• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.11-19
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• 2001

기능경사재(FGM)는 구성 물질의 체적분율(volume fraction)이 복합재 전체에 걸쳐 연속적 그리고 기능적으로 분포되어 있어, 기존의 이종물질 접합식(bi-material-type) 복합재보다 현저히 우수한 열기계적 특성을 가진다. 하지만, 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 거동은 체적분율의 분포형태와 경사층이 차지하는 상대두께비에 따라 절대적으로 좌우된다. 본 연구는 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성의 이들 두 설계인자에 대한 파라메트릭 FEM해석을 다룬 것이다. 열-탄소성 이론과 유한요소 근사화에 따라 연구용 2차원 FEM 프로그램을 개발하고, 대표적인 3층 구조의 2차원 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성을 설계변수의 다양한 조합에 따라 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.377-387
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• 2008

트러스 구조는 단면의 효율이 높고, 단순하면서도 합리적인 형태로 사용될 수 있어 입체적인 대공간 구조의 지붕구조에 자주 사용되는 구조이지만, 구조물을 구성하는 부재의 수가 방대하며 세장하게 된다. 또한 구조물 전체의 거동은 개부재의 좌굴에 지배되는 경우가 대부분이므로 트러스 구조를 해석할 경우에는 개부재의 탄소성 좌굴거동 및 좌굴 후 거동을 고려하는 것이 필수적이다. 반복 축 하중을 받는 트러스 부재의 좌굴 후 거동을 해석하기 위해서는 일반적으로 보 요소를 이용한 요소분할 모델 및 소성힌지 모델이 사용되지만, 전체 구조물을 해석할 경우 계산 부하 및 불안정성이 증가하므로 유용한 방법이라고 할 수 없다. 본 연구에서는 트러스 부재의 탄소성 좌굴거동을 표현할 수 있는 해석기법의 개발을 목적으로, 열역학을 사용한 정식화를 통해 1개의 요소로 부재 전체의 거동을 표현 가능한 수치해석 기법을 유도한다. 제안모델은 부재의 요소 분할을 필요로 하지 않으므로 계산상의 효율성이 높은 모델이며 부재 중앙의 회전변위를 부재내력의 손상정도로 판단하여 좌굴 후 거동을 표현하는 데미지 모델 및 세장비가 작은 경우에 유용한 근사해석법 등을 제안한다. 또한 2종류의 제안모델 해석결과와 유한요소법의 분할모델 해석결과를 비교하여, 제안모델의 신뢰성을 검토하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권5호
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• pp.73-83
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• 2001

상부벽식-하부골조구조(복합구조)는 상.하부 구조물의 서로 다른 구조형식으로 인해 전이층 부근에서 질량 및 강성의 큰 차이를 보인다. 이러한 복합구조의 특징은 일반적으로 강성, 질량 및 기하학적 수직 비정형성을 갖게 된다. 본 연구에서는 복합구조물의 상부층수가 변화하는 네 가지 해석모델을 선정하여 탄소성 정적 및 동적 해석을 수행하고 해석결과를 통해 구조물의 탄소성 응답특성을 살펴보고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 탄소성 정적해석에서는 하부골조 구조의 보와기둥의 항복힌지가 상부벽식구조의 층수 변화에 상관없이 전 모델에 걸쳐 비슷한 크기의 설계용 밑면전단력에서 항복이 발생되었고 그 분포 또한 비슷하였다. 그러나 상부벽식구조의 경우 전단벽이 고층화될수록 coupling beam에서 설계용 밑면전단력 V에 대해서도 휨항복한지가 발생되었다. 2) 탄소성 동적해석으로부터는 하부골조의 일부층의 보는 55gal의 작은 지진동에서 소성이 발생되었고 상부벽식구조의 경우 coupling beam과 전이층 상부의 전단벽에서 소성변형이 집중되었다. 3) 탄소성 해석으로부터 상부벽식구조의 층수가 낮아질수록 하부골조구조의 층강성이 상대적으로 줄어들게 되어 하부골조에서 연약층(soft story) 현상이 나타났다.

• 전산구조공학
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• 제4권1호
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• pp.73-82
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• 1991

판의 탄소성 좌굴문제는 판 구조의 해석과 설계시의 중요성으로 인하여 상당한 관심이 모아져 온 분야이다. 본 연구에서는 유한요소법에 의한 효율적인 탄소성 좌굴해석 프로그램을 개발하였다. 탄소성 강성행렬을 구성하기 위한 소성이론으로는 실험결과와 잘 일치하는 Stowell의 변형이론을 사용하였으며, 좌굴하중을 해석하기 위해서는 고유치해석에 의한 반복기법을 사용하였다. 고유치해석에서는 불필요한 고유치의 계산을 피할 수 있는 subspace반복기법을 사용하였다. 해석결과를 Stowell이 제시한 이론해와 Pride에 의한 실험결과와 비교하여 프로그램의 타당성을 보이고, 이를 이용하여 단순지지, 또는 고정된 경계조건에 대하여 일축 또는 이축응력이 작용되는 여러 경우에 대하여 좌굴하중을 구하였다. 또한, 탄소성 좌굴에 미치는 형상비의 영향을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.3384-3390
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• 2011

