• 한국지진공학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.83-98
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• 2000

자오방향 및 주변방향으로 피르스트레스트 하중이 작용된 축대칭 쉘 구조물을 기하학적으로 축대칭인 구조물의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 회전 링요소로 모델화하였다 보강링 요소의 모델은 축대칭 쉘요소를 이용하였으며 본체 구조물과 절점에서 부착되있는 것으로 가정하여 이의 편심을 고려하였다 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도에 비례한 부가질량으로 표현하였으며 부가질량은 유체를 비점성 비압축 및 비회전을 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스 하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개의 요소로 모델링한 경우에서도 정해와 근접한 해를 얻을 수 있었다 또한 내부유체가 있는 경우와 링보강을 한 경우에 대한 고유진동수를 문헌과 비교한 결과 근접한 해를 얻을 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.27-34
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• 2020

구조물에 대한 축대칭 쉘요소는 지반과 구조물의 상호작용에 대한 유한요소해석에서 효율성과 정확성을 높이게 된다. 본 논문에서는 Kirchhoff 이론에 근거한 축대칭 쉘요소의 힘평형 방정식과 모멘트 평형 방정식을 유도하였다. 축방향 변형에 대한 지배방정식은 등매개변수 형상함수를 이용한 Galerkin 수식화를 수행하고, 휨에 대한 지배방정식은 고차의 형상함수를 이용하였다. 개발된 축대칭 쉘요소는 지반과의 연계해석을 위하여 지반해석 유한요소 프로그램인 Geo-COUS에 결합하였다. 원형판과 액체 저장 탱크에 대한 예제해석을 통하여 개발된 요소의 정확성을 확인하였다. 그리고 축대칭 쉘요소에 대한 에너지 평형방정식을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.165-172
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• 2003

본 연구에서는 축대칭 쉘구조물의 정동적해석을 효과적으로 수행할 수 있는 새로운 유한요소를 제안하였다. 본 유한요소는 축대칭 쉘의 전단변형률을 고려하였으며, 쉘의 경계에서 기술할 수 있는 변수들만으로 표현되는 효율적인 형태의 수정된 혼합 변분이론에 바탕하여 유한요소정식화를 수행하였다. 또한, 변위장에 대해 무절점 자유도를 추가적으로 도입하여 요소의 수치적 성능을 크게 향상시켰다 계산의 효율성을 위해, 요소정식화의 최종단계에서 정치조건으로부터 응력매개변수들을 제거하고, 동적축약을 통하여 무절점 자유도 성분들 또한 최종적인 유한요소방정식에서 제거되어짐으로써, 일반적인 변위기저 요소와 같은 크기의 유한요소방정식을 얻을 수 있다. 몇 가지 수치예제들에 대한 해석을 통하여, 무절점 자유도와 변위장에 일치하는 적절한 응력매개변수를 가지는 제안된 혼합 축대칭 쉘요소가 정동적해석에서 대단히 정확하고 효율적임을 확인할 수 있었다

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.295-299
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• 1994

두꺼운 원통형 쉘은 공학적인 문제에서 많이 사용된다. 쉘 내부에 임피던스가 큰 유체와 구조물이 있을 때 쉘을 포함한 진동해석은 이론적인 해석이 매우 어렵다. 쉘 내부에 있는 유체의 임피던스가 공기에 비하여 매우 클 경우 쉘과 유체, 내부의 구조물과 유체사이의 구조물-유체 상호작용(structure-fluid interaction)이 고려되어야 한다. 얇은 원통형 쉘에 대해서는 상용 유한요소 코드를 이용하여 구조물-유체 상호작용을 고려한 진동해석이 많이 수행되었으나 축대칭 두꺼운 원통형 쉘에 대해서는 연구가 수행되지 않고 있다. 본 연구에서는 NASTRAN, ANSYS 같은 상용 유한요소 코드에서 지원되지 않는 축대칭 두꺼운 원통형 쉘 내부에 유체와 강체요소가 있을 경우 이에 대한 유한요소 코드를 개발하고, 구조물-유체 상호작용을 고려하여 진동해석을 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.179-187
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• 2000

비축대칭 하중을 받는 축대칭 쉘의 해석시 구조의 축대칭성을 고려하면 시간과 노력을 절약할 수 있다. 하중과 변위에 대하여 원주방향으로 Fourier 급수전개를 고려함으로서 비축대칭하중을 받는 축대칭 쉘의 해석은 뼈대요소처럼 취급할 수 있다. 본 논문에서는 Fourier 급수전개를 이용한 통상의 유한요소법에 의하여 비축대칭 하중을 받는 원형탱크의 강성행렬을 유도하고, 이 강성행렬을 행렬의 조작에 의해 전달행렬로 전환하여 전달행렬법을 적용하였다. 이 논문은 비축대칭하중을 받는 축대칭 쉘의 해석을 위한 연립방정식의 수를 최소화하는데 그 목적이 있다. 제안된 방법에 의한 풍하중과 물하중을 받는 원형탱크의 해석결과는 타 방법에 의한 해석결과와 잘 일치하고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.193-201
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• 2004

