• 한국항공우주학회지
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• 제48권10호
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• pp.773-782
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• 2020

심층신경망 기반 하이브리드 유한요소해석을 위한 조인트 모델 방법 구축을 소개한다. 트렉터의 앞차축에서 다양한 체결 조건에 의해 유발되는 복잡한 거동 상태를 가지는 볼트와 베어링의 재료 모델을 심층신경망으로 대체했다. 볼트는 6자유도를 갖는 1차원 티모센코 빔 요소를 이용했고, 베어링은 3차원 솔리드 요소를 이용했다. 다양한 하중 조건을 바탕으로 유한요소해석을 한 뒤, 모든 요소에서 응력-변형률 데이터를 추출하고 텐서플로를 이용하여 학습시켰다. 신경망 기반 유한요소해석을 할 때 추출된 데이터를 바탕으로 학습된 심층신경망은 ABAQUS 서브루틴 안에 포함되어 현재 해석 증분의 응력을 예측하고 접선강도행렬을 계산할 수 있게 했다. 학습된 심층신경망 조인트 모델의 일반화 성능은 훈련에 사용되지 않은 새로운 하중 조건에서 해석하여 검증하였다. 최종적으로 이 방법을 이용하여 심층신경망 기반 앞차축 해석을 진행하고 응력장 분포를 검증했다. 또한, 실제 트렉터의 3점 굽힘 실험 결과와 비교하여 심층신경망 기반 해석의 타당성을 검토했다.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권2호
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• pp.171-181
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• 2009

훼이스 마스크(Face mask)를 사용하여 상악을 견인하였을 때, 두개안면 복합체의 생역학적 반응을 이해하는 것은 임상적으로 매우 중요하다. 이 연구의 목적은 face mask를 사용하여 상악 제 1 소구치와 제 1 대구치에서 상악을 전방으로 견인하였을 때 두개봉합구조에 발생하는 응력 분포를 분석하는 것이다. 13세 6개월 된 남자 환자의 유한요소분석을 위하여 전산화단층사진 촬영으로 얻은 DICOM 영상정보를 개인용 컴퓨터로 옮긴 후 3차원 영상프로그램인 $Mimics^{(R)}$(Materialise, Germany)를 사용하여 얻은 24개의 물성으로 이루어진 상악모델과, 제1소구치와 제1대구치, RME의 협측부, RME의 설측부의 4가지 구성요소를 각기 Nastran 파일형식인 "out"으로 저장하고 Patran에서 합체한 두개안면 복합체의 3차원적 유한요소모델을 생성하였다. 생성된 모델은 제1소구치에서 FH 평면의 45도 하방으로, 제 1 대구치에서 FH 평면의 20도 하방으로 500g의 전방견인력을 주었다. 상악 제1소구치에서 45도 하방으로 견인하였을 때 x축에서는 대구치부위의 확장과 소구치부에서의 협착을 보였고 최대변위량은 0.00011mm였다. y축에서는 전반적으로 전방이동을 보였으며 최대 0.00030mm의 변위와 소구치부위의 변형이 컸다. z축에는 소구치부위에서 하방으로 최 0.00036mm 이동했고, 상악복합체가 전하방으로 이동하였다. 제 1 대구치에서의 20도 하방견인 하였을 때, x축에서는 대구치부위의 협착과 lateral nasal wall의 확장을 보이며 최대 변위는 0.001mm였다. y축에서는 전체적인 전방이동을 보이며, 최대변위는 0.004mm였다. z축에서는 소구치와 대구치 중간부위를 중심으로 ANS는 상방으로 pterygoid plate는 하방으로 반시계방향의 회전양상을 보였으며 최대변위는 0.002mm였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.559-570
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• 2014

본 논문에서는 적층탄성받침과 납 고무받침을 대상으로 재료 및 기하비선형을 고려한 3차원 유한요소로 모델링하고 다양한 파라미터에 대한 압축 및 전단특성을 비교 분석하여 적층고무받침의 해석적 데이터베이스를 구축하였다. 유한요소해석에서 적층고무받침을 모델링하기 위해서 고무시편시험을 통해 고무의 응력-변형률 관계를 얻어내고 커브피팅을 이용하여 고무재료상수를 구하였다. 고무재료상수를 검증하기 위하여 실제 적층탄성받침 제품 시험과 유한요소해석을 비교함으로서 고무재료상수의 유효성을 확인하였다. 적층탄성받침과 납고무받침의 압축거동은 1차 형상계수에 따라서 가장 큰 영향을 받았으며, 전단거동은 2차 형상계수에 따라 크게 달라지는 것을 알 수 있었다. 또한 납의 직경이 증가할수록 납 고무받침의 수평강성과 에너지 소산능력이 증가하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권8호
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• pp.51-58
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• 2014

