• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.22-30
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• 2012

This study deals with an enhanced assumed strain (EAS) three-dimensional element for free vibration analysis of laminated composite and sandwich structures. The three-dimensional finite element (FE) formulation based on the EAS method for composite structures shows excellence from the standpoints of computational efficiency, especially for distorted element shapes. Using the EAS FE formulation developed for this study, the effects of side-to-thickness ratios, aspect ratios and ply orientations on the natural frequency are studied and compared with the available elasticity solutions and other plate theories. The numerical results obtained are in good agreement with those reported by other investigators. The new approach works well for the numerical experiments tested, especially for complex structures such as sandwich plates with laminated composite faces.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.3207-3215
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• 2012

본 논문에서는 3차 전단변형이론이 고려된 비국소 탄성 이론을 이용한 나노 판의 휨 및 진동에 대하여 연구하였다. 비국소 탄성 이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 3차원 전단변형이론은 나노 판의 두께방향으로의 전단 변형률과 전단응력의 곡선변화 효과를 고려할 수 있다. 이러한 두 가지 이론을 이용하여 나노 판의 처짐과 고유진동수에 미치는 비국소 이론의 효과를 제시하였다. 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 비국소 계수, (ii) 나노 판의 적층형태, (iii) 나노 판의 보강 방향 그리고 (iv) 나노 판의 적층 수 등이 나노 판의 무차원 처짐에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 비국소 이론에 의한 나노 판의 처짐에 관한 연구는 향후 관련연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.35-41
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• 2008

1-g 진동대 또는 지오센트리퓨지를 사용한 지반지진모사에 대한 동적모형실험을 수행할 때 층 분할된 연성전단상자가 자주 이용되고 있다. 본 연구는 3차원 수치해석기법을 이용하여 자유장, 강성토조와 층 분할된 연성전단상자내 모형지반을 각각 모델링하고 거동을 비교 분석하였다. 분석결과 강성토조의 거동과 자유장의 그것은 상당한 차이를 보이는 반면에 층 분할된 연성전단상자의 거동은 자유장과 유사한 거동을 하였다. 그러나 층 분할된 연성전단상자는 자유장에 비해 가속도가 과소평가되는 경향을 보였고, 특히 모형 중심부에서 가장자리로 갈수록 자유장의 것과 큰 차이를 보였다. 또한 층 분할된 연성전단상자는 자유장에 비해 장주기 특성을 가진 거동을 하여 지반가속도가 자유장의 그것보다 감소하는 경향을 보이는데, 이는 층 분할된 연성전단상자에서 주변지반의 강성과 관성효과가 제대로 반영되지 못해 발생하는 현상으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.109-122
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• 1983

본(本) 연구(硏究)에서는 전단변형(剪斷變形)(Shear deformation)과 회전관성(回轉慣性)(Rotatory inertia)의 영향(影響)을 고려(考慮)한 4절점(節點) 8자유도(自由度)를 갖는 Timoshenko 보 요소(要素)(TB4)를 3차원(次元) 연속체(連續體)로부터 유도(誘導)하고 있다. TB4보 요소(要素)는 3차(次) 보간함수(補間凾數)(Interpolation function)로 표시(表示)되는 연직(鉛直)처짐(Transverse deflection) W와 평면회전(平面回轉)(Plane rotation) ${\theta}$를 절점(節點)의 자유도(自由度)로 취(取)하고 있다. TB4요소(要素)의 강도(剛度)매트릭스와 질량(質量)매트릭스는 보의 운동방정식(運動方程式)을 Galerkin 가중잔차법(加重殘差法)(Weighted residual method)으로 Discretization하여 3개(個)의 Gauss점(點)을 이용(利用)한 RSI(Reduced shear integration)기법(技法)에 의한 수치적분(數値積分)으로 구해진다. TB4보 요소(要素)의 정확성(正確性)과 수감상태(收歛狀態)를 고찰(考察)하기 위하여 여러 가지 예제(例題)를 해석(解析)한 결과(結果), 보의 L/h 비(比)에 관계없이 보의 정적해석(靜的解析)(Static analysis)이라 자유진동해석(自由振動解析)(Free vibration analysis)에 있어서 TB4보 요소(要素)는 다른 Timoshenko보 요소(要素)들 보다 월등(越等)히 우수(優秀)한 정확도(正確度)와 수감현상(收歛現象)을 보여 주고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.703-713
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• 2001

비대칭단면을 갖는 박벽 직선보의 3차원 자유진동해석을 수행하기 위하여 엄밀한 요소강도행렬을 유도한다. 단면이 균일한 비대칭 박벽 탄성보에 대하여 운동방정식, 힘-변위 관계식을 유도하고 엄밀한 동적강도행렬을 수치적으로 산정하는 방법을 제시한다. 14개의 변위파라미터를 도입하여 고차의 연립미분방정식을 1차 연립미분방정식으로 바꾸고, 비대칭행렬을 갖는 선형 고유치문제의 해를 복소수영역에서 구한다. 이를 이용하여 절점변위에 대한 처짐함수을 엄밀히 구하고, 재단력-변위 관계식을 이용하여 엄밀한 동적요소강도행렬을 산정한다. 본 방법의 타당성을 보이기 위하여 비대칭 박벽보의 고유진동수를 계산하고, 해석해, 혹은 3차 Hermitian 다항식을 사용한 보요소 및 ABAQUS를 사용한 유한요소 해석결과와 비교한다.