본 연구의 목적은 축대칭 하중을 받는 원통형 펄의 엄밀해를 구하는데 있어서, 간략하면서도 엄밀한 해를 구하는 방법을 제시하고자 하는데 있다. 이는 임의 형상의 구조해석을 위한 강력한 도구이긴 하지만 여전히 근사해석인 유한요소법에 대체될 수 있을 것이다. 이를 위해 본 논문은 반복법의 일종인 인도행렬법을 이용한 절점역계의 분배방식을 사용하였다. 원통형 쉘의 분배와 전달인자는 한성지반상의 보에 대한 미분방정식으로부터 구해진 것이다. 이러한 방법을 축대칭 집중하중과 정수압을 받는 원통형 쉘에 각각 적용해 보았고, 그 결과는 BEF 이론해와 비교할 때 만족할 만 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.271-281
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• 2005

외부유체를 유한요소화 할 경우 경계조건을 만족시키도록 무한반경까지를 모델링 할 수 없으므로 이를 보정하기 위하여 유한경계에서의 경계조건으로 발산경계조건을 사용하였다. 외부유체의 모델링에서 적용한 수치모델은 쉘 요소 및 유체요소를 축대칭 구조물의 특성을 이용한 링요소로 모델화하여 자오방향 모우드와 주변방향의 파형 모우드를 변수분리함으로써 지진하중 등의 해석에서도 수십 개의 링요소에 의해 정해에 근사한 값을 얻을 수 있도록 하였다. 축대칭 쉘 구조물과 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도와 유체의 압력관계를 이용한 부가질량을 유체를 비점성, 비압축 및 비회전으로 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다. 이에 따라 구조물의 변형에 따른 외부유체 효과를 고려한 부가질량매트릭스를 얻을 수 있었으며, 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.71-82
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• 1999

자오방향 및 주변방향으로 프리스트레스트 하중이 작용된 축대칭 쉘 구조물을 축대칭요소로 모델화하였다 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도에 비례한 부가질량으로 표현하였으며 부가질량은 유체를 비점성 비압축 및 비회전으로 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다. 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 이때 기하학적으로 축대칭인 구조물의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 쉘을 링요소로 모델링하였으며 기하학적 비선형관계식에 의하여 동적 모형식을 유도하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개 이내의 링요소로 모델링한 경우에서도 정해와 근접한 해를 얻을수 있었으며 내부유체가 있는 경우에 대한 고유진동수를 문헌과 비교한 결과 근접한 해를 얻을 수 있었다 내부유체의 높이의 증가에 따라 고유진동수는 현저히 감소하였으며 Wave Number가 적을수록 감소폭이 크게 나타났다. 지진하중에 대한 반경방향의 처짐을 해석한 결과 동일한 크기의 프리스트레스하중이 작용될 때 자오방향의 프리스트레스하중이 작용될 경우가 다소 큰 처짐값을 나타내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.197-206
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• 2003

임의의 경계조건과 변두께를 갖는 축대칭 반구형 쉘과 반구형체의 진동수와 모우드형상을 결정하는 3차원적 해석법이 소개되었다. 수학적으로 2차원적인 전통적인 쉘이론과는 달리 본 연구의 해석법은 3차원 동적 탄성방정식을 사용하였다 자오선방향 (Φ), 법선방향(z), 원주방향(θ)으로의 변위성분인 μ/sub Φ/, μ/sub z/, μ/sub θ/는 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, 와 z 방향에 대해서는 대수다항식으로 표현될 수 있다. 축대칭 반구형 쉘의 변형률 에너지와 운동 에너지를 정식화하고, 리츠법으로 고유치문제를 계산하였다. 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해의 상위 경계치 진동수를 구하였으며, 이 때, 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 자오선방향으로 선형적으로 꿩 두께가 변하는 반구형 쉘과 반구형체치 3차원적 진동수를 최초로 계산하였으며, 축방향으로 난 조그만 원추형 구멍이 진동수에 미치는 영향도 분석하였다. 상두께와 자유경계조건을 갖는 두꺼운 축대칭 반구형 쉘에 대한 3차원적 리츠해와 3차원적 유한요소법에 의한 진동수를 서로 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.195-202
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• 2004

일반적으로 쉘 표면에 수직한 압력은 변형 전 쉘 표면에 수직한 방향으로 작용한다고 가정하고 쉘 표면의 변형으로 인한 표면적의 변화를 고려하지 않음으로써 이에 의한 변형에너지를 무시한다. 그러나, 변형된 쉘 표면에 수직으로 작용하는 압력은 고유진동수와 좌굴하중에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 구조물의 변형에 의한 쉘 단면적의 변화와 압력의 방향변화에 대한 변형에너지를 구하고 이를 변분하여 부가매트릭스를 산정하였다. 이를 축대칭요소에 추가하여 전산구조해석을 통해 외압의 부가효과를 고려한 고유진동수를 계산하였다. 외압의 크기가 증가함에 따라 쉘 구조물의 고유진동수는 감소하며, 고유진동수가 영이 될 때의 외압의 크기를 좌굴하중으로 볼 수 있다. 이를 이용하여 정해가 존재하는 원통 쉘에 적용한 결과 유사한 해를 얻을 수 있었으며, 부가효과를 고려하지 않았을 경우는 상당한 차를 나타내었다. 그러나, 반구형 돔에서는 원통 쉘에 비해 압력의 부가효과가 거의 나타나지 않는 것으로 나타났다.