본 연구에서는 원지반 점토와 시멘트 혼합토를 포함하는 복합지반을 조성하고 이에 대한 실내 일축압축강도 시험을 통해 원지반 점토 함수비 및 치환율, 시멘트 함유율 등에 따른 강도 및 변경 특성치를 분석하였으며, 혼합토에 대한 개별요소 수치모델링을 수행하였다. 시멘트 함유율 15 % 이상에서는 최종적인 복합지반의 강도에 있어 치환율을 증가시키는 것보다 시멘트 함유량 증가 등을 통한 혼합토의 강도를 증가시키는 것이 더욱 유리함을 알 수 있었으며, 회귀분석을 통해 원지반 점성토의 일축압축강도와 시멘트 혼합토의 시멘트 함유율, 복합지반 치환율을 이용하여 최종적인 복합지반의 일축압축강도 및 탄성계수 예측이 가능하였다. 치환율과 함께 최종적인 복합지반의 강도 및 변형 특성치 예측에 가장 중요한 요소인 시멘트 혼합토의 일축압축강도는 실내시험 및 본딩모델이 적용된 3차원 개별요소 수치모델링을 통해 그 검증과 예측이 가능하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.47-55
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• 2008

본 연구에서는 최근 발생하는 지중 매설관의 파손이 곡선부에 집중되고 있는 현실적인 문제를 통해 지중 매설관의 곡선부에 대해 보다 합리적인 해석 방법을 제시하고, 곡선부를 갖는 지중 매설관의 안전성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 실제 시공 및 균열이 발생한 사례를 바탕으로 대상 모델을 선정하고 지중 매설관에 작용 가능한 하중 조합을 고려하였다. 3차원 유한요소해석을 통해 변형량과 응력 그리고 좌굴에 대한 구조해석을 수행하였으며 이를 통해 직선부에 비해 곡선부에 응력이 집중되며 지중 매설관의 안전성을 저해 하고 있음을 볼 수 있었다. 이러한 결과를 통해 곡선부를 갖는 지중매설관의 경우곡선 연결부에 대한 정밀한응력 해석을 통한 안전성 평가가 이루어져야 한다고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.147-156
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• 2008

콘크리트의 일축압축실험에서 축하중이 발생함에 따라 새로운 균열이 발생하고 이 균열의 확장이 파괴의 주된 원인이 되는 경우가 대부분인데 이는 입자 결합 모델에서 입자간의 결합이 파괴되어 해석 대상체의 균열 모사와 유사하게 해석될 수 있어 콘크리트의 표준 공시체에 대하여 일축압축실험의 모사 가능성을 연구하였다. 그러나 입자 결합 모델은 해석 대상체를 입자간의 집합체로 모사하기 때문에 입자간의 결합을 결정하는 미시변수에 의해서 해석 대상의 거시물성이 변하게 되어 이들 변수간의 정량적인 관계를 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서 사용된 접촉 결합 모델에서는 총 8개의 미시변수가 있어 이들 변수와 일축압축실험결과 나오는 거시물성-탄성계수, 일축압축강도, 포아송비-와 콘크리트의 압축파괴거동에 관련이 있는 균열 개시 응력과 일축압축강도와의 비로서 5개의 거시물성에 대하여 부분배치법 및 회귀분석을 통하여 이들 간의 정량적인 관계를 도출하였고 그 결과 일축압축강도를 가정한 가상시료 및 조사 자료로부터 얻은 일축압축강도를 비교적 잘 모사할 수 있었다. 또한 해석을 수행한 공시체의 응력-변형률 곡선이나 응력 수준별 균열 발생의 빈도 및 파괴거동을 관찰한 결과 일반적인 콘크리트의 일축압축하중 하에서의 파괴거동과 상당부분 유사함을 보여 입자 결합 모델을 이용하여 콘크리트 공시체에 대한 일축압축실험을 잘 모사할 수 있다고 본다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.249-256
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• 2008

