• 대한조선학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.35-47
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• 1996

포텐셜을 기저로 하는 판요소법을 사용하여 자유 표면이 존재하는 유동장에서 일정 속도로 전진하는 3차원 물체의 형상을 설계하였다. 설계 방법으로는 원하는 압력 분포를 경계 조건으로 부여하고 이를 만족하는 물체 형상을 찾아내는 역해석법(inverse method)을 사용하였다. 즉, 주어진 압력으로부터 물체 표면에 분포된 법선 다이폴의 세기인 포텐셜 값을 결정하게 되며, 이는 물체 표면에 대한 Dirichlet형태의 경계 조건으로서 Green의 정리로부터 유도된 적분 방정식을 해석하게 된다. 전체 속도 포텐셜은 기본 유동인 선속에 대한 성분과 선제에 의하여 교란되는 성분으로 구성되어진다고 가정하였으며, 교란 포텐셜을 사용하여 선형화된 자유 표면 경계 조건을 적용하였다. 적분 방정식에 대한 수치 해석을 위해 물체 표면에 법선 다이폴과 Rankine 쏘오스를 분포하였으며, 자유 표면에는 Rankine 쏘오스를 분포하고 4점 유한 차분법을 사용하여 자유 표면 경계 조건이 만족되도록 하였다. 해로서 얻어지는 각 판요소에서의 Rankine 쏘오스의 세기는 가상의 유동 출입량으로서 형상 수정항으로 사용되었다. 몰수 회전 타원체의 형상 설계에 대하여 본 설계법을 적용한 결과 무한 수심에서나 조파 상태에서 $4{\sim}6$회의 반복 계산으로 충분히 수렴된 해를 얻을 수 있었다. 또한 자유 표면을 가르고 전진하는 Wigley 수학적 선형에 대한 형상 설계를 수행하여 만족스러운 결과를 얻어내었으며, 얻어진 수치해는 매우 안정적이고 빠른 수렴성을 보였다. 선형의 우열 비교를 통해 조파 저항을 감소시킬 수 있는 압력 분포의 형태를 파악하였으며, 이를 바탕으로 조파 저항의 관점에서의 5500TEU급 콘테이너 운반선의 설계를 수행하였다. 설계되어진 새로운 선형은 조파 저항의 관점에서 기존의 선형보다 계산과 실험에서 모두 우수하게 개량된 것으로 나타났다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권4호
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• pp.406-413
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• 1993

수심적분의 2차원 연안수동역학 모형중 시간진행의 방법과 조화해석 방법에 의하여 전개한 유한요소모형을 비교검토하여 각 모형의 특성을 파악하고 오차를 해석하기 위하여 본 연구를 수행 하였는데 이에 이용된 모형은 ADCIRC, STEPM, FUNDY 그리고 TEA이다. 비교방법으로 해석적 해를 구할 수 있는 4분환원의 형상에서 영역내 특정점에 대한 수치해의 변화추이와 전영역에 관하여 해석해와의 정규오차의 비교를 통해 각 특성을 살펴보았다. 그 결과 전반적으로 조화모형이 시간진행모형에 비하여 매우 우수하고 거의 해석적 해와 일치되는 결과를 보이는 반면, 시간진행모형인 STEPM은 조화모형에 비하여 약 7배, ADCIRC는 STEPM에 비하여 5배 가량 정도가 떨어지는 것으로 나타났다. 이렇게 오차에 지대한 영향을 미치는 것은 초기조건으로 설정한 cold start의 영향 때문에 발생되는 phase lag와 비선형항의 영향인 것으로 추론되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.943-951
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• 2014

