• 전산구조공학
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• 제4권4호
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• pp.79-89
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• 1991

유한요소법을 이용하여 적용범위가 제한되고 부정확한 기존의 설계방법을 대치할 수 있는 새로운 철근 콘크리트 슬래브 설계법을 제시하였다. 제시된 방법을 이용하면 어떠한 기하형태의 슬래브 시스템에 대해서도 정확하고 효율적인 설계결과를 얻게된다. 슬래브 설계에 사용되는 등매개 판요소는 적분에 소요되는 계산기간을 절감할 수 있도록 매우 효율적으로 유도되었다. 슬래브 철근의 설계는 강도설계법을 이용하였고, 시방서 최소 철근량과도 비교하였다. 해석결과 모멘트와 설계철근량은 컴퓨터 그래픽을 이용하여 일목요연한 등고선으로 도시하여 설계편의를 제고시켰다. 등매개 판요소의 정확한 전단력을 이용하여 전단에 대한 적절한 검토도 할 수 있게 하였다. 철근과 콘크리트의 균열을 고려한 비탄성 처짐계수법을 개발하여 사용하중하의 처짐을 적합하게 계산할 수 있도록 하므로써 슬래브의 사용성도 검토할 수 있도록 하였다. 개구부가 있는 원형 슬래브 예를 들어 비정형 슬래브 설계에도 제시하는 방법이 손쉽게 적용될 수 있음을 보여주었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권1호
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• pp.71-78
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• 2014

대형냉장고의 도어 힌지는 냉장고 도어의 개폐 동작을 원활하게 하고, 도어의 하중과 도어개폐로 인한 충격을 견디는 구조 안전성이 요구된다. 하지만, 도어 힌지는 복잡한 힌지 메커니즘과 민감한 구조 안전성으로 인해 설계 시 어려움이 많다. 본 논문에서는 스프링 응답 특성, 공간제약, 구조강도 성능을 만족하는 메커니즘을 설계하고, 메커니즘을 둘러싼 외부 프레임의 부피를 최소화하여 힌지의 생산 단가를 절감하고자 한다. 이를 위해 PIDO(progress integration and design optimization) 기술을 이용하여 모든 설계절차를 자동화함으로써 설계의 효율성을 높이는 성과를 거두었으며, 최적화 결과 목표로 하는 힌지 메커니즘 성능과 구조안정성을 개선하면서 힌지 프레임 질량의 24%를 절감하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권6호
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• pp.216-225
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• 2023

본 연구에서는 냉간 헤딩 공정에서 성형하중과 펀치 금형의 마모 감소를 통한 펀치 수명 증대를 위해 헤딩용 펀치 형상 최적설계를 수행하였다. 기존 생산에 사용되는 냉간 헤딩 펀치와 성형공정에 대한 유한요소해석 시뮬레이션을 통해 성형하중과 유동 특성 분석, 펀치금형에 집중되는 유효응력 및 마모량에 대하여 분석하였으며, 이를 통해 금형 마모와 밀접한 주요 설계인자를 확인하였다. 펀치금형의 최적설계 변수로서는 펀치 금형 포인트각(Point angle), 에지 반경값(Corner radius), 펀치소재재종(die material type), 마찰계수(friction coefficient) 등의 4가지 변수를 대상으로 4인자 3수준 인자 및 변수 수준을 설정하고, 성형해석 시뮬레이션과 다구찌법을 활용하여 설계인자별 영향도를 분석하여 최적의 최적설계 인자를 결정하였다. 본 연구를 통해 얻어진 최적설계변수를 적용하여 냉간 헤딩용 펀치 최적설계 시뮬레이션 결과, 각 펀치에 발생하는 최대유효응력은 최대 8.9 % 감소 효과를, 최대 펀치 마모 깊이는 37 % 감소 효과를, 성형하중은 평균 20% 수준 의 감소효과를 얻을 수 있었다. 현재, 소성 성형제품군이 적용되는 자동차, 건설 플랜트사에서 요구되는 고품질에 대응하면서도 적정 제조원가 절감을 위한 성형성 개선을 위한 성형공정개발 및 금형설계의 최적화가 지속적으로 필요하며, 향후 연구 결과를 현업에 적용하여 제품 성형성 개선 및 금형수명 증대 관리를 위한 기술자료로 활용하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.103-113
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• 2005