본 논문은 탄소성 구조해석을 위한 병렬유한요소해석에 필요한 영역분할법에 대해 제시하고 있다. 유한요소해석을 위한 알고리즘으로서 CG방법과 결합한 영역분할법을 이용하였다. 적용된 영역분할법은 탄소성문제를 해석하는데 직접적으로 사용되어 지며 효용성 검토를 위해 3차원 탄소성 구조문제에 적용하여 해석해 본 결과 높은 병렬효과를 발휘함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.134-138
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• 2005

재생냉각형 액체로켓 연소기 챔버의 냉각 채널부의 상온상태의 구조설계와 검증시험을 수행하였다. 재생냉각 연소기 냉각 채널부에 사용하는 크롬동 합금의 상온 인장시험을 수행하여 재료의 탄소성 물성치를 확보하였으며 냉각 채널의 탄소성해석은 이 물성치를 이용하여 수행하였다. 해석결과의 검증을 위해서 평판형태의 냉각채널 시편을 제작하여 강도시험을 수행하였다. 탄소성 구조해석과 결과와 시편의 수압시험 데이터를 비교한 결과 구조해석과 시험이 약간의 차이는 있지만 비교적 잘 일치하였으며 채널의 단면 두께가 작기 때문에 제작상의 가공오차가 채널의 구조적인 안정성에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 기술사
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• 제20권3호
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• pp.5-14
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• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.45-53
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• 2000

강재 교각을 갖는 고가교량은 상부구조가 매우 큰 질량을 갖는 거대구조가 되고 규모가 큰 지진운동 하에서 대단히 큰 관성력을 받게 된다. 따라서 탄소성 동적응답 해석에 의해서 강재 교각의 지진거동을 파악하는 것이 필요하다 . 본 연구에서는, 탄소성 동적응답해석을 위한 합리적인 수치해석방법을 제시하고 이를 바탕으로 강재 교각에 대한 내진성 평가를 수행한다. 1995년 고베 지진 시 손상을 받은 강재 교각과 그 이후 재구축된 교각을 모델로 해서 국부좌굴 이전 소성화의 영향만을 고려한 강재 교각의 지진 거동을 파악한다. 입력지진파는 고베 지진시 관측된 Takatori 지진파이고 이를 가속도 진폭 조정하여 사용한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.228-228
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• 2003

고강성 탄소섬유는 높은 비강도 및 고 강성 특성 때문에 탄소-탄소 복합재료의 가장 우수한 강화재로 각광을 받고 있다. 이 섬유는 미세 결정립의 높은 이방성을 나타내며, 이러한 높은 흑연화 특성은 기계적, 전기적, 전기적 그리고 화학적 특성 등을 좋게한다. 이러한 모든 방면에서의 우수한 특성 때문에 항공우주 재료분야에 의심 없이 가장 우수한 재료로 고려되고 있다. 이렇게 가벼우면서 고온강도가 요구되는 재료로써 탄소재료가 이용되면서 rocket의 nozzle이나 nosecone으로의 응용에는 고온 산화가 중요한 연구주제로 대두되어 왔다. 탄소재료의 산화반응은 결정구조 인자 및 그 배열에 가장 큰 영향을 받는다고 알려져 있는데, 출발원료 및 제조 조건에 따라 그 구조 및 배열이 현격하게 달라진다. 탄소재료의 구조 해석은 주로 TEM과 XRD를 이용해 왔다. 많은 연구자들은 오래 전부터 탄소재료 연구에 TEM에서 얻은 상이 불확실하고 문제가 있다고 보고하였고, 최근 TEM 장치의 발달과 더불어 실제 구조를 얻기가 가능함을 보여주고 있다 그러나 TEM 시편은 여전히 작고 시편으로부터 얻는 정보는 불과 nm 수준이다. 따라서 일반적으로 TEM으로 얻은 정량적인 정보는 불과 특정한 점에서의 정보이기 때문에 여전히 논란의 소지가 많다. XRD는 탄소재료의 미세구조 해석을 위하여 가장 널리 이용되는 분석기기이다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.18-20
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• 2009

입자 강화 복합재료 내에서의 다양한 손상 메커니즘은 복합재료의 전체 거동을 예측에 상당한 영향을 미친다. 이에 본 연구에서는 입자 강화 복합재료 내에서의 누적 손상을 고려한 미세역학 기반 탄소성 모델(Kim and Lee, 2009)을 소개하고자 한다. Kim and Lee (2009)에 의해서 입자 강화 복합재료의 탄소성 모델을 위해 입자 강화 복합재료 내 계면에서의 누적 손상 및 기지재의 연성 거동이 고려되었다. 제안된 모델을 이용한 입자 강화 복합재료의 탄소성 거동 예측값은 관련된 실험값 (Llorca et al., 1991)과의 비교를 통해 수치해석을 수행하였다.