• 대한조선학회지
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• 제27권3호
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• pp.107-116
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• 1990

구조물의 탄성을 고려한 탱크내 유동은 자유수면을 갖는 유체와 탄성변형하는 구조물이 연성된 시스템으로서 유체유동으로 인한 과도한 구조물변형, 유체의 부가질량 및 부가감쇠력에 의한 구조물의 동특성변화, 구조물 진동으로 인한 유체유동의 왜곡 등이 복합된 비선형 해석이 요구된다. 본 논문에서는 탱크 벽을 1자유도 수평운동하는 강체로 가정하였으며 Lagrangian 유한요소법을 이용하여 유동해석을 수행하였고 유체-구조물 연성문제의 수치적분을 위하여 조합된 implicit-explicit 알고리듬을 도입하였다. 탱크벽의 동특성 변화에 따른 유체-구조물연성 탱크의 동특성변화를 관찰하였으며 파도생성 문제에 관한 수치계산을 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.75-86
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• 1982

본 연구에서는 3절점, 6자유도를 갖는, 종래의 Timoshenko 보 이론에 근거한 깊은 보(Thick beam) 요소(DB6)와 3절점, 7자유도를 갖는 3차 축방향변위를 가정한 고차 보 요소(DB7)의 3차원 연속체로부터의 Degeneration을 보여 주고 있다. DB6 보 요소는 전단변형률의 비살제적인 선형분포를 보완하기 위하여 전단계수(shear coefficient)를 도입하고 있는 반면 고차 DB7 보 요소는 보다 실제적인 전단변형률의 2차분포를 가정하고 있다. 이 들 두 보 요소를 이용하여 계산된 해(解)는 Timoshenko 방정식의 해(解), 얕은 보(Thin beam)의 해(解) 및 다른 여러 보 요소들의 해(解)와 비교된다. 본 연구의 결과는 고차 DB7 보 요소가 보의 정력화적 해석이나 자유진동 해석에 있어서 다른 보 요소들에 비해 월등히 정확함을 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.45-54
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• 1991

선형변단면관형(線形變斷面管型) 단면(斷面) 부재(部材)의 3차원(次元) 공간(空間)에서의 고유진동해석(固有振動解析)을 위하여 회전관성(回轉慣性)도 포함하는 질량(質量) 행열(行列)을 유도하였다. 유도과정에서 정확한 변위함수(變位函數)를 사용했다. 일반적으로 많이 사용되는 변단면(變斷面) 부재(部材)의 경사(傾斜)는 매우 작으므로 '정형적분형(整形積分型)'으로 표현된 행열(行列)을 사용하여 변단면(變斷面) 부재(部材)를 포함하는 구조물을 해석할 때에 신빙성(信憑性)없는 결과를 얻게 된다. 이러한 수치적(數値的) 오류(誤謬)를 피하기 위하여 '급수형(級數型)'의 전개식(展開式)을 유도했다. 변단면(變斷面) 부재(部材)의 구조물(構造物)을 해석하기 위하여 본(本) 연구(硏究)에서 유도(誘導)된 질량(質量) 행열(行列)을 사용하여 구한 고유진동수(固有振動數)와 분할 부재(部材)를 균일단면(均一斷面) 탑형태(塔形態)로 표현하여 구한 고유진동수(固有振動數)를 비교(比較)하여 본 연구결과 효율성(效率性)과 정확성(正確性)이 증진(增進)된 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.31-43
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• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.169-176
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• 1999

An improved formulation for spatial stability md free vibration of thin-walled curved beams with variable curvature and non-symmetric cross sections are presented based on the displacement field considering the second order terms of finite semitangential rotations. By introducing Vlasov's assumptions, the total potential energy is derived from the principle of linearized virtual work for a continuum. In this formulation, all displacement parameters and the warping function are defined at the centroid axis so that the coupled terms of bending and torsion are added to the elastic strain energy. Also, the potential energy due to initial stress resultants is consistently derived corresponding to the semitangential rotation and moment. The cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions for development of the curved thin-walled beam element having eight degrees of freedom. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this study, . numerical solutions for free vibration of arches are presented and compared with resells of other researchers and solutions analyzed by the ABAQUS's shell element.