• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.529-537
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• 2013

이 연구의 목적은 하중기반 유한요소 정식화에 의한 FRP 보강된 철근콘크리트 보 또는 기둥 부재의 비선형 층상화의 등매개 골조 유한요소모델을 개발하는데 있다. 단면에서 콘크리트는 3축 응력-변형률 관계로 모델화하고 FRP 피복층은 2차원의 적층복합재료로 모델화하였다. 하중기반 유한요소의 요소강성행렬은 변위형상함수의 가정이 없고 하중보간함수를 갖고 있다. 횡 하중을 받는 GFRP 시트 보강된 철근콘크리트 기둥의 실험에 대해 개발된 하중기반 유한요소모델에 의한 해석을 수행하였다. 기존 강성도법의 유한요소해석과 비교하여 하중기반 유한요소해석은 전체적인 하중-변위 관계 뿐만 아니라 기둥의 소성힌지영역에서의 비선형 변형 및 손상을 보다 정확히 예측해 주었다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.311-312
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• 2022

최근 발생한 경주 및 포항 지진으로 인해 다수의 매립배관 손상이 보고되었다. 벨로우즈 신축관이음은 기하학적 특성으로 인해 진동 및 침하 등으로 인한 손상을 저감시킬 수 있다. 벨로우즈 신축관이음관의 내진 성능평가에 대한 실험적 혹은 해석적 연구는 미미한 상황이다. 본 연구는 벨로우즈 신축이음관의 내진성능을 분석하기 위해 반복하중 기반의 실험적 연구를 수행하였다. 또한 실험결과를 기반으로 3차원 유한요소 모델을 구축하였으며 실험과 해석에서 얻어진 하중-변위 관계를 비교하였다. 해석 모델에서 전체적인 강성이 큰 것으로 나타났으며 최대 변위가 작용할 때 에너지 소산량은 약 10% 가량 큰 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.412-415
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• 2009

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2023년 정기학술대회 논문집
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• pp.305-306
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• 2023

지반 침하 및 액상화 등에 따른 과도한 상대변위로 인한 매립배관 시스템의 손상을 저감시키기 위해 종종 벨로우즈 신축이음관은 사용된다. 벨로우즈 신축이음관의 성형과정에서 회선의 벽두께 감소와 같은 구조적인 불확실성이 발생할 수 있으며 특히, 벽두께 감소는 벨로우즈 신축이음관의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 매립배관 시스템의 효율적인 유지관리를 위해 회선의 벽두께 감소에 의한 벨로우즈 신축이음관의 성능평가는 필요하다. 하지만 회선의 벽두께 감소가 벨로우즈 신축이음관의 성능에 미치는 영향을 조사하는 연구는 미미하다. 따라서 본 연구는 기초적인 연구로써 고충실도 유한요소 모델을 이용하여 단조하중을 받는 벨로우즈 신축이음관의 벽두께 감소에 의한 성능을 평가하고 민감도 분석을 수행하였다. 각 회선의 벽두께 감소를 20%로 적용하였을 때 최대하중은 약 3% 감소하는 것으로 나타났으며 2번 회선의 벽두께 감소가 최대하중 감소에 비교적 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.307-314
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• 2023

본 논문에서는 유한요소해석 프로그램을 통해 파괴 거동 유형별 철근콘크리트 기둥 및 폭발 하중을 모델링하였으며, 실제 실험과의 동적 응답을 비교하여 모델의 적합성을 입증하였다. 개발한 모델을 이용하여 폭발 하중에 대한 부재의 동적 응답을 확인하기 위해 폭발 하중 시나리오를 설정하였으며 해당 시나리오별 폭발 하중에 대한 시간에 따른 변위 및 응력 결과를 도출하였다. 동적 응답을 통해 폭발 하중에 대한 기둥의 성능평가(Ductility, Residual)를 수행하였으며 이를 비교 및 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.512-515
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• 2010

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD 모델과 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개변수화에 어려움이 있다. 등기하 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역이 변화함에 따라 변하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향과 곡률과 같은 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 수치 예제를 통해 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 수월성을 가짐을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권11호
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• pp.892-901
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• 2018

