• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.703-713
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• 2002

최근에 불연속 근사변위함수와 보조받침을 이용한 특이기저함수를 도입하여 균열의 불연속성과 특이성을 구현한 개선된 EFG(Element-Free Galerkin) 균열해석기법이 제안되었다. 개선된 EFG 균열해석기법은 균열의 성장에 따른 해석모형의 수정 없이도 높은 정확도로 균열전파해석을 수행할 수 있지만, 다른 무요소법과 마찬가지로 해석결과가 사용되는 해석계수에 의존하게 된다. 본 연구에서는 개선된 EFG 균열해석기법에서 사용하는 해석계수 즉, compact 받침 크기, 팽창계수, 선단주변에서의 형상함수의 평활화, 보조받침을 사용하는 절점개수가 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 균열문제에 대한 patch 시험을 통해 응력에 대한 L₂오차노름과 응력확대계수를 산정하여 해석계수의 영향을 분석하였으며, 그 결과는 해석계수의 선택에 대한 지침으로 제시된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.437-448
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• 2000

본 연구에서는 외부의 동하중에 의한 다층 지반-말뚝 상호작용계의 해석을 위한 동적 유한요소-경계요소 조합 주파수 응답해석 알고리즘을 개발하였다. 전체 상호작용계를 내부영역과 외부영역으로 나누고, 내부영역에 보요소를 도입하여 말뚝을 모형화 하고 평면변형률 요소로 모형화된 지반과 조합하였다. 말뚝머리 절점에 집중질량을 이용하여 상부구조물을 고려하므로써 전체 지반-말뚝 상호작용계의 내부영역을 형상화하였다. 외부영역에 동적 기본해를 이용한 경계요소 해석을 도입하고 유한요소로 구성된 내부영역과 조합하므로써 반무한체에 대한 방사조건을 만족시키고 내부의 복잡한 기하학적 성질과 다양한 물성의 고려가 가능한 수치해석 기법을 개발하였다. 개발된 지반-말뚝-구조물계의 상호작용 해석법에 대한 타당성을 알아보기 위해 다층반무한 지반에 근입되어진 말뚝에 조화하중을 가하여 동적 응답해석을 실시하고 기존의 연구결과 및 실험값과 비교 검증하였다. 또한 상호작용계의 주요 인자들의 변화를 통한 다양한 해석을 수행하므로써 다층 반무한 지반에 근입되어진 말뚝의 동적 특성을 고찰하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.11-21
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• 2005

곡선교량의 복잡한 동적거동을 이해하고, 내진해석시 합리적인 해석방법을 선정할 수 있는 기초적인 연구를 수행하기 위하여 ??자유도를 포함한 절점당 7자유도를 갖는 곡선보요소와 직선보요소를 갖는 동적유한 요소해석 프로그램을 사용하여 곡선교량의 내진해석을 수행하였다. 자유진동해석 결과로부터 곡선교량의 모드특성을 직선교량과 비교하여 분석하였다. 또한, 동일지간장을 갖는 직선교와 곡선교의 지진시 거동특성을 분석하고, AASHTO의 정규교량으로 분류된 곡선교량의 내진해석방법에 대해 비교하였다. 또한, 지진하중작용방향과 곡선교량의 내부중심각을 변화시켜 곡선교량의 동적거동을 파악하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.95-104
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• 2003

본 논문은 사각형 연료 탱크 내 비점성, 비압축성, 비회전 유동에 대한 슬로싱 주파수 응답의 유한요소 해석을 다룬다. 지배방정식으로 포텐셜 이론을 기반으로 한 라플라스 방정식을 적용한다. 슬로싱 운동이 작다고 가정하여 선형화된 자유표면 조건을 적용하였고, 변수분리기법을 이용하여 이론해를 구하였다. 점성 감쇠에 따른- 에너지 소산의 영향을 구현하기 위해 가상치 점성 계수를 도입하였으며, 이고 인해 공진 주파수에서 응답의 발산을 방지할 수 있나. 슬로싱 응답의 최대 진폭을 예측하기 위해 9절점 요소를 사용한 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 슬로싱 높이, 유체 내부 동수압 및 내부 유체력의 수치 결과는 이론해와 잘 일치하였다. 유한요소 시험 프로그램을 검증한 후, 유체높이에 따른 슬로싱 주파수 응답 특성을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.69-77
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• 1987

철근 콘크리트 구조물의 재료적 비선형 해석을 위해 유한요소법을 적용하였다. 2 축응력 상태에서의 콘크리트 거동은 인장균열과 균열사이의 인장증강효과(tension stiffening effect) 그리고 최대압축 강도를 넘어서의 변형연화(strain-softening) 효과를 고려하는 비선형 구성 방정식으로 나타냈다. 콘크리트를 직교성 (orthotropic) 재료로 가정함으로써 비선형 탄성체로 간주하고, 등가일축변형도 개념을 사용한 등가 일축 응력-변형도(equivalent uniaxial stress-strain) 관계식으로 모형화하고, 철근 보강재는 Bauschinger 효과를 갖는 탄소성 변형 경화재료(elasto-plastic strain-hardening material)로 모형화 했다. 평면 응력 상태에서 철근콘크리트 보의 모형화는 각 절점에 2 개의 자유도를 갖는 사각형요소로 모형화하여 적용 시쳤으며, 이로부터 구한 유한요소해석의 결과치를 실험결과치의 중앙처짐, 응력, 변형율 그리고 균열성장과정에 대하여 비교 검토 하였다.

