요소 프로그램의 범용성과 그 한계등을 B. Fredriksson과 J. Markerle가 정리한 내용을 소개하는 방법을 통해 알아보고자 한다. 또한 A. Niku-Lari가 요약한 도표를 소개하여 각 프로그램을 비교하는데 도움이 되도록 하였다.

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Mis-Match Limit Load Analyses and Fracture Mechanics Assessment for Welded Pipe with Circumferential Crack at the Center of Weldment (용접부 중앙에 원주방향균열이 있는 배관에 대한 강도불일치 한계하중 해석 및 파괴역학 평가)

  • Song, Tae-Kwang;Jeon, Jun-Young;Shim, Kwang-Bo;Kim, Yun-Jae;Kim, Jong-Sung;Jin, Tae-Eun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • 제34권1호
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    • pp.19-26
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    • 2010
  • In this paper, limit load analyses and fracture mechanics analyses were conducted via finite element analyses for the welded pipe with circumferential crack at the center of the weldment. Systematic changes for strength mismatch ratio, width of weldment, crack shape and thickness ratio of the pipe were considered to provide strength mismatch limit load. And J-integral calculations based on reference stress method were conducted for two materials, stainless steel and ferritic steel. Reference stress defined by provided strength mis-match limit load gives much more accurate J-integral.

Analysis of Rock Slope Stability Based on Fuzzy Approximate Reasoning (퍼지근사추론법에 의한 암반사면의 안정해석)

  • 기완서;김삼석;주승완
    • The Journal of Engineering Geology
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    • 제11권2호
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    • pp.153-161
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    • 2001
  • The quantitative evaluation of the stereo graphic projection, the limit equilibrium analysis, the finite difference analysis, the distinct element methocI is a analytical evaluation using many variables. Through the reliability analysis by the point estimation technique, uncertainty of other variables that have an effect on the stability of the rock slo~ was considered. The organized evaluation method of the approximate reasoning concept and using a fuzzy language was developed to confer and analysis the failure factors in planning and constructing the rock slope. Considering the result of the an- alysis, it was demonstrated that stability of entire sections can be evaluated through reliability analysis of point estimation technique. The results of stability evaluation by Fuzzy Approximate Reasoning is generally identical with the results of other existirw; analyses. As mentioned above, general and organized evaluation of special qualities of rock slope is possible using RMR Classification, Stereo Graphic Projection, Limit Equilibriwn Analysis, Finite Difference Analysis, Distinct Element Method, Point Estimation Technique, and Fuzzy Approximate Reasoning.

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