본 연구에서는 선행 연구에서 개발된 강구조물에 대한 직접비탄성설계 방법을 설계실무의 활용성을 확대할 수 있도록 개선하였다. 그룹부재에 대한 설계, 불연속적인 단면 성능, 축력에 따른 휨재하능력의 변화, 접합방식에 따른 거동특성, 다중하중조건 및 성능기준 등 강구조물 설계실무의 제한조건을 고려하여 비탄성설계를 수행할 수 있는 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 제안된 방법의 해석 및 설계절차를 정립하였고, 이를 적용한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 전통적인 탄성설계와 제안된 직접비탄성설계법을 사용한 설계결과를 비교하였으며, 기존의 비선형해석프로그램을 이용하여 설계결과를 검증하였다. 비탄성 변형을 고려할 수 있는 제안된 설계법은 전통적인 탄성해석을 사용한 한계상태설계에 비하여 강재량을 절감하고, 구조물의 변형능력을 향상하였다. 제안된 설계방법은 비탄성 거동을 구조물의 설계에 직접 반영할 수 있으므로 설계에 편리하고 각 소성힌지의 변형을 제어함으로써 구조안전성을 확보하고 동시에 변형능력을 최대로 활용하는 설계를 수행할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.277-287
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• 2009

최근 국내에서 400~600MPa급의 구조용 고강도강재가 생산되고 있으며, 큰 하중을 부담해야 하는 초고층건물에는 고강도강재의 사용이 효과적일 것으로 예상되나, 고강도강재의 적절한 사용법 및 적용사례 부족으로 인해 고강도강재는 일부 건축물에서 제한적으로 사용되고 있다. 그럼으로 본 연구에서는 고강도강재를 초고층건물에 이용할 수 있는 방법으로 최적화기법을 이용한 초고층건물 구조비용 최적설계기법을 개발하였다. 개발된 최적설계법은 강재의 강종별 재료 가격을 고려하며 강재의 강도와 크기를 결정함으로서 구조비용을 최소화 시킬 수 있다. 제안된 구조비용 최적설계법을 6개의 실제 초고층건물 구조설계에 적용하였으며, 경험에 의존한 구조 설계를 병행하여 개발된 최적설계법의 효율성과 적용성을 평가하였다. 개발된 초고층건물 구조비용 최적화기법은 경험에 의존한 설계에 비해 7~21%정도의 구조비용을 절감할 수 있었다. 또한, 제안된 최적설계법의 적용결과로서 얻어진 강재의 강도분포와 강종별 재료비용의 분석을 통해서 고강도강재를 초고층건물에 효과적으로 적용하기 위한 간략한 가이드라인을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.25-30
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• 2007

섬유강화 복합재료는 비강도 및 비 강성도가 뛰어나기 때문에 무게 절감을 위해 항공우주, 선박, 기계 같은 다양한 공학 분야에 널리 사용되고 있다. 각 층의 재료 물성치는 일반적인 금속재료에 비해 큰 변동성을 갖는 것으로 알려져 있으며 하중 방향에 따라 매우 민감하게 반응한다. 그러므로, 복합재 적층판의 설계에서 불확실성을 고려하는 것은 매우 중요하다. 본 논문은 COMSOL과 MATLAB을 이용하여 끝단 변위, 고유진동수, 좌굴응력이 설계 요구조건으로 정의된 경우, 재료 물성치의 불확실한 변동성을 고려하여 복합재 구조물의 거동에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제12권3호
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• pp.42-52
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• 1995

An UBET(Upper Bound Elemental Techniquel) program has been developed to analyze forging load, die-cavity filling and effective strain distribution for flashless non-axisymmetric forging. To analyze the process easily, it is suggested that the deforma- tion is divided into two different parts. Those are axisymmetric part in corner and plane- strain part in lateral. The total power consumption is minimized through combination of two deformation parts by building block method, form which the upper-bound forging load, the flow pattern, the grid pattern, the velocity distribution and the effective strain are deter- mined. To show the merit of flashless forging, the results of flashless and flash-forging processes are compared through theory and experiment. Experiments have been carried out with plasticine billets at room temperature. The theoretical predictions of the forging load and the flow pattern are in good agrement with the experimental results.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.87-98
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• 1990

