• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.45-59
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• 2011

본 논문은 비배수 점토지반에서 얕은 기초의 지지력계수인 $N_c$값을 도식적 상계법과 하계법을 이용해 이론적으로 유도하고 이를 Prandtl(1921)이 제안한 값과 비교하였다. 그 결과, 상계법과 하계법이 일치하는 값이 Prandtl(1921)이 제안한 $N_c$ 값이 5.14임을 확인하였으며, 유한요소해석 결과도 얕은 기초가 파괴하중에 도달할 때의 $N_c$가 5.14로 나타났다. 이러한 유한요소해석 결과는 유한요소 형태(finite e1ement type)와 수, 그리고 증분수(increments)에 크게 의존한다. 본 연구를 통해 상계법에서 구한 값과 하계법에서 구한 값이 서로 일치할 때 비로소 이론적으로 정확한 값임을 정의할 수 있으나, 일치하는 값을 유도하는 일은 매우 어려우며 일반적으로 상계법의 해와 하계법 해 사이에 존재한다고 볼 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.55-64
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• 1984

본(本) 논문(論文)에서는 콘크리트의 점진적(漸進的) 인장파괴현상(引張破壞現象)을 해석(解析)할 수 있는 증분형(增分形)이며, 진로종속적(進路從屬的)이고, 텐서적으로 불변성(不變性)인 비선형구성(非線型構成)모델이 제안(提案)되었다. 전(全) 변형도(變形度)는 탄성성분(彈性成分)과 비탄성성분(非彈性成分)의 합(合)으로 표시(表示)된다. 콘크리트내부(內部)에는 미세균열(微細龜裂)의 근원(根源)이 되는 약(弱)한 면(面)들이 모든 방향(方向)으로 좌우(左右)하며, 이 약(弱)한 면(面)에서의 법선응력(法線應力)은 법선변형도(法線變形度)의 함수라고 가정된다. 이와 같은 근본개념(根本槪念)아래 가상(假想)일의 원리(原理)로부터 콘크리트의 접선강도(接線剛度)가 유도된다. 본(本) 이론(理論)은 비비례하중(非比例荷重)이나 주응력(主應力)의 방향(方向)이 변(變)하는 경우 등의 일반적(一般的)인 하중상태(荷重狀態)에 적용할 수 있으며, 이것이 본(本) 모델의 주요(主要)한 목적이 될 수 있다. 본(本) 이론(理論)을 변형연화현상(變形軟化現象)을 보이는 직접인장실험자료(直接引張實驗資料)와 비교한 결과 좋은 일치를 얻었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.375-387
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• 2004

팻취 보강된 철근콘크리트 구조물 해석을 위한 p-version 비선형 유한요소 모델이 제시되었다. 이방성 적층평판이론에 기초를 둔 제안된 모델은 Total Lagrangian기법에 기초한 von Karman의 대변형-소변형률 이론과 증분소성이론(incremental theory of plasticity)을 적용하였다. 콘크리트의 경화법칙(hardening rule)과 그에 따른 파괴기준을 고려하고, 단부 계면 층분리 모델(plate-end interfacial debonding model) 즉, 보강판 끝 부분에서의 콘크리트 탈락에 대한 기준으로서 Oehlers Model과 Raoof and Zhang Model을 사용하였다. 콘크리트는 두께 방향으로 층상화기법(layered model)이 이용되며, 철근과 보강판은 환산층(smeared reinforcing layer)으로 계산되도록 하였다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되며, 절점에서의 응력값 산출을 위해 Gauss Lobatto 수치적분법을 사용하였다. 본 연구의 목적은 p-version 유한요소법을 사용하여 RC구조물에 대한 수피해의 정확도 및 모델의 단순성을 높인 수 있도록 하였다. 따라서, 철근과 콘크리트모델에 대한 이론적 근거는 기존의 연구문헌에 근거를 두었으며, 수치해석의 적정성은 팻취 보강된 RC보와 슬래브에 대한 문헌의 실험치 및 해석치와 비교 분석되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권7호
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• pp.693-700
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• 2015

