• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권6호
• /
• pp.543-549
• /
• 2014

불확실성을 가지는 콘크리트의 특성으로 인해 철근 콘크리트 부재의 처짐에는 높은 변동성이 발생할 수 있다. 그러나 현행 설계규준은 이를 고려하지 않고 경험적인 데이터에 바탕을 두고 있으며, 부재의 최소 두께 또는 최대 허용 처짐만을 제시하고 있다. 본 논문에서는 철근 콘크리트 플랫 플레이트의 처짐 예측이 가능한 유한요소해석 모델에 확률해석 모델을 적용하여 철근 콘크리트 플랫 플레이트 처짐의 변동성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 콘크리트, 철근, 부재치수, 인장강성에 관련된 8개 요소를 변수로 한 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하였다. 해석결과, 스팬의 크기가 증가할수록 하중으로 인한 처짐에 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, 재하되는 활하중의 크기가 클수록, 슬래브의 두께가 작을수록 처짐의 변동성이 큰 것으로 나타났다.

• Composites Research
• /
• 제34권1호
• /
• pp.70-75
• /
• 2021

본 논문은 단섬유 칩으로 구성된 Sheet Molding Compound(SMC) 복합재료를 실험적으로 관찰된 특징들을 바탕으로 메소스케일(meso-scale) 대표체적요소(RVE: Representative Volume Element)를 재구성하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 전산해석을 이용하여 SMC 복합재료의 비등방성 거동의 정확한 예측은 어려운 문제이다. 이를 극복하기 위해, SMC 복합재료를 위한 일련의 이미지 프로세싱 기술과 재구성 알고리즘 및 유한요소(FE: Finite Element) 생성기로 구성된 SMC RVE 모델을 개발하였다. 첫째, micro-CT 이미지 프로세싱은 SMC 물성에 직접적인 상관관계를 가지는 섬유칩의 배향 및 분산의 확률적 분포를 평가한다. 둘째, 해당 통계적 분포를 바탕으로 섬유칩 간의 겹침효과를 고려한 섬유칩 팩킹 재구성 알고리즘을 개발한다. 마지막으로, SMC 복합재료 멀티스케일 해석을 이용하여 매크로스케일(macro-scale)에서의 거동을 파악하고 실험데이터를 통해 검증을 수행한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권12호
• /
• pp.91-98
• /
• 2012

기존의 설계방식 및 유한요소법에 의해 모델링된 해상풍력 기초의 거동특성을 비교하였고, 확률론적 측면에서 기초형식에 따른 해석사례를 비교 분석하였다. 동일한 수심 및 지반조건에서 동일한 형식의 기초를 설계할 경우 가정모델에 따른 거동양상을 비교한 결과 지반의 강성을 고려하는 가상고정식과 분포 스프링식은 부재력에 차이가 크지 않은 반면, 이를 고려하지 않는 지반고정식은 상대적으로 부재력이 작게 산정됨으로써 보다 불안정한 설계를 유도하는 경향이 있었다. 다시 말해 기초와 지반의 상호관계는 해석결과에 크게 영향을 미치므로 지반의 강성을 고려함이 합리적이다. p-y 방법과 FEM 모델을 이용하여 각각 동일한 모노파일을 해석한 결과 상 하부에서 상당한 오차가 발생하였고, 특히 직경이 큰 경우에 파일 하부에서의 오차가 크게 나타남으로써 5m 이상의 대구경 모노파일 설계 시는 FEM 등 정밀해석이 병행되어야 하며, 해저지반 특성의 면밀한 고려와 공학적 판단이 필요하다. 트라이포드 및 모노파일 형식의 기초를 동일한 수심 및 지반조건에 대하여 신뢰성을 해석한 결과 트라이포드 형식의 파괴확률이 매우 작게 산정되었고, 모노파일 형식은 파괴확률이 비교적 크게 산정되어 안전도가 낮게 평가될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.9-16
• /
• 1990

