• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.95-103
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• 2010

본 논문에서는 비선형 강성방정식의 정확성 향상에 관해 연구한다. 대공간 구조물은 대경간을 가볍게 만들기 위해 두께비를 얇게 만들어야 하므로, 구조설계시 구조불안정 검토가 중요하다. 쉘형 구조물의 구조불안정은 초기 조건에 매우 민감하게 반응하며, 이는 대변형을 수반하는 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서 구조불안정을 정확히 알아보기 위해 비선형 강성방정식의 정확성이 향상 되어야 한다. 본 연구에서는 스페이스 트러스를 해석 모델로 하며 접선 강성방정식과 비선형 강성방정식의 두 이론을 프로그램으로 작성하여 비선형 해석을 수행한다. 두 이론의 해석 결과를 비교 고찰하여 비선형 강성방정식의 정확성 및 수렴성 향상에 대해 검토 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.195-202
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• 2012

기하학적 비선형성을 고려한 두 개의 비선형 프레임요소의 co-rotational 정식화 과정을 제시한다. 운동학적으로 엄밀한 첫 번째 프레임요소는 변형된 상태의 총 변형성분으로부터 부재력을 산정하며, 정확한 접선강성행렬을 적용한다. 아울러 total Lagrangian 및 updated Lagrangian 정식화에 따른 첫 번째 요소의 엄밀한 접선강성행렬이 동일하다는 것을 보인다. 이에 반하여 두 번째 프레임요소는 절점과 절점사이의 변형을 무시하고 직선으로 가정하여 근사적인 접선강성행렬을 산정하고, 반복계산 시 증분변위로 부터 증분부재력을 구하여 총부재력을 산정한다. 두 개의 수치예제를 통해 첫 번째 프레임 요소가 기하비선형 거동을 추적하는데 있어서 더 정확하고 성능이 우수하다는 것을 입증한다. 특히 케이블부재의 비선형해석 예제를 통하여 첫 번째 프레임 요소가 휨강성을 고려한 케이블요소로 사용할 수 있음을 보인다.

• 전산구조공학
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• 제9권4호
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• pp.219-228
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• 1996

힌지가 발생하는 철근콘크리트 골조구조물의 비선형해석시에 부재강성값을 사용하는 새로운 방법에 대한 연구이다. 본 연구에서는 부재의 비선형상태에서 힌지영역의 접선강성을 평가하고 효율적으로 이용하는 방법을 제시하였다. 비선형응답을 얻기위해 고유벡터를 이용하는 해석법은 비선형범위에서 시각증분에 따라 강성이 변하고 따라서 고유벡터군도 그 변하는 수만큼 재산정 하여야 하기 때문에 일반적인 해석방법이 아니다. 그러나 부재의 비선형상태를 나타내는 강성값, 즉 고유벡터의 산정횟수를 줄이며 산정된 기존값을 적절하게 재사용하여 해석의 효율성을 입증하였다. 지진하중을 받는 철근콘크리트 골조구조물의 비선형 해석의 경제성은 고유벡터의 산정횟수에 의존되기 때문에 고유벡터의 산정횟수를 감소시키며 신뢰성있는 응답을 구하여 본 해석법의 효율성을 입증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.499-507
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• 2003

합성 구조체에서 강 콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리등으로 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 그러나 경계면을 고려하는 해식방법과 경계면 비선형 해석 모델 구성의 어려움으로 지금까지 합성 구조체에 대한 해석적 연구는 경계면 거동을 완전합성, 또는 선형-탄생으로 가정하여 정확한 거동 규명이 어려웠다. 따라서 합성 구조체의 설계는 대부분 실험적 방법에 의존하였지만 이것은 사용환경에 따라 매번 실험을 수행해야 하는 비효율성이 있다. 본 논문에서는 합성작용의 변화에 따른 다양한 강-콘크리트 경계면의 비선형 해석 모델을 바탕으로 하여 최대 접선응력과 슬립-연화 현상에 따르는 보다 정밀한 구조성능과 거동 특성을 규명하였다. 연구결과 경계면에 대한 비선형 모델은 최대하중 등과 같은 행복 이후의 거동을 보다 정확하게 나타내며, 이때 인터페이스의 초기 접선강성은 부재의 항복하중에, 최대 접선응력과 슬립-연화 합성 구조체의 최대하중과 같은 항복이후 거동에 주로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 협성 구조체의 구조성능은 강-콘크리트 경계면의 합성작용, 즉 인터페이스 요소의 초기 접선강성, 최대 접선응력과 슬립-연화현상에 크게 의존적인 것으로 나타났다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.24-34
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• 1990

본 연구에서는 축력과 굽힘모멘트의 조합하중(組合荷重)을 받는 손상원통부재의 최종강도(最終强度)를 해석하기위하여 간이유한요소해석이론을 정식화한다. 여기서, 굽힘 및 국부손상이 존재하는 원통부재(圓筒部材)를 보요소로 모델링하며, 각요소의 접선탄성강성행렬(接線彈性剛性行列)은 기하학적 비선형 효과를 고려하여 updated Lagrangian 기법에 의하여 도출한다. 이때, 국부손상부위의 강성이 외력에 대한 저항에 기여하는 정도는 비교적 작다고 생각되므로 요소의 강성평가시에 국부손상부위의 강성은 무시한다. 요소의 소성화는 국부손상부위의 영향을 고려한 전단면(全斷面) 소성강도(塑性强度) 상관관계식을 적용하여 요소의 각절점에서 판정하며, 접선(接線) 탄소성(彈塑性) 강성행렬(剛性行列)은 소성절점법(塑性節點法)에 의하여 계산한다. 마지막으로 본 연구에서 정식화한 해석법을 바탕으로 컴퓨터프로그램을 작성하고 실험 등에 의하여 얻어진 기존의 결과에 대해 재해석하여 본해석법의 정도와 유용성을 확인한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.132-139
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• 1992