마이크로/나노 압입시험에 사용되는 각뿔 혹은 원뿔형 압입자의 선단 형상은 제작한계 및 사용 중 마모 등으로 인해 필수적으로 곡면 형태를 띄게 된다. 많은 압입시험 관련 연구에서 각뿔형 압입자의 선단 형상은 편의상 구형으로 가정한 후, 얕은 압입에 대한 구형압입 이론식을 적용하고 있다. 이러한 가정에는 근본적으로 두 가지 문제점이 있는데, 첫 번째로 이론해의 정확성은 재료 물성치 및 압입자 형상에 따라 변화한다는 점이며, 두 번째로 각뿔형 압입자의 실제 선단 형상은 이상적인 구형이 아니라는 점이다. 본 연구에서는 유한요소해석에 기반하여 압입시험에 미치는 이 두 요소의 영향을 분석한다. 먼저 탄성 구형 압입시험에 대해 푸아송비와 하중-변위 곡선의 상관관계를 살펴보고, 이를 기반으로 수정된 구형 탄성 압입 관계식을 제시한다. 이어 가정된 Berkovich 선단 형상의 3차원 유한요소해석으로부터 압입깊이에 따른 하중-변위 곡선의 특성을 분석한다.

• 수산해양기술연구
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• 제31권4호
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• pp.423-434
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• 1995

수산업분야의 생력화와 조업공정의 단축으로 새로운 활로를 개척할 수 있는 방안으로 보조기계들의 유압화 및 대형화에 사용되는 후벽 유압실린더는 작동응력 거동의 분석과 파손예측의 정확성이 강구되어야만 기계고장으로 인한 해난사고의 개연성을 미연에 감소시킬 수 있다. 균일한 내압을 받는 대형선박용 유압실린더를 수치해석적 방법인 경계요소법을 사용하여 각종 응력 해석의 시도는 엄밀해나 유한요소법의 결과와 비교적 양호하게 일치하고 있다. 축대칭 형상에 대한 반경방향 응력이나 원주방향 응력의 BEM 해석결과는 단일절점과 이중절점 모두 최대 25MPa의 압축응력이나 최대 52MPa의 인장응력이 작용하고 있으므로 재료의 허용응력내에서 작동하고 있음을 알 수 있다. 이중절점 형상함수(double node shape function)를 사용하여 원통형 형상의 구조물에 대한 수치계산 결과의 정확도를 높힐수 있었으며 입력데이터의 증가는 오차감소에 기여하였으나 프로그램의 실행시간(run-time)을 증가시켰다. 코너에서의 트랙션벡터의 불연속 현상을 해결하기 위한 이중절점의 사용은 영역 내부해의 안정성을 확보하였고 경계부근에서의 내부해의 발산을 제거하기 위한 이중지수형 적분법 사용은 해석결과의 오차를 효과적으로 감소시켰다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2017년 정기학술대회
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• pp.141-142
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• 2017

우리나라와 같이 산악지형이 많은 곳에서는 불가피하게 곡선형태의 교량을 적용해야하는 경우가 빈번하게 발생한다. 또한 곡선교량은 지형적 제약 조건으로 인한 적용 이외 에도 경관적 아름다움으로 인해 많이 건설되고 있는 추세이다. 이러한 곡선 교량의 경우 직선 교량보다 형상적인 문제로 비틀림과 뒤틀림으로 인해 다른 거동 양상을 보이며 특히 동적인 거동에서는 매우 다른 거동 형태를 보인다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 곡선 보의 유한요소 모델을 구축하여 정적해석을 수행하고 이를 이론해와 비교하여 검증하고자 하며 결과적으로 구축된 유한요소 모델의 결과와 이론해의 결과와 잘 부합한다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.9-15
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• 2001

본 연구에서는 복합재료로 만들어진 박판의 상자형 보에 대만 선형 정적해석을 수행하였다. 복합재료 보의 해석을 위해서 혼합 보 이론을 적용하였으며, 상자형 단면의 벽에 대해 설정이 가능한 여러 가지 구성방정식을 고려할 수 있도록 하였다. 굽힘-비틀림 혹은 인장-비틀림 연성을 갖는 단순한 적층 형상의 복합재료 강자형 보를 예로 들어 보의 정적 거동에 미치는 복합재료의 연성효과를 고찰하였다. 본 해석결과의 타당성을 검증하기 위만 방편으로 상용 구조해석 프로그램을 이용한 정밀 유한요소 구조해석을 수행하였다. 혼합 보 이론을 이용하여 복합재료 상자형 보에 대한 단면상수 등을 해석적으로 결정하였으며, 적절한 구성방정식의 설정 여부가 최종적인 해의 정확도를 결정하는 중요한 요소임을 보였다.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제11권1호
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• pp.39-42
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• 2021