본 연구에서는 Elman둥이 상시하중의 경우에 대해 제안한 새로운 형태의 캔키레바식 옹벽 설계방식을 지진하중을 고려한 경우에까지 확대적용하여 예상되는 효율성을 설계예를 통해 분석하였으며, 좀더 안전한 측에서의 셜계검토를 위해 캔티레바식 옹벽의 자체중량 및 뒷채움 일부분의 모래중량에 의한 수평관성력 등을 포함하는 분석법이 제시되었다. 또한 한계 평형상태가 아닌 다양한 토압상태에서의 설계검토를 목적으로 Mononobe-Okabe 동적토압계산식을 변형하였다. 결론적으로, 기초슬래브의 밑면이 경사진 캔티레바식 옹벽형태가 내진설계에 있어서 가장 효율적임을 알 수 있었다. 즉 다른 형태의 캔티레바식 옹벽에 비해, 활동에 대한 안전율은 가장 크면서도 옹벽축조에 관련된 콘크리트량, 굴착량 및 뒷채움 모래의 양은 가장 절감되는 효과가 있음을 알 수 있었다. 후단부분을 $45^{\circ}$만큼 경사지게하는 캔티레바식 옹벽형태는, 상시하중 및 비교적 낮은 수준의 지진에 대해서는 효율성이 예상되나, 수평진도가 커짐에 따라 이와 같은 효율성을 기대할 수 없음을 알 수 있었다. 이에대한 주된 원인은, 옹벽 후단부분에 작용하는 수평발생토압합력의 감소율이 수평진도가 커짐에 따라 점차적으로 작아지는데 있다. 이외에도 기초슬레브의 밑면이 경사진 캔터레바식 옹벽에 관련된 설계도표를, 뒷채움 및 기초지반모래의 내부마찰각 크기, 지진하중시의 활동에 대한 안전율 규정 등을 각각 달리하여 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6C호
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• pp.251-258
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• 2011

강관말뚝은 오랫동안 다양한 깊은 기초에 적용되어 왔으나 최근 강재가격의 상승으로 균질한 품질, 큰 강성, 용이한 시공 등의 장점에도 불구하고 기술자들이 자유롭게 적용 못하고 있다. 그러므로 강관말뚝으로 시공할 경우에는 초기 항타후 계획고 이상에서 절단된 강관을 재활용할 수 있다면 공사비를 절감하는데에 기여할 수 있다. 이러한 사유로 인하여 시공자들은 항타후 절단된 강관말뚝을 새롭게 시공할 말뚝과 함께 시공하고자 하나 명확한 정량적인 항타후 강관말뚝의 거동특성의 부재 및 재활용을 위한 적절한 대응방법과 기준의 부재로 인하여 말뚝의 건전도 문제, 문제 발생시의 대응방법 부재 등이 실제 현장에서 종종 발생하고 있다. 본 연구에서는 신규 강관말뚝과 사용자 하중 또는 극한 하중을 받은 강관말뚝에 대하여 현장에서 수행한 말뚝 동재하시험과 실내에서의 피로시험, 인장시험, 샤르피 충격시험을 실시하여 그 결과를 비교분석하였다. 시험결과로부터 허용응력 수준의 항타응력이 발생한 사용 하중조건에서는 항복강도의 변화가 2% 이하이며 최대 허용항타응력($0.9{\sigma}_y$)을 항타횟수가 3000회까지 받은 극한 하중조건에서는 항복강도의 변화가 5% 이하인 것을 확인할 수 있다. 또한 각 변수의 민감도를 확인하기 위하여 통계분석을 실시하였다. 모든 실험결과로부터 강관말뚝의 재활용 가능여부에 대한 판단 기준은 항복강도의 변화 보다는 오히려 샤르피충격에너지, 용접부에서의 강도변화 및 품질관리, 강관의 단면 변화, 항타후 강관의 국부좌굴에 기인하는 것을 확인할 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.217-228
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• 1997

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.