• 전산구조공학
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• 제9권2호
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• pp.121-131
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• 1996

본 연구는 부재의 응력, 절점의 횡변위 등 거동적 제약과 설계변수에 가해지는 부차적 제약을 받는 평면뼈대 구조물의 설계에 적용할 수 있는 최적규준을 제안하고자 하는 것이다. 변위 및 응력제약 모두에 1차 근사법을 적용하며 이는 전응력 설계방법과 다른 점이다. 비선형인 제약조건식을 푸는데 Newton-Raphson방법을 이용하고 최소치수 제약과 관련하여 설계공간을 축소하는 등 수학적으로 엄밀한 방법으로 재설계 알고리즘을 유도하였다. 적용 예를 통하여 이 방법이 정확한 방법임이 입증되었으며 전응력 설계가 최적설계가 되지 못하는 경우도 종종 발견되었다. 이 방법은 복잡한 계산과정 만큼 그 이용가치가 있으며 단순한 응력비 알고리즘을 이용하는 대부분의 최적규준 방법에 대치되어야 할 것이다. 특히, Computer의 지속적인 발전은 이 방법의 보편적인 이용을 가능하게 할 것이다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제24권3호
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• pp.27-33
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• 2006

Structural stress approach is well known as a mesh-size insensitive fatigue assessment method by using finite element analyses. It is, however, difficult to estimate the structural stress (SS) at weld end points due to stress singularities when shell elements are used. In this study, fatigue evaluations with longitudinal load carrying box fillet weldment under out-of-plane bending load have been performed by using virtual node method (VNM) in order to avoid the problem, which is called the weld end effect. Various combinations of virtual node parameters, such as reference point and virtual node locations, are investigated for the estimation of proper structural stress values applying VNM in a systematic manner. The appropriate guidance of virtual node parameter has been offered for the fillet weldment considered in the study. The structural stress values obtained by VNM have also been validated by comparing the result with finite element model including weld bead. Moreover, the fatigue strength of the fillet weldment based on the equivalent structural stress is shown to be consistent with the master S-N curve.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.164-172
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• 2009

현수교는 주케이블이 목표하는 형상을 이루어 기하학적 강성을 갖도록 앵커, 새들과 같은 장치를 적용하고 있다. 지금까지의 연구에서는 두 장치를 모두 고정절점으로 단순화하여 해석하는 것이 일반적이었다. 그러나 새들의 경우 주케이블의 슬라이딩 현상이 발생할 수 있으며 이로 인하여 구조물의 응답이 달라진다. 특히 현수교의 시공단계 초기에 셋백로프를 철거하거나 셋백을 수행하지 않는 경우 새들 전후 주케이블의 장력 차이가 커지므로 슬라이딩이 발생하기 쉽다. 따라서 본 연구는 유한요소법을 이용한 케이블의 슬라이딩 해석방법을 제시하고 슬라이딩을 고려한 현수교의 시공단계별 해석을 수행하여 슬라이딩을 고려하지 않은 해석결과와 차이를 분석하였다. 슬라이딩을 고려한 해석을 통해 얻어진 결과는 구조물에 불리한 응답을 나타낼 수 있으므로 주케이블과 새들 사이의 슬라이딩을 고려한 해석은 필수적이다. 또한 본 연구의 슬라이딩 해석방법 및 해석결과는 이후 현수교의 설계와 시공시의 참고자료로 활용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.21-30
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• 2004

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32×32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.47-55
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• 2008

이 논문은 지오데식 돔 구조물의 구조최적화에 대한 연구내용과 관련이론 그리고 수치해석결과를 기술하고 있다. 지오데식 돔의 공간 효율성을 알아보기 위해 돔의 기저인 정이십면체의 외피면적과 내부공간의 비율을 계산하고 건축구조물에서 나타나는 다른 입방체의 값과 정량적으로 비교하였다. 지오데식 돔을 형성하기 위한 절차를 세부적으로 정리하고 이를 프로그래밍하여 설계최적화프로그램 ISADO-OPT에 연동하였다. 본 연구에서는 반구 형태의 지오데식 돔이 집중하중에 효율적으로 저항할 수 있는 최적의 부재크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화해야하는 돔 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 하중이 가해지는 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 목적함수와 주어진 제약조건을 만족하는 최적 설계변수값을 검색하기 위해 설계변수에 대한 목적함수의 민감도 값을 유한차분법을 이용하여 계산하였다. 본 연구에서 기술한 지오데식돔을 위한 설계최적화 기본이론을 바탕으로 도출한 최적 부재패턴은 향후 돔의 최적설계에 기본 벤치마크테스트결과로 유용하게 사용될 것으로 판단된다.