콘크리트 원전(原電) 차폐(遮蔽) 구조물(構造物)은 발생(發生) 가능(可能)한 각종(各種) 자연재해(自然災害) 또는 사고하중하(事故荷重下)에서도 안전성(安全性)이 보장(保障)되어야 한다. 그러나 현행(現行) 설계(設計) 규준(規準)은 신뢰성(信賴性) 설계(設計) 개념(槪念)에 의한 것이 아닌 재래적(在來的)인 설계(設計) 개념(槪念)을 그대로 사용(使用)하고 있는 실정(實情)이다. 본(本) 연구(硏究)에서는 구조물(構造物)의 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)와 FEM 해석(解析) 결과(結果)를 기초(基礎)로한 랜덤 진동(振動) 이론(理論)에 의한 확률적(確率的) 신뢰성(信賴性) 해석(解析) 방법(方法)에 대해 연구(硏究)하였다. 한계상태(限界狀態) 모형(模型)은 보다 실제적(實際的)인 방사능(放射能) 누출(漏出) 한계(限界) 균열(龜裂)에 대한 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)로 정의(定義)하였으며, 강도(强度) 한계상태(限界狀態)의 경우(境遇)와 비교(比較)하였다. 종래(從來)의 일반적(一般的) 신뢰성(信賴性) 해석(解析) 방법(方法)과는 달리 유한요소(有限要所) 해석(解析) 결과(結果)를 랜덤 진동이론(振動理論)에 결합(結合)하여 한계상태(限界狀態) 확률(確率)을 계산(計算)하므로써 지진하중(地震荷重) 등 각종(各種) 동적(動的) 하중(荷重)에 대한 보다 정확(正確)한 신뢰성(信賴性) 해석(解析)이 가능(可能)하게 되었다. 하중(荷重) 및 저항(抵抗)의 불확실량(不確實量)에 대해서는 가용(可用)한 국내외(國內外) 자료(資料)를 우리 실정(實情)에 맞게 수정보완(修整補完)하였으며, 특히 지진하중(地震荷重)의 경우, 설계(設計) 지진하중(地震荷重)은 한반도(韓半島) 지반(地盤) 가속도(加速度)에 대한 확률적(確率的) 연구(硏究) 결과(結果)를 종합(綜合)하여 산정(算定)하였다.

• Composites Research
• /
• 제32권6호
• /
• pp.327-334
• /
• 2019

층간분리는 복합재 적층판에서 발생하는 특수한 파손 모드이다. 유한요소해석기법을 활용하여 균열 성장방향이 확실히 예측되는 일방향 복합재 적층판의 층간분리 거동과 관련된 많은 수치적 연구가 수행되었다. 반면에 여러 방향으로 적층된 복합재 적층판의 층간분리는 층간 균열 뿐 만 아니라 기지재료 파손 및 섬유 브릿징을 수반하는 층내 균열이 발생한다. 또한 층간 균열과 층내 균열이 불규칙적인 비율로 나타나고 층내 균열도 임의의 각도로 성장한다. 이러한 직교적층 복합재 적층판의 균열 성장 방향에 대한 예측은 확정론적 해석 방법 보다는 확률론적 해석 방법이 유리하다. 본 논문에서는 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판에 모드 I 하중이 가해질 때 균열 경로를 분석하여 향후 확률론적 해석의 기반 자료로 사용할 수 있는 확률 데이터를 수집하고 분석하였다. 직교이방성 재료의 균열선단에서의 응력장 해석결과를 활용하여 균열 성장 방향을 분석할 수 있는 두 가지 기준을 제안하였다. 제안한 방법을 이용하여 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 균열 성장 방향을 정성적, 정량적으로 분석하고 실험값과 비교분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.276-284
• /
• 2019

국내의 사회기반시설물인 교량이나 댐, 원전에 대한 내진 연구는 일찍부터 활발한 연구가 진행되어왔지만 화력발전소 구조물의 경우 사회적 중요성에 비해 지진에 대한 안전성 평가기술에 대한 연구가 미비한 실정이다. 이에 본 논문에서는 16개의 실제 발생한 지진파와 12개의 PGA에 대해 총 192회의 동적해석을 수행하였다. 그 결과 콘크리트의 압축강도와 연돌 구조물의 상대변위의 경우 적용한 지진파별로 PGA값이 증가함에 따라서 파괴확률이 증가하는 양상을 보여주었지만 지진파 별로 상이하였다. 이는 연돌의 고유치 해석 결과 주된 모드와 유사한 장주기 성분이 많은 지진파에서는 취약하기 때문인 것으로 분석되었다. 이를 바탕으로 취약도 곡선을 도출하여 우리나라 지역계수 0.22G를 기준으로 분석한 결과 콘크리트 압축이 한계상태에 도달한 비율은 25%이고 상대 변위가 한계상태에 도달한 비율은 13%이다. 따라서 지진이 발생했을 경우 상대 변위에 의해 붕괴될 확률보다 압축파괴에 의한 붕괴 확률이 높다. 이에 본 연구대상인 연돌에 대한 취약도 곡선은 지진이 발생했을 때 대상 구조물에 대한 한계상태를 판별하는 정량적 근거가 되고 화력발전 연돌 구조물의 지진에 대한 안전설계시 활용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권4호
• /
• pp.423-428
• /
• 2015

에어컨 실내기 조립 시 부품간 간섭이 발생하는 위치와 원인 분석을 위해, 3차원 공차해석을 수행하고 부품공차 및 조립 갭을 최적화했다. 민감도 분석을 통해 초기 설계에서 drain과 body 조립부의 불량발생 확률이 72.6%로 가장 높은 것을 확인했고, 또한 유한요소해석(FEA)을 활용 에어컨 실내기의 난방작동 시 열 변형으로 인해 최대 약 1mm의 변위가 발생하여 부품간 간섭이 발생할 수 있음을 확인했다. 이런 부품간 간섭을 최소화기 위해서 3D 공차 해석의 민감도 분석결과를 토대로 drain의 부품공차를 수정하였다. 개선 공차 반영 해석결과 불량률이 0.03%로 크게 감소함을 확인하였다. 또한, 개선공차 반영 시 에어컨 작동 중 열 변형이 발생하여도 부품간 간섭이 발생하지 않음을 FEA를 통해 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.510-517
• /
• 2001

