• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.81-90
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• 2008

이 논문에서는 적분형 르장드르 다항식을 사용한 3차원 계층적 고체요소의 유한요소 정식화를 보여준다. 제안하는 육면체 고체요소는 절점, 변, 면, 그리고 내부모우드를 포함한은 4개의 서로 다른 모우드로 구성되어 있다. 영에너지 모우드와 일정변형률 조건을 확인하기 위해 고유치 시험과 조각시험이 수행되었다. 여기에 추가되어, 적응적 p-유한요소해석을 위해 유한요소해석으로부터 구한 후처리 응력값의 평활화에 기초를 둔 사후오차평가 기법이 연구된다. 자유도가 증가함에 따라 수렴속도측면에서 균등 p-분배와 불균등 p-분배에 의한 유한요소해의 차이점이 비교된다. 제안된 요소의 성능을 보이기 위해 간단한 캔틸레버보가 테스트되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제43권3호
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• pp.173-182
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• 2008

고무나 우레탄과 같은 고 탄성력을 이용하여 튜브를 임의의 형상으로 성형하는 고 탄성체 성형방법은 타 공정에 비해 높은 치수 정밀도와 생산 공정의 단축, 에너지 절감 등을 기대할 수 있는 차세대 성형기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 탄성체에 대한 소재 물성시험과 특성평가를 통해 고 탄성체 성형에 적합한 소재를 선정하고 시험으로 얻어진 응력-변형률을 이용하여 비선형 재료상수를 결정하여 성형해석에 필요한 물성 데이터를 확보하였다. 또한, 랙튜브에 대한 유한요소해석을 통해 탄성체의 두께변화에 따른 공정변수의 영향을 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.5-14
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• 2004

얕은기초의 설계에 있어 작용하중에 의한 침하량 산정은 기초의 지지력 산정과 함께 매우 중요한 고려사항이다. 상부구조물에 의한 설계하중이 지표면의 기초지반에 직접 작용하는 얕은기초의 경우, 기초지반의 거동은 일반적으로 완전 선형탕성도 아니며, 파괴에 도달한 소성상태도 아닌 비선형 응력-변형률의 거동을 보이게 된다. 이러한 지반의 비선형성은 침하량 산정에 있어 매우 중요한 요소로 간주될 수 있으나, 실제 설계에 있어서는 대표탄성계수의 적용에 의한 간편법이 보편적으로 적용되고 있다. 일반적으로 사질토지반에 놓인 얕은기초 침하량 산정은 표준관입시험(SPT)나 콘관입시헙(CPT) 등의 현장시험 결과를 토대로 이루어진다. 본 연구에서는 비선형 유한요소해석에 의한 얕은기초 하중-침하량 분석을 수행하였으며, 기존의 탄성론에 근거한 침하량 산정법과의 비교분석 또한 수행하였다. 이와 같은 해석을 통하여 콘관입시헙(CPT) 결과에 근거한 새로운 얕은기초 침하량 산정법 및 얕은기초 설계법을 제안하였다.

• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.52-58
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• 2017

본 논문에서 제시한 복합재 날개 구조물의 최적설계 기법은 파손모드를 통합한 최적화 프레임 웍을 사용하여 복합재 날개 구조물의 안전율을 자동으로 계산한다. 개발된 최적화 프레임 웍은 복합재 구조물의 설계요소에 가장 큰 영향을 주는 파손모드 즉, 최초 파손모드, 좌굴 파손 모드 및 베어링-바이패스 파손을 확인하여 구축된 적층 데이터베이스 안에서 적층수를 찾아낸다. 이는 개발과정에서 수정 및 반복되는 설계 및 해석 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 설계변수는 계단형태로 이루어진 적층 데이터베이스이며 응답은 변형률, 좌굴, 볼트 주변부의 응력장이며 목적함수는 날개구조의 질량이다. 그리고 최적화 프레임 윅을 구동하는 Composite Optimizer의 해석결과를 검증하기 위하여 유한요소모델의 좌굴해석 결과와 비교하여 유효성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권9호
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• pp.859-869
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• 2015