초고층 건축물의 건설이 증가함에 따라 설계, 시공, 사용 단계에서 구조물의 거동을 정확히 예측하는 연구가 점점 중요해지고 있다. 이러한 초고층 건축물의 거동을 예측하기 위해 많은 연구들이 있어 왔지만 대부분의 연구가 기둥이나 보와 같은 선 요소를 사용한 2차원 골조 해석에 중점을 두고 있다. 최근 초고층 건축물에는 다양한 건축 구조 시스템이 적용되고 있으며, 특히 플랫플레이트 구조를 적용하는 사례가 늘고 있다. 그러나 기존의 2차원 해석기법 만으로는 플랫플레이트 구조를 포함하는 초고층 건축물을 합리적으로 모델링하여 해석하는 것이 어려우며, 구조 부재 간 변형이나 하중 전달 과정을 입체적으로 모사하는 데에도 한계가 있다. 따라서 이 연구에서는 기둥, 보와 같은 구조 부재와 동바리와 같은 비구조 부재를 모델링하기 위한 선 요소와 슬래브 구조 부재를 모사하기 위한 평판 요소를 사용하여 초고층 건축물의 거동을 예측하기 위한 3차원 해석기법을 제안하였다. 구조물의 거동을 보다 합리적으로 예측하기 위해 가설공사와 같은 시공 단계, 크리프와 건조수축과 같은 콘크리트의 비탄성거동의 영향을 고려하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권1호
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• pp.45-50
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• 2003

시스템 보드에 플립 칩 BGA가 실장된 3차원 유한요소 해석 모델을 구성하여 열사이클시험 과정에서 발생되는 솔더 접합부의 피로수명을 예측하였다. 피로 모델은 Darveaux의 경험식에 기초하여 비선형 점소성 해석을 수행하였다. 해석은 4종류의 열사이클시험 조건과 패드구조, 솔더 볼의 조성과 크기의 변화에 따라 발생하는 크리프 수명을 평가하였다. 해석결과 $-65∼150^{\circ}C$의 열사이클시험 조건에서 가장 짧은 피로수명을 보였으며, $0∼100^{\circ}C$ 조건과 비교하면 약 3.5 배 정도 증가하였다. 동일한 시험조건에서 패드구조 변화에 따른 피로수명 차이는 SMD구조가 NSMD구조에 비해 약 5.7% 증가하였다 결과적으로 솔더 접합부에서 크리프 변형에너지 밀도가 높으면 피로수명은 짧아지는 것을 알 수 있었다

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.531-542
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• 2011

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 수치시간적분을 사용하여 교량 내 단면의 시간에 따른 온도분포를 결정하였다. 초기재령 구조물의 거동을 효과적으로 모사하기 위해 시간에 따라 변하는 재료특성과 온도분포에 따른 열응력을 고려하였다. 온도분포는 비선형이며 열전도율, 비열, 콘크리트의 수화열, 대류계수 등의 재료 상수들과 태양열에 영향을 받으므로 주요한 영향인자인 시공시의 계절, 풍속, 교량 상판포장에 대한 영향을 고려하였다. 본 논문의 해석결과와 이전의 다른 해석연구와 비교를 통해 제안된 수치모델의 타당성을 검증하였다. 네 개의 다른 교량 단면의 연구를 토대로 더 타당한 설계결과를 얻기 위해서는 콘크리트 교량에서의 크리프 변형이 고려되어야 된다는 점과 도로교설계기준에서 제시한 온도분포는 개선될 필요가 있다는 것을 알 수 있었다.

• 디지털융복합연구
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• 제14권6호
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• pp.245-251
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• 2016

3차원 모델링을 이용하여 연료전지의 유로형상과 유체의 흐름 방향에 따른 연료전지의 성능에의 영향성을 분석을 수행하였다. 본 연구에서 연료전지 내부의 각 유로형상과 유동장의 변화에 전류밀도와 온도의 분포가 어떻게 이루어져 있는지를 분석하였고, 연료전지 단위셀의 전체적인 성능을 분석하였다. 3차원 모델링을 수행하기 위하여 Navier-Stokes 방정식을 전산유체역학을 이용하여 풀었다. 전산유체역학에 전기화학반응의 모델을 융합하여 계산을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 직선유로와 실제 사용되는 형태인 직사각형 모양의 유로형태를 모사하여 유로구조의 영향성을 분석하였다. 그리고 유체의 유동장을 변형시켜 그 영향성과 결과를 비교해 보았다. 본 전산모사 연구를 통하여 연료가 풍부한 부분보다는 산소가 풍부한 부분에서 전류밀도가 보다 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 전반적으로 전류밀도가 높은 곳에서 온도가 높은 것으로 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 온도의 분포와 유로형상과 유동장 그리고 전류밀도의 연관성을 확인할 수 있었다.