• 전산구조공학
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• 제10권1호
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• pp.201-211
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• 1997

공간뼈대의 구조에 대하여 기하학적 비선형성이 고려될 수 있는 유한요소이론 및 해석법을 제시한다. 이를 위하여 가상일의 원리를 이용하여 대변형효과를 고려한 3차원 연소체의 평형방정식으로부터, 구속된(restrained warping)효과를 무시하고 유한한 회전각의 2차항의 효과를 포함하는 변위장을 도입하여 초기응력을 받는 공간뼈대요소의 증분평형방정식을 유도한다. 공간뼈대구조를 유한요소로 나누어 요소의 변위장을 요소변위 벡터에 관한 Hermitian다항식으로 나타내고 이를 평형방정식에 대입함으로써 탄성 및 가하학적인 강도행렬을 유도한다. 또한 updated Lagrangian co-rotational formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다. 공간뼈대구조의 횡-비틂좌굴 및 후좌굴 거동에 대한 예제들을 통하여 본 연구에 대한 해석결과와 문헌의 결과를 비교 검토함으로써 본 연구에서 제시된 이론 및 해석방법의 정당성을 입증한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.759-768
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• 2004

본 연구에서는 원형 강관을 수직 브레이스로 연결한 아치 리브의 면내 좌굴강도 및 극한강도를 평가하기 위한 매개변수 해석 연구를 수행하였다. 브레이스트 아치 리브의 탄소성 거동은 하중의 재하 상태와 아치 곡률뿐만 아니라 일반 단일 아치 리브와 달리 강관리브와 브레이스 부재의 휨강성비, 브레이스의 배치 간격, 강관 리브의 배치간격 등에 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 분석하기 위해 본 해석에서는 라이즈비, 리브와 브레이스의 단면2차모멘트비, 수직브레이스의 간격비, 지간 대비 상 하 리브의 간격비, 초기 제작오차 및 세장비 등을 매개변수로 하고 하중의 재하 상태는 등분포 고정하중에 대한 활하중의 비를 고려하였다. 이러한 매개변수에 대한 해석 결과로부터 브레이스트 아치 리브의 적정 형상을 제안하였다. 또한, 브레이스트 아치 리브의 극한강도 평가를 위한 대형 구조 실험을 수행하였으며, 실험 결과는 해석에 의한 결과와 비교적 일치하였다.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.11-21
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• 2010

본 연구에서는 시간종속요소를 이용하여 상부벽식-하부골조구조가 고려된 중 저층 철근콘크리트 구조물의 동적응답을 조사하였다. 시간종속요소란 사용자가 원하는 시간간격에서 부재를 활성화할 수 있는 진보된 요소로써 기존의 수행되었던 실험을 통해 가장 우수한 성능을 보인 채널형 비좌굴가새가 해석에서 보강요소로 고려되었다. 시간종속요소로 고려된 비좌굴가새는 1차 지진하중에 의해 구조물이 손상된 후에 2차 지진하중이 발생하기 전에 모멘트골조에 설치, 보강된 것으로 가정되었다. 이러한 가정을 바탕으로 내진설계가 고려되지 않은 5층 콘크리트 건물에 연속지진하중의 적용을 통하여 시간종속요소의 영향에 따라 구조물의 동적응답을 비교하였다. 2차 지진파가 발생했을 때 비좌굴가새를 활성화시키는 것은 1차 지진하중에 의해 손상이 집중된 모멘트골조의 변형을 크게 감소시키는 것으로 조사되었다. 그러나 전단벽시스템은 BRB시스템이 활성화된 이후에도 손상이 증가하는 것으로 나타났다. 모멘트골조의 보강효과에 비해 전단벽시스템의 누적손상이 매우 미세하기 때문에 연속지진하중에 대한 BRB시스템은 효과적인 보강방법으로 조사되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.52-60
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• 2017

본 논문은 탄성지반위에 놓인 비국소 자기-전기-탄성 나노 판의 구조안정에 관하여 1차 전단변형이론을 이용하여 분석하였다. 4변이 단순지지된 자기-전기-탄성 나노 판의 좌굴하중을 구하기 위하여 Navier 방법을 적용하였다. 기존의 연구들에서는 2방향 좌굴해석은 거의 연구되지 않았다. Maxwell 방정식과 자기-전기 경계조건에 따라 자기-전기-탄성 나노 판의 두께 방향에 따른 자위 및 전위의 변화가 결정된다. 자기-전기-탄성 나노 판의 탄성이론을 재 공식화하기 위하여 Eringen의 비국소 미분 구성 관계식을 사용하였고 변분이론을 이용하여 비국소 탄성이론의 지배방정식을 연구하였다. 탄성지반의 효과는 Pasternak의 가정을 적용하였다. 비국소 이론과 국소 이론의 관계를 계산 결과를 통하여 분석하였다. 또한, 전위 및 자위의 크기, 비국소 매개변수, 탄성지반 매개변수 그리고 폭-두께 비에 따른 구조적 안정문제를 연구하였다. 분석 결과들은 전위 및 자위의 효과를 나타내었다. 이러한 계산 결과들은 자기-전기-탄성 재료로 구성된 신소재 구조물에 관한 향후 연구의 비교자료가 될 수 있을 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권3호
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• pp.295-300
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• 2011