횡등방성 압전재료에 기하학적 비대칭인 쐐기균열문제를 해석하였다. 기계적 집중면외하중과 전기적 집중 면내하중이 쐐기표면 점에 작용하고 있고, 반면에 균열면 한점에는 기계적 집중하중만 작용한다. 균열면은 침투형 얇은 슬릿으로 가정하여, 전기변위의 수직성분 및 전위가 균열면을 가로질러 연속으로 두었다. Mellin 변환을 사용하여 문제를 수식화하고, Wiener-Hopf 식을 유도하였다. 이 식을 풀므로써 폐형으로 주어지는 해를 얻었다. 임의 균열길이나 경사각, 쐐기각에 대해서도 적용이 가능한 응력 및 전기변위 강도계수를 구하였다. 장의 강도계수들은 전기적 하중에는 무관하고, 전기변위강도계수는 응력강도계수만의 함수로 표현되었다. 전기장 강도계수는 영으로 계산되었다. 또한 에너지방출률을 얻었다. 이 해는 중첩에 의하여 임의로 분포하는 전기기계하중문제에 대한 해를 제공하는 기본해로 사용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.630-648
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• 1992

본 연구에서는 여러가지 하중조건하에서 단순지지된 보강원통셸의 최소중량화 설계문제를 CONMIN을 사용하여 해석하고, 일반적인 대칭적층[0/.+-..theta./90]$_{s}$ 의 복합 적층원통셸, 복합적층honeycomb sandwich원통셸, 그리고 보강된 복합적층원통셸의 최 소중량화 설계문제에도 확장 적용한다. 설계변수(design variable)로는 등방성재료 인 경우와 복합적층인 경우 최대 9개, 부등제한조건으로는 전체좌굴(general buckling ), 준전체좌굴(panel buckling), 판 및 보강재의 국부좌굴(local cripping), 로링모드 (rolling mode), 그리고 응력과 변형률제한 등의 성질제한조건(behavior constraints) 과 설계변수의 상, 하한을 나타내는 기하학적 제한(side constraints)등 최대 32개를 설정한다. 본 최소중량화 설계예에서는 보강재의 최적단면형상을 검토하기 위하여 직사각형(R)형, I형, 그리고 T형 단면 등의 보강재들을 사용한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.67-74
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• 2006

장대교량 건설의 증가와 강교량의 합리화 추세에 따라 최근 후판 강재의 사용이 늘어가고 있다. 후판 부재의 현장이음에서는 M30 고장력볼트와 같은 대형볼트의 사용이 불가피하나 현재 국내 시방기준에는 대형볼트의 사용에 대한 규정이 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 대형볼트인 M30 고장력볼트의 사용성을 검토할 목적으로 볼트의 크기와 부재의 판두께를 변수로 하여 릴렉세이션과 미끄러짐 거동을 시험적으로 분석하였다. 또한, 유한요소해석을 통하여 판두께의 차이에 따른 내부압축응력을 분석하였으며, 이를 볼트축과 볼트구멍 내벽에 부착한 변형률게이지로부터 얻어진 응력분포와 비교하였다. 그 결과 M30 고장력볼트를 사용한 경우에도 릴렉세이션은 10%를 초과하지 않았으며, 미끄러짐 계수도 시방기준을 초과하는 충분한 내력을 확보하는 것으로 나타나 사용상에 문제가 없는 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.604-613
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• 2018