기하학적 비선형 해석과정에서 일반적인 방법으로는 연속적인 하중증분단계의 기하학적 변위증분에서 절점회전이 미소하다는 가정에 의해 제한되어 접선강성행렬을 유도하고 유한회전의 영향을 증분평형 방정식의 반복계산하는 과정에서 고려하는 방법이 사용되고 있다. 그리고 개선된 방법으로는 미소회전증분의 가정을 무시하고 유한회전증분의 영향을 고려하여 접선강성행렬을 유도하는 방법이 Surana, Onate 및 Dvorkin 등에 의해서 개발되었다. 유한 회전을 고려하는 방법에서 Surana는 비선형 절점 회전함수를 가정하여 강성메트릭스를 유도하였으며 Onate와 Dvorkin은 전체좌표에서 회전각에 대한 회전행렬의 2차항까지를 고려한 강성메트릭스를 유도하였다. 본 논문에서는 유한요소의 기하학적 위치를 나타내는 변위함수의 방향 벡터를 삼각함수로 표현하여 연속적인 하중증분 사이의 방향벡터 증분을Tayler의 급수로 2차항까지 전개하므로써 비선형 회전 증분을 고려한 쉘 요소를 개발하였다. 기하학적 비선형 해석과정은 연속체 운동의 증분이론을 도입하여 Total Lagrange(T.L.)수식과 Updated Lagrange(U.L.)수식으로 비선형 거동을 해석하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.182-188
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• 1991

구조물의 비선형 거동을 추적 조사하는 비선형 유한요소 해석에서 하중증분을 사용하는 Newton-Raphson방법은 임계점 근처에서는 수렴이 안되는 단점을 갖고 있으므로 구조물의 거동이 심한 비선형 경로(nonlinear path)를 포함하고 있는 구조물의 거동을 조사하기 위해서는 Newton-Raphson 방법의 부가적인 수정이 필요하다. Newton-Raphson 방법의 수정보완 방법으로 Riks에 의해 제안된 구속조건식을 사용하여 반복계산하는 arc-length method로써 접선강성벡터에서 수직인 방향으로 접근하는 방법(normal arc-length method)과 접선강성벡터가 원호를 그리며 비선형 경로에 접근해 가는 방법(cylindrical arc-length method)을 사용하였으며 또한 각 단계에서 비선형의 정도에 따라 arc-length를 조절하는 자동하중 증분법을 사용하였다. 비선형 수치해석의 예로 경사진 외팔보, 단순 아치구조, 쉘 구조 및 편심 보강평판의 비선형 거동을 추적 조사하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.175-185
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• 2003

사장교의 정확한 초기형상을 결정하기 위하여 초기부재력법과 TCUD법을 효과적으로 결합시킨 개선된 해석방법을 제시한다. 먼저 사장재, 주탑 그리고 주형을 모델링하기 위하여 무응력길이의 변화를 고려한 탄성현수선요소, 보-기둥요소의 힘-변형관계식과 접선강성 행렬 산정법을 간략히 제시한다. 이제 케이블의 무응력길이를 변수로 취급하여 교량 전체의 접선강성행렬을 산정하고, 경계조건 이외에 케이블 개수만큼의 절점변위를 설계자의 초기형상에 가깝게 되도록 추가적으로 절점변위를 구속하여 절점변위 및 무응력길이의 증분을 산정하고 이를 토대로 케이블 부재력과 주형 및 주탑의 부재력을 산정한다. 이렇게 계산된 부재력으로부터 불평형하중을 산정하고 수렴이 될 때까지 다시 반복계산이 이루어진다. 수렴이 되었을 때 사장교의 주탑 및 주형의 축방향 변위를 제거하기 위하여 초기부재력법을 적용한다. 결론적으로, 케이블의 무응력길이를 변수로 추가함으로써 사장재 주형정착부의 수직변위와 주탑의 수평변위를 설계목적에 적합하도록 제어하여 휨모멘트를 최소화할 수 있었고, 초기부재력법을 결합시켜 주형, 주탑의 축방향변위가 발생하지 않는 해석결과를 얻었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.169-179
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• 2005

탄성 및 비탄성좌굴 고유치해석법을 이용하여 강절프레임의 보-기둥부재의 유효좌굴길이를 산정하는 개선된 방법을 제시한다. 이를 위하여 먼저 설계기준에 제시된 압축재의 내하력 곡선식으로부터 접선계수이론(tangent modulus theory)에 근거하여 세장비-접선계수(tangent modulus), 응력-변형률 곡선식을 유도한다. 이때 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 얻고, 비탄성 좌굴 고유치해석법을 제시하며 이를 이용하여 유효좌굴길이를 산정하는 방법을 제시한다. 해석예제를 통하여 강절프레임에 탄성 및 비탄성좌굴해석법에 의한 유효좌굴길이 비교결과를 제시하고, 매개변수 연구 결과를 제시한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권11호
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• pp.3441-3453
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• 1996

A finite element anlaysis is performed for large deformations of a felxible beam. The total Lagrangian formulation for a general large deformation, which involves finite rotations, is chosen and the exponential map is used to treat finite rotations from the Eulerian point of view. The finite elements results are confirmed for several cases of deformations through comparison to a first order elasticity solution obtained by numerical integration, and the agreement between the two is found to be excellent. For lateral buckling, the point of vanishing determinant of the resulting unsymmetric tangent stiffness is traced to examine its relationship to bifurcation points. It is found that the points of vanishing determinant is not corresponding to bifurcation points for large deformation in general, which suggests that the present unsymmetric tangent stiffness is not an exact first derivative of internal forces with respect to displacement.