• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.199-206
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• 2018

범용유한요소프로그램인 Abaqus의 확장유한요소법(XFEM)의 사용성 검증을 위하여 2차원 모델에 적용하여 수치해석을 수행하였다. 기존의 연구에 많이 사용되었던 응집요소(cohesive element) 모델은 균열 경로를 예측하고 요소를 삽입하여야 하는 단점 때문에 실제 균열을 모사하는데 한계가 있다. 이러한 이유로 응력의 방향성 및 특이성을 바탕으로 균열의 경로를 예측하는 확장유한요소법(XFEM)이 균열 해석에 있어서 더 발전된 방법으로 이용되어 왔다. 이번 연구에서는 균열의 경로가 자명한 2차원 모델에 사용하여 응집요소해석과 XFEM에 응집요소의 물성을 적용한 해석을 비교하고 XFEM 적용의 타당성을 확인하였다. 수치해석으로 균열 발생 직전의 응력분포 및 응력 특이성을 확인하고 실제 균열 발생경로와의 비교를 한다. 본 연구를 바탕으로 몇 가지의 한계를 극복하면 실제 복잡한 모델의 실제 균열진전해석을 수행하여 균열을 모사할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 2부
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• pp.634-637
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• 2010

본 논문은 미세구조의 마이크로 액추에이터의 구동해석을 위한 결과로써 3차원 유한요소해석(Finite Element Analysis, FEA)을 이용하여 수행하였다. 마이크로머신과 같은 미소구조물을 해석하는 경우, 컴퓨터의 메인 프로세스에 비해 프리프로세서(pre-processor)의 비중이 높아지고 있어 그 효율화가 가장 중요하다. 수작업에 의존해야 했던 지난날의 요소분할법 기술은 최근에 들어 여러 연구자들에 의해 개발되고 있다. 특히, 복합현상을 다루는 정전 액추에이터에 직접적인 적용에 다소 어려움이 있는데 3차원적인 수치 및 실험평가는 실용적인 문제에서 비추어 볼 때 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 센서로서의 역할을 하는 마이크로 정전 액추에이터의 기본설계를 위한 토대를 구축하고자 3차원적인 FEA 시뮬레이션을 수행하여 미세 회전운동을 분석하였다. 그 결과 설계된 모델에서 먼저 자중해석과 Mode 해석에서 기준치를 모두 만족하였다. 또한 설계된 액추에이터의 형상에 따른 회전자의 변형해석을 수행하여 시작토오크와 탄성한계까지의 위치제어에 필요한 회전각을 구하였으며, 정전장 해석을 통하여 시작토오크는 전압 $V^2$에 비례함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1634-1638
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• 2008

하천의 2차원 흐름 해석, 유사이동 해석, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있다. 유체에 대한 수치해석 기법으로 전통적으로 가장 많이 사용되고 있는 방법은 유한차분법이지만, 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 다양한 형태의 하천 해석에는 더욱 적합할 것이다. 본 연구에서는 비구조적 요소망을 advanced front method를 이용하여 생성해 보았다. Advanced front method는 해석하고자 하는 영역에 적절한 절점들을 생성한 후 삼각 요소망을 구성하는 grid based advanced front method와 절점들을 생성하지 않고 해석 영역에 삼각 요소를 바로 구성하는 element based advanced front method로 나눌 수 있다. Grid based advanced front method에서 해석 영역에 적절한 절점을 생성하는 방법으로는 일반적인 격자 구조의 절점 생성 방법을 적용하였으며 경계와의 거리가 가까운 절점은 생성되지 않으며, 삼각 요소를 구성할 때에는 두 개의 인접 절점을 비교하여 최적의 삼각 요소를 구성하게 된다. 단 두 개의 인접 절점만을 비교함으로서 비교적 빠른 시간 안에 최적의 삼각 요소망을 구성할 수 있다. 삼각 요소망을 생성한 후에는 Laplacian smoothing을 이용하여 삼각 요소망의 형질을 개선하였다. Element based advanced front method는 외부 경계에서부터 시작된 Front가 내부 영역으로 확대되어지며 각 Front에서 적절한 절점을 직접 생성하여 바로 삼각 요소를 구성하게 된다. Front에서 생성된 절점은 인접 절점들이 있는지 검색하여 인접 절점이 있다면 생성된 절점은 삭제되어지며 인접 절점이 삼각 요소를 위한 나머지 한 점으로 채택되어진다. Front는 외부 경계와 교차되어지지 않아야 하며 또한 연속된 Front를 효율적으로 관리하기 위해 list 자료 구조를 활용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.365-374
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• 2004

강구조물에 있어서 여러 가지 환경요인에 의해 균열 및 부식 등의 문제가 발생되고 있다. 이는 구조물의 내구성을 저하시키는 요인이 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 용접 보수${\cdot}$보강방법을 사용할 수 있다. 이러한 보수용접은 전단 및 용접과 같은 입열 과정을 필연적으로 수반하고 있다. 따라서 이러한 입열과정에 있어서 발생되는 잔류응력 및 변형의 예측${\cdot}$제어${\cdot}$방지는 구조물의 안전이라는 측면에서 볼 때 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 및 3차원 유한요소 해석을 수행하여 가스전단 및 아크용접에 의해 얻어진 절단 및 용접 잔류응력과 변형을 구하였으며, 2차원 및 3차원 해석기법에 따른 그 값의 정도를 명확히 하였다. 해석기법에 따라 2차원 및 3차원 해석을 수행하여 얻은 절단 및 용접 잔류응련의 분포 및 그 절대치는 유사한 값을 나타내었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제14권6호
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• pp.64-73
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• 1997