전 세계적으로 철도의 노후화 및 고속화 등으로 인한 열차탈선사고가 증가하고 있으며, 그로인한 인적 물적 피해가 증가하고 있는 실정이다. 특히 철도교량의 경우에는 가드레일 또는 방호벽 등을 설치하고 있으나, 이는 탈선열차차량(train body level)이 방호벽과 충돌함으로써 열차의 탈선운동을 억제하여 정지시키는데 목적이 있다. 이와 같은 차량에 의한 탈선방호는 인명피해 위험성 및 2차 피해발생 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 주행레일 사이에 일탈방호시설물(DCP, Derailment Containment Provision)을 설치하여, 차륜 또는 차축(wheel/bogie level)에서 탈선열차를 방호할 수 있는 시설물을 개발하였다. 또한, 기존 철도교량의 일탈방호성능을 확보할 수 있도록 DCP의 급속시공이 가능하도록 설계하였으며, 방호벽에 작용하는 충돌하중과 급곡선부에서의 관성력을 감소시킴으로써 일탈된 열차가 교량 밖으로의 전도 낙하방지 및 반대편 선로의 침입하는 것을 최소화 하고자 하였다. 본 논문에서는 LS-Dyna을 이용하여, 설계한 DCP의 열차 충돌위치 및 콘크리트 궤도 접합조건에 따른 거동에 대하여 해석적으로 변수연구를 수행하였다. 특히 접합조건은 접합재료의 물성치에 따라 끊어짐을 모사하는 Tiebreak contact과 완전 부착되었다고 가정하는 Perfect bond contact으로 나눠 해석적으로 검토하였다. DCP의 변위, 앵커 및 콘크리트의 응력, 변형률을 확인한 결과 Tiebreak contact이 실제 충돌하중에 대한 거동을 보다 유사하게 모사하는 것으로 판단하였다. 또한, 충돌위치에 따른 변위는 접합구간에서 가장 큰 변형이 발생하였으며, DCP 블록의 중앙에 충돌이 가해질 경우, 충돌하중이 가해지는 DCP 배면에서 휨 파괴가 발생하였다. 본 연구에서 수행한 충돌해석은 실제 충돌실험의 어려움에 의해 사전적으로 해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 DCP 앵커 설계변경은 필요할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.641-652
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• 2007

본 논문에서는 풍하중에 대한 기존 송전철탑의 좌굴 및 구조적 안전성을 평가하기 위해서 축소부분구조 실험을 수행하였다. 원 송전철탑에 작용하는 중력 및 풍하중을 재현하기 위해서 1/2크기의 상사법칙을 적용한 축소모델의 상부에 설치된 삼각형태의 지그를 이용하여 가력하는 방법을 고안하였다. 설계하중에 대한 실험체의 안정성을 평가하기 위해서 예비수치 해석을 수행한 결과, 계산된 주주재의 축력은 허용좌굴하중의 $80{\sim}90%$사이에 분포하고 있음을 확인하였다. 최대허용좌굴 하중의 270%까지 가력한 결과, 주주재의 면외거동을 구속하는데 취약한 절점에서 발생한 국부좌굴로 인하여 송전철탑이 파괴되었다. 하중-변위 곡선, 변위, 부재별 변형률을 검토한 결과, 이러한 국부좌굴의 발생은 동일한 단면내에서도 휨모멘트로 인해 항복응력에 도달하는 시간이 위치별로 다르기 때문에 변형의 불균형에 의해서 발생한 부가적인 편심에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.63-72
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• 2013

필댐의 안정성은 댐 축조시 주재료로 활용되는 조립재료인 암석존(rock zone)의 공학적 거동에 의존하므로 조립재료인 rockfill 재료의 전단강도 뿐만 아니라 하중-변형 특성(stress-strain characteristics)을 보다 정확히 이해하여야 한다. 또한, 댐 제체의 거동을 예측하고 수치해석적으로 분석하기 위해서는 조립재료의 거동을 모사하기에 적합한 구성모델을 활용하기 위한 물성값 분석 및 모델 파라미터의 캘리브레이션 연구가 필요하다. 본 논문에서는 부항댐 제체 재료에 대한 대형삼축압축 실험결과를 분석하고 이를 기반으로 조립재료에 대한 구성모델 파라미터들을 분석하였다. 부항댐 제체 재료를 고밀도와 저밀도로 구분하여 시료를 제작하고 다양한 구속압으로 수행된 실험결과와 캘리브레이션 된 구성모델 시물레이션 결과를 상호 비교한 결과 MD 모델이 조립재료의 응력-변형률 거동을 효과적으로 모사할 수 있음을 파악하였다.