본 연구에서는 극초음속 비행체의 공력/열/탄성학적 거동을 반영할 수 있는 효율적인 공력 열하중 요소를 개발하였다. 빈번하게 설계 변경이 이루어지는 초기 설계 단계에서 효율적으로 사용될 수 있도록 준 해석적인 관계식을 적용하여 공력 하중과 열 하중을 구조 변형의 함수로 기술하고, 이를 기반으로 공력 열하중 요소를 정식화하였다. 정식화된 요소는 상용 프로그램의 사용자 서브루틴 형태로 구현하였으며, 이를 이용하여 극초음속 비행체 조종면의 공력/열/탄성학적 유한요소 연계해석을 수행하고 그 유용성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1329-1335
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• 2011

본 논문에서는 3 차원 유한요소 한계해석을 기반으로 하여 인장하중, 굽힘 모멘트 및 내압이 작용하는 원주방향 경사관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 제안하였다. 본 연구에서 수행된 유한요소 모델 및 해석 방법은 이상화된 관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 구하기 위한 기존의 이론식과의 비교를 통해 타당성을 입증하였다. 또한, 경사균열이 소성한계 하중값에 미치는 영향을 정량화하기 위하여 대규모의 3 차원 유한요소 해석을 통해 이상화된 관통균열 배관의 소성한계 하중값으로부터 경사관통균열 배관의 소성한계 하중값을 구할 수 있는 새로운 경사균열 보정계수를 제안하고자 한다. 본 논문의 결과인 경사균열 보정계수들은 각 하중조건 및 실제 조건의 형상들에 대해 표 형식으로 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.453-460
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• 2015

후쿠시마 원전 사고 이후로 원자력 발전 플랜트의 배관 시스템에 가해지는 비틀림 하중의 영향에 대한 연구가 여러 연구자들에 의해서 수행되었다. 발전 플랜트의 원주방향 균열을 포함한 배관은 정상운전 조건이나 갑자기 발생한 사고에 의해서 굽힘과 비틀림과 같은 하중을 받을 수 있다. ASME 코드에서는 균열 배관의 구조건전성 확보를 위해서 한계하중 기법을 사용해서 완전소성 파단에 대한 결함평가를 제공한다. 최근 개정된 코드에 따르면, 복합하중은 막응력과 굽힘 응력만을 포함하고 있다. 실제로 운전 환경에서 비틀림 하중이 가해질 수 있음에도 불구하고, 비틀림 하중을 평가하는 방법론에 대해서는 언급하지 않았다. 본 논문에서는 한계하중 분석을 기반으로 원주방향 균열 존재하는 배관에 단순 굽힘과 단순 비틀림, 인장을 포함한 굽힘 비틀림 복합하중이 가해질 경우에 대한 유한요소해석 결과를 포함하고 있다. 전단면 완전항복 기준을 만족하는 한계하중 이론해를 제안하고 유한요소해석을 통해서 이를 검증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.296-299
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• 2009

본 논문은 차분진화 알고리즘을 이용한 다중 손상된 RC 슬라브 교량에 대한 시스템 인식(System Identification)기법을 소개한다. 제안된 기법을 이용하여 이동하중에 의한 교량의 동적응답을 기반으로 손상유무, 위치, 크기가 추정된다. ABAQUS를 이용한 손상된 3차원 슬라브 모델을 실험대상으로 하여, 모델로부터 동적응답을 찾아내었다. 차분진화 알고리즘(Differential Evolutioinary algorithm)을 기반으로 동적응답과 Bi-variate Gaussian 함수로 강성저하된 2차원 유한요소 MZC모델을 이용하여 손상된 위치와 크기, 이동하중의 크기와 속도가 추정되었다. 차분진화 알고리즘을 이용한 RC교량의 손상위치와 이동하중에 대한 추정은 3%이내의 오차를 보였고, 이로부터 제안된 방법의 효율성과 정확성이 검증되었다.