2차원 유동장내 수직 진동하는 원통의 Von Karman 와열 유동 현상에 대한 진동 주파수 계산 문제는 진동하는 물체의 비정상 공력 해석 연구 검증에 많이 사용하는 고전적 방법이다. 본 연구에서는 오픈소스 OpenFoam 기반의 중첩격자 기법을 사용하여 층류 유동장내의 수직방향 진동하는 원통 주변의 비정상 유동 현상과 원통 벽면에서의 공력 특성 변화를 해석하기 위한 일련의 해석 단계들과 결과를 타 연구그룹과 비교하였다. 원통 형상과 진동에 의한 와열 유동의 주기적 유동 특성과 복잡성 해석의 건전성을 확보하기 위하여 격자와 시간제어에 대한 해의 정확도에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구에서 수행한 해석 방법은 일관성과 신뢰성 있는 해석 결과들 보여주었으며, 향후 보다 실제적인 진동하는 에어 포일의 비정상 공력 해석 연구에 적용 가능함을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제3권1호
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• pp.83-95
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• 1990

주로 경험에 의존하여 최선의 상태를 구하는 설계방식에 반하여 수학적인 해석방법을 사용하여 체계적으로 최상의 결과를 얻고자하는 것이 최적설계이다. 이때 상태의 해석방법 뿐아니라 비선형의 설계함수의 최적화에 관한 기법 연구가 요구된다. 해석적인 비선형 최적화의 기법중 공학설계에 사용할 수 있는 수렴속도가 빠르며, 사용하기에 편리하다고 알려진 반복 이차 계획법(Recursive Quadratic Programming Method)의 매개변수들의 역할을 살피고 이들의 변화에 따른 수치성능을 비교 분석하여 계산효율이 개선된 수치적 알고리즘을 제시하였다. 설계함수들의 일차 미분정보를 이용한 근사 이차 미분정보에 의하여 최적해의 접근속도가 빠른 RQP 알고리즘의 평가를 위하여 구조물의 무게를 최소화하면서 유한요소의 응력, 변위, 최소고유진동수등의 제한조건을 만족하는 주어진 형상의 최적단면을 가지는 구조물도 설계하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.508-511
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• 2010

본 논문에서는 정상상태 유체-구조 연성문제를 연속체 기반으로 정식화하고 유한요소법을 이용하여 완전 연성된 해를 구하였다. 대 변형을 고려하기 위하여 토탈 라그란지안 정식화를 사용하였으며 유체 및 구조의 비선형성이 고려되었다. 유체와 구조 영역의 형상을 NURBS 곡면을 이용하여 매개화하여 표현하였으며, 형상 최적화를 위해 효율적인 설계민감도 해석법인 애조인 기법을 이용하여 압력, 속도, 변위 등에 대한 설계민감도를 구하였다. 이를 이용하여 최소 컴플라이언스를 갖게 하는 구조물 내부의 유체영역의 설계 등의 수치예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권5호
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• pp.47-60
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• 2007

본 논문에서는 전단변형률과 회전관성을 고려한 준적합 쉘 요소를 이용한 점진기능재료 판과 쉘의 고유진동수와 좌굴하중을 연구하였다. S 형상 함수를 이용한 세라믹과 금속의체적요소의 변화에 따른 점진기능재료 판과 쉘의 고유치 문제를 연구하였다. 점진기능재료 쉘 요소의 면내 강성, 휨 강성 및 전단 강성의 수식은 등질 요소보다 복잡한 재료의 성질들로 결합되어 있다. 유한요소의 수치적 결과를 검정하기 위해 1차 전단변형 이론에 의한 직사각형 판의 Wavier해를 제시하였다. 적층복합 구조 및 S 형상 점진기능재료 구조의 수치해석해는 Navier의 해로 검증하였으며, S 형상 점진기능재료 구조물의 다양한 예제를 제시하였다. 해석결과는 Navier의 이론해와 아주 잘 일치함을 알 수 있었다.