솔리드 모델러, 자동요소분할 기법, 4면체 특이요소, 응력확대계수의 해석 기능을 통합하여, 3차원 균열의 응력확대계수를 효율적으로 해석할 수 있는 시스템을 개발하였다. 균열을 포함하는 기하모델을 CAD 시스템을 이용하여 정의하고, 경계조건과 재료 물성치 및 절점밀도 분포를 기하모델에 직접 지정함으로써, 퍼지이론 에 의한 절점발생과 데로우니 삼각화법에 의한 요소가 자동으로 생성된다. 특히, 균열 근방에는 4면체 2차 특이요소를 생성시켰으며, 유한요소 해석을 위한 입력 데이터가 자동으로 작성되어 해석코드에 의한 응력 해석이 수행된다. 해석 후, 출력되는 변위를 이용하여 변위외삽법에 의한 응력확대계수가 자동적으로 계산되어 진다. 본 시스템의 효용성을 확인하기 위해, 인장력을 받는 평판내의 표면균열에 대해 해석하여 보았다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.123-131
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• 2009

본 연구에서는 2차원 및 3차원 유한요소 해석을 이용하여 심층혼합처리 공법에 의한 연약지반 개량시 개량 심도를 결정 하였고, 그 결과는 다음과 같았다. 1. 2차원 해석 결과는 3차원 해석 결과 보다 약 10% 정도 크게 해석되었다. 2. 연약지반의 치환율이 5%이하 일 때 침하량은 급격히 증가하였다. 3. 심층혼합공법으로 연약지반 개량시 횡방향 간격 3m, 종방향 간격 6m, 그리고 8m의 심도로 개량하는것이 가장 경제적인 것으로 나타났다. 4. 심층혼합공법으로 연약지반 개량시 2차원 유한요소 해석보다 3차원 유한요소 해석으로 결정되어야 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.792_793
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• 2009

본 논문에서는 3차원 유한요소해석을 이용하여 단상유도전동기의 스큐유무에 따른 특성을 비교하였다. 기존 2차원 유한 요소 해석을 이용하는 경우 스큐를 갖는 유도전동기의 해석결과가 갖는 불합리점을 지적하였고 3차원해석과 2차원해석결과를 비교하였다. 그리고 스큐가 있는 경우와 없는 경우의 모델을 3차원 해석하였으며 이를 통해 얻은 다양한 결과를 제시하고 스큐의 영향을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.119-128
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• 1999

본 연구는 등방탄성체에 고속충격하중이 작용하는 경우에 대한 유한요소해석에 관한 것으로 대상구조는 여러 가지 모양의 2차원 평면구조를 택하였다. Galerkin 방법을 이용하여 유한요소 정식화하였으며 직접시간적분법에 의해 수치해를 구하였다. 본 해석에서는 균열이 없는 평판으로 수치해와 이론해를 비교하여 수치해의 신뢰성을 확인하였으며, 0°, 30°, 45°경사 균열이 없는 평판에 적용한 3가지 예를 분석하였다. 수치해석 결과는 이론해의 결과와 상호 잘 일치하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.327-329
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• 1999

본 논문은 3차원 유한요소 프로그램을 이용한 농형 유도전동기의 정자장을 해석한 것이다. 2차원영역에서 해석하기 어려운 누설 인덕턴스를 3차원으로 해석하여 설계 파라미터 선정에 도움을 주고자 하였다. 유도전동기의 공극 자속밀도 분포와 누설 자속밀도 분포를 고찰하고 1[turn]의 coil에 의해 발생하는 자속의 량과 전동기 내부로 통과하는 자속의 량을 비교하여 누설 인덕턴스를 계산할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.20-20
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• 1997

고강도 알루미늄 대형 링롤재를 급냉할 때 발생하는 잔류응력을 2차원 및 3차원 유한 요소 해석하였고, 3단계 절단법에 의해 측정된 변형율과 ABAQUS의 요소제거 기능을 이용한 해석 값을 직접 비교하였다. 급냉후 잔류응력 해석결과는 2단과시효 후 측정값과 비슷한 경향을 보였으나 그 절대값의 차이가 크게 나타났다 이는 시편 링의 높이가 작아 실험 값이 부정확하였기 때문이며 링의 높이를 증가시켜 높이방향으로 균일한 응력분포를 갖도록 하면 그 차이가 감소될 것으로 판단된다. 잔류응력을 측정하는 3단계 절단 과정을 모사한 3차원 해석결과와 측정된 변형율을 직접 비교함으로써 실험과 해석의 정확성을 향상시킬 수 있도록 하였다. 이로부터 잔류응력이 존재하는 일반적인 알루미늄 구조물의 기계가공에 의한 변형을 정확히 예측할 수 있는 기반을 마련하였으며 구조해석 시 잔류응력의 영향을 고려할 수 있게 되었다.