혼합모드 피로하중을 받는 균열을 갖은 CTS 시편에 대하여 균열경로 예측이론과 Tanaka 의 등가 응력확대계수식을 적용하여 피로균열진전거동을 평가하였다. 새롭게 생성되는 균열선단의 응력확대계수 산정은 ANSYS 를 이용한 유한요소법을 통해 이루어졌고, 균열경로와 균열증분은 마이크로소프트 엑셀에 프로그래밍한 균열경로예측식과 Paris 식으로 계산되었다. 균열증분으로 새롭게 생성된 균열선단의 기하학적인 정보는 엑셀의 기능을 이용해 ANSYS 의 KSCON 명령어가 인식할 수 있게 변화시켜 균열모델링을 용이하게 하였다. 반복적인 균열해석을 위해 유한요소법과 엑셀을 결합한 FECTUM(Finite Element Crack Tip Updating Method)을 개발하였다. 개발된 FECTUM 을 편측 3 점 굽힘을 통해 혼합모드의 구현이 가능한 SENB 시편(Single Edge Notched Bend Specimen)에 적용해본 결과, 균열경로는 물론 파단될 때까지의 피로하중 반복수의 차이가 3% 미만으로 잘 일치하는 모습을 보여, 개발된 기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.5-14
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• 2015

해저지반에 고파랑이 장시간 지속적으로 작용하는 경우 과잉간극수압이 크게 발생할 수 있고, 이로 인한 유효응력의 감소로 최악의 경우는 액상화를 유발할 수 있다. 따라서, 파작용에 의한 발생되는 해저지반의 동적응답을 정확히 예측할 수 있는 수치해석방법이 필요하다. 본 연구에서는 복합모델(2D-NIT 모델 & FLIP 모델)을 사용한 새로운 수치 해석법을 제안하였다. 해저지반과 파동장이 접하는 경계면상에서 작용하는 파압과 유속을 2D-NIT모델로부터 산정하고, 이를 해저지반상의 외력으로 입력하여 FLIP으로부터 해저지반의 동적응답 거동을 조사하는 것이다. 복합모델의 신뢰성 확보를 위해 본 연구에서는 2D-NIT & FLIP 모델에 의한 수치해석결과를 기존의 Yamamoto 이론해 및 Chang 실험결과와 비교하였다. 그 결과 2D-NIT & FLIP 해석값과 차이는 있지만, 전체적으로 깊이에 따라 지반내의 유효응력 증분과 과잉간극수압증분의 변화양상이 상당히 잘 일치하고 있기 때문에 본 연구에서 제안된 2D-NIT & FLIP모델이 상당한 타당성을 가지고 있음을 확인 할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.121-130
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• 2011

스페이스 프레임 구조물은 연속체 쉘 구조물의 원리를 이용하여 매우 넓은 공간을 효과적 으로 덮을 수 있는 구조물이지만 뜀좌굴 및 분기좌굴 등과 같은 불안정거동은 돔형 구조물에서는 더욱 복잡하게 나타난다. 또한 붕괴메커니즘의 이론적 연구와 실험적 연구결과들 사이에서도 많은 차이를 보인다. 본 논문에서는 미적 효과가 크며 단층의 대공간을 확보하기에 적합한 돔형 공간 구조물의 구조 불안정 특성을 접선강성방정식을 이용하여 비선형 증분해석을 수행하고, Rise-span(${\mu}$)비 및 하중모드($R_L$)에 따른 임계점과 분기점의 특성을 돔형 공간구조물의 예제를 통해 고찰하였다. 여기서 불안정점은 증분해석과정을 통해서 예측할 수 있었으며, 예제에서 낮은 ${\mu}$에서는 전체좌굴이, 높은 ${\mu}$의 경우는 절점좌굴이 지배적이며, 낮은 $R_L$에서 정점좌굴이, 높은 $R_L$에서는 전체좌굴이 지배적이고, 전체좌굴이 나타나는 경우, 분기좌굴하중은 완전형상의 극한점좌굴하중의 약 50%에서 70%의 분포를 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권9호
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• pp.1041-1050
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• 2011

미크론 단위의 크기를 갖는 구조물의 소성변형에서 나타나는 길이 효과를 고려하여 유한요소 해석을 하기 위하여 변형률 구배 소성이론을 이용하는 탄소성 유한요소 모델링 및 해석법을 제안하였다. 기존의 연구에서 주로 고차, 고자유도 및 혼합요소, 초 요소 등을 필요로 하였던 것에 비하여 본 논문에서는 이들을 배제하는 변위법 저차 평면 요소 및 삼차원 요소를 도입하였다. 이는 비선형 증분 해석의 프레임워크에서 계산된 소성 변형률의 절점 평균값으로 보간하여 적분점에서의 변형률 구배를 구하고 테일러 전위 모델에 의한 변형률 경화 구성방정식을 적용하므로서 가능하였다. 제안된 방법론은 선형 삼각 및 사각요소, 선형 사면체, 육면체 요소에 대해 적용되었으며 마이크로 굽힘, 마이크로 비틀림, 마이크로 기공과 같은 대표적인 길이 스케일 문제를 통하여 수치적으로 검증하였다. 본 논문에서 제안한 방법은 계산이 매우 쉬우면서도 실험값들과 비교해 볼 때, 변형률 구배 소성이론 즉, 길이 효과를 잘 나타내어 주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.891-898
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• 2007