본 연구는 와전류 형상인식 기법을 증기발생기 세관의 보다 실제적인 결함 평가 문제에 적용하기 위한 목적으로 시도되었다. 이를 위해 증기발생기 세관에 발생하는 실제적인 결함을 보다 사실적으로 모사하는 다섯 가지 형태의 외벽 결함을 선택하고, 이들 결함의 크기 인자와 시험주파수를 변화시켜 가면서, 유한요소 수치해석 프로그램을 이용하여 이론적인 결함신호를 생성하였다. 그리고, 이들 결함신호의 분석을 효율적으로 수행하기 위한 도구로서, '와전류 특징추출 프로그램', '와전류 특징분석 프로그램', 그리고 'PNN 결함분류 프로그램'을 자체적으로 개발하였다. 비대칭 단면을 갖는 결함의 신호는 교점이 원점으로부터 이격되는 현상이 관찰되었는데, 이러한 특성을 반영하는 특징을 추가하여 총 18개의 특징을 시험주파수 별로 정의하였다. 이 특징들을 이용하여 결함을 분류하는 확률신경회로망을 구성하고 결함 분류를 수행한 결과, 결함단면의 대칭성 여부를 결정하는 문제에서는 비교적 높은 정확도를 얻었으나, 결함선단의 첨도를 판단하는 문제에서는 낮은 정확도를 얻었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
• /
• pp.116-120
• /
• 1994

최근 항공우주 및 생산자동화 분야의 급격한 발달에 따라 정밀도와 효율성을 향상시키기 위해 저중량, 고강도 구조물이 요구된다. 그러나 경량화 추세로 인해 수반되는 구조물의 유연성 증가로 외력에 대한 구조응답의 진폭이 커지고 구조물의 피로 수명이 단축되어 매우 위험한 상황에 이를 수 있다. 이런 바람직하지 않은 진동현상을 제어하기 위해 여러 제어이론을 응용한 진동억제시스템의 연구가 활발하며, 신소재인 압전재료의 개발로 새로운 방향이 제시되고 있다. 압전재료는 유연한 구조물에 부착되어 압전재료의 수축, 팽창 운동에 의해 발생된 에너지를 부착된 구조물에서의 제어력으로 사용되어, 진동 혹은 자세 및 형상 제어에 활용되고 있다. 압전재료에 대한 연구로는 Crawley, de Luis3가 보의 표면 혹은 내부에 압전세라믹을 부착하여 액튜에이터로 사용하는 경우 집중모멘트를 가하는 역할을 함을 밝혔고, Hanagud, obal은 압전재료를 센서와 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 대한 최적 진동제어 알고리즘을 개발, 그 성능에 대한 효과를 조사하였고 임의의 위치에 부착된 센서 및 액튜에이터를 고려한 복합재료 보의 운동방정식을 유한요소법을 이용 유도하였으며 변위율 피드백(rate feedback)과 모달피드백(modal feedback) 제어기를 적용하여 진동제어 효과를 고찰하였다. 그리고 Tomas, James, Hubbard는 압전필름을 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 Liapunov 제어기와 변위율 피드백 제어기를 사용하여 능동감쇠기를 설계하였고, Lee, Chaing, Sullivan은 압전필름을 센서와 액튜에이터로 사용해 평판에 변위율 피드백 제어기를 적용한 능동감쇠기를 설계하고 실험적으로 수행하였다. Base가 백색잡음가진을 지속적으로 받을 때 보끝의 움직임이 최소가 되도록 제어하고자 연구를 수행 중인 바 그 결과로소 본 논문에서는 적용시켰고 F-P-K 방정식을 이용해 확률영역으로 변환하여 LQR 제어기와 pole allocation 제어기를 시스템에 적용시켜 우수한 특성을 갖음을 제어 시뮬레이션의 결과를 통해 입증하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제13권6호
• /
• pp.465-475
• /
• 2003

본 논문은 지하공동이 건설되는 지역을 대상으로 공동내 지하수 유입량을 계산하기 위하여 영국의 AEA Technology에서 개발한 NAPSAC과 NAMMU를 이용하여 수치 모델링을 실시하였다. 이것은 3차원의 파쇄된 매질에서 지하수 유동에 대하여 아주 유효한 유한요소 소프트웨어 패키지이다. 모델링에 사용된 입력자료는 지표조사, 시추조사, 단일공 수리시험 자료 등을 이용하여 산출하였다. 공동내 지하수 유입량을 보다 정확히 산출하기 위하여 이방성 수리전도도를 고려하였으며 이방성 수리전도도값은 연구지역에 분포하는 균열체계의 확률적 분포특성이 반영된 균열망에서 역산되었다. 연속체 개념의 수치모델링을 통하여 평수기, 갈수기와 풍수기시의 지하 공동내 유입량, 유동시간, 유동경로의 변화를 계산하였다.