선박은 상자형태 구조로 구성되어 있으며 선박의 선 수미, 선저만곡부, 갑판 등에 주로 사용하고 있다. 이런 구조는 박판구조이며 1차 지지부재로 사용된다. 평판구조와 비교하였을 때 상이한 거동을 보이며 일반적으로 압축하중을 받을 경우 곡률변화에 따라 다른 좌굴 및 최종 강도 경향을 나타냈다. 따라서 본 논문에서는 압축하중을 받고 있는 보강곡판인 1/2+1+1/2 bay 모델에 대하여 비선형유한요소해석을 수행하였으며 매개변수 영향은 곡률변화뿐만 아니라 세장비, 웨브높이/두께 등을 고려하여 해석모델에 대한 붕괴모드에 대해 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.193-201
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• 2009

철골 Pre-Engineered Building System(PEBS)이 국내에서도 80년도 후반부터 상당히 일반화되었지만 변단면 PEBS는 대부분 국외에서 개발된 최적화 프로그램으로 구조설계가 수행되고 있다. 이 연구에서는 3차원 변단면 PEBS의 구조설계를 AISC2005의 허용응력설계법과 KBC 기준에 따라 주어진 여러 제약조건들을 만족하도록 수치해석법으로 최적화하는 프로그램을 개발하였다. 변단면 구조물의 최적화 설계는 구조해석과 최적 부재설계를 수행하는데, 구조물의 최소 중량화를 위해서 구조해석과 부재설계 과정을 허용응력조건과 변위조건이 만족될 때까지 반복 수행한다. 2, 3차원 변단면 구조물을 최적화 설계한 결과에 의하면 변단면 용접 H-형강으로 설계하는 것이 압연 H-형강보다 상당한 철골 절약효과가 있는 것으로 나타났다. 변단면 용접 H-형강으로 설계하는 경우 구조물의 종류에 따라 차이는 있지만 AISC2005 기준으로 설계하는 것이 AISC1989 기준보다 철골량이 줄어들었고, 부재 춤도 작게 설계되어 웨브 좌굴에 새 기준이 더 안전한 것으로 평가되었다.

• Composites Research
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• 제14권2호
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• pp.13-21
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• 2001

비강성, 비강도가 우수한 복합재료의 특성상, 기존의 금속 구조물을 복합재료 구조물로 대체 하는 것은 많은 이득을 가져온다. 이 논문에서는 탄소섬유/에폭시 복합재료와 유리섬유/에폭시 복합재료를 이용하여 정적 토크전달 능력, 비틀림 좌굴 하중. 굽힘 1차 고유진동수의 설계 기준을 만족하는 후륜구동 자동차용 일체형 동력전달축이 설계 및 제조되었다. 복합재료 중공축과 알루미늄 요크와의 결합을 위하여 단일 겹치기 접착조인트가 사용되었으며, 접착조인트의 정적 토크전달 능력은 접착길이와 요크두게에 따라 유한요소 해석을 이용하여 계산되었고, 실제 실험결과와 비교되었다. 복합재료 중공축의 정적 토크전달 능력은 Tasi-Wu 파괴지수와 아루미늄 요크와 에폭시 접착제의 비선형 물성을 적용하여 계산되었다. 실험과 해석결과로부터 복합재료 동력전달축의 정적 토크전달 능력은 임계 요크 두께에서 가장 높았으며, 임계 접착길이 이상에서는 포화되었다. 또한 일체형 복합재료 동력전달축은 기존의 2단 분리형 강철 동력전달축과 비교하여 40%의 무게 감소효과를 가져왔다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.535-542
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• 2006

본 논문에서는 압연형강(H형강)을 이용한 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소 해석을 실시하여, 가로보가 활하중 횡 분배에 미치는영향에 대해 검토하였다. 고려된 주요 변수는 주형과 가로보의 단면2차모멘트비, 가로보의 설치 여부, 가로보의 개수 등이다. 유한요소 해석을 통한 활하중 횡분배 계수와 함께 관용적인 격자해석에 의한 활하중 횡분배 계수도 비교하였다. 분석결과에서 가로보는 활 하중 횡분배에 별다른 영향을 미치지 못하며, 콘크리트 바닥판이 활하중 횡분배에는 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 따라서 활하중 횡분배를 목적으로 설치하는 가로보는 제거가 가능한 것으로 판단된다.