피치 제어형 수평축 풍력터빈에 대한 공력최적 설계 형상과 피치 변화에 따른 공력 성능 특성을 수치적으로 계산하였다. 수치적 방법은 날개 요소이론을 적용하였으며, Prandtl의 팁 손실 효과, 에어포일의 분포 효과, 후류의 회전 효과 등을 고려하였다. 블레이드 설계에는 총 6개의 서로 다른 에어포일을 사용하였으며, 구조적 강성을 갖기 위해서 허브 측에는 최대 40% 두께비의 에어포일을 분포시켰다. 최적 설계에서 얻어진 비선형 코드 길이는 제작성과 무게 등을 고려하여 선형화 시켰고, 선형화에 따른 공력성능 변화는 무시할만하다는 결과를 얻어내었다. 피치각 변화에 따른 동력성능, 추력성능, 토크 성능 곡선을 비교한 결과 $3^{\circ}$의 피치각 변화에도 민감한 공력 값의 변동이 생김을 알 수 있었고, 정밀한 피치 제어를 위한 각도 제어는 증분이 $3^{\circ}$보다 작은 값으로 피치 제어 알고리즘과 피치 구동 장치가 필요함을 알 수 있었다. 또한 최대 토크는 설계속도비보다 작은 속도비에서 발생되는 결과를 보여주었다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권3호
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• pp.187-195
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• 1996

콘크리트 구조요소의 비선형거동을 예측하기 위하여 압축응력장 이론의 기본개념인 압축강도 연화 현상, 거시적 및 회전균열 모델을 고려한 유한요소해석이 제시되었다. 수치해석상의 효율성 및 최대하중 이후의 거동에 주안점을 두어 초기재료 강성을 채택한 변위증분법 논리 및 빠른 수렴을 위한 Over-Relaxation 방법이 Isoparametric계의 8-Node 요소에 포함.유도되었다. 상기에 근거하여 제작된 비선형 프로그램, NASCOM은 다조하중을 지지하는콘크리트 구조요소의 내력, 변형특성, 균열 분포 상황 및 보강근의 항복 분포를 예측하는데 사용할 수 있다. NASCOM의 성능을 검토하기 위하여 이러한 목적에 빈번히 사용되는 Bhide의 패널(PB21) 및 Leonhardt의 춤이 큰보에 대한 해석이 실시되었다. 패널에 대한 해석결과는 대체로 변형이력 및 강도가 강한 거동을 나타내는 반면에, 춤이 큰보에 대해서는 변형이력이 유연한 거동을 나타내고있어, 향후 보다 정확한 결과를 예측하기 위해서는 콘크리트의 인강강화 및 압축강도 연화현상에 대하여 좀더 향상된 재료모델의 고려가 필요한 것으로 판단되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.487-499
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• 2009

컴퓨터의 성능이 향상되고 해석 알고리즘이 개선될수록 유한요소 모델링은 정교해지고 복잡해지는 경향이 있으며, 그에 상응하여 후처리 기술도 다양하게 발전하게 되었다. 이와같이 하드웨어적, 소프트웨어적인 진전을 바탕으로 탄소성해석에서는 더욱 세분화된 단계적 증분과 반복의 중간 계산 결과를 이용하여 탄소성 거동을 관찰하고 분석하는 것이 실용적인 의미를 갖게 되었다. 이 논문은 유한요소해석을 통해서 얻은 계산 결과로 부터 탄소성 재료의 역학적인 거동을 이론적으로 구성하고, 컴퓨터 그래픽스로 가시화하는 새로운 후처리 방법에 관하여 기술하였다. 또한 소성 거동의 진행을 표현하는 새로운 방법과 해석의 중간단계에서 생성된 데이터를 항복곡면과 응력경로의 형태로 재구성하거나 또는 Mohr원과 파괴포락선의 형태로 재구성하여 탄소성 거동을 분석하고 이해하는 방법을 제안하였다.