• 전산구조공학
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• 제4권1호
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제9권3호
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• pp.165-171
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• 1992

진동하는 구조물을 설계할 때에는 그 구조물 중의 Strain이나 응력이 최대가 되는 장소나 시각을 알 필요가 있다. 지금까지의 Strain 해석에는 Strain gauge 등과 같은 접촉법이 많이 이용되고 있다. 더우기, 접촉법으로 대변형 진동을 하는 물체의 Strain을 해석하는 것은 곤란하다. 최근에는 비접촉법으로 Strain 분포를 해석하기 위해 화상처리를 이용한 계측이 행하여지고 있다. 이들의 Strain 분포를 측정하는 광학적인 방법으로는 격자법, Moire법, 홀로 그랩픽 간섭법 등이 있다. 특히 대변형이나 대Strain을 해석하는 데에는 격자법이 많이 이용되고 있는데, 종래의 격자법은 Data를 처리하는 데에 많은 시간과 노력이 소요되고 작업도 매우 복잡하며, Data의 수도 제한이 되어서 구조물의 분포의 해석 정도에 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문 에서는 스테레오법을 이용해서 2차원 격자를 붙인 시료표면의 각 점의 3차원 좌표를 계측하고, 또 Fourier 변환 격자법을 적용하여 촬영된 2차원 격자의 화상에서 위상치를 구한다. 그리고 물체의 변형 전후의 대응 관계의 화상에서 3차원 형상과 Strain 분포를 해석하는 방법을 제안한다. 이 방법을 이용하면 진동하는 구조 물의 3차원 변위분포, Strain 분포를 정도 좋게 해석할 수가 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.299-308
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• 2001

본 논문은 캔틸레버 복합 적층판의 고유진동에 대하여 3차원으로 해석한 연구를 제시하고 있다. 본 연구에서는 고정단에서의 경계조건을 엄밀히 만족하고 수학적으로 완전한 다항식으고 표현되는 근사 변위와 Ritz 방법을 이용하여 Lagrangian범함수의 정상값을 구하였다. 3차원 모델의 정확도는 무차원 진동수의 수렴연구를 통하여 이루어졌으며, 또한 기존 문헌상의 해석 및 실험 결과와의 비교를 통하여 본 연구 결과의 정확성을 검토하였다. 본 논문에서 제시된 3차원 진동수의 결과를 이용하여 캔틸레버 복합 적층판의 기하학 및 재료 매개변수 즉, 형상비(a/b), 폭두께비(a/h), 재료의 직교 이방성, 플라이 수(NP), 섬유 배향각(θ), 및 적층 순서가 미치는 효과를 설명하였다.

• 소음진동
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• 제9권1호
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• pp.206-213
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• 1999

선박의 보-유추 진동해석에 있어 2차원 부가수질량의 3차원 효과를 고려하기 위해서 3차원 수정계수(J-factor)를 계산해야 하는데 광폭선의 경우에는 J-factor의 계산이 부정확하고 번거롭다. 이 논문에서는 이를 개선하기 위해 새로운 선박의 보-유추 접수진동해석 방법을 소개하였다. 이 방법은 선박에 접수된 유체에 대해 BEM 기법을 이용하여 3차원 유체력을 직접 계산하고 이를 일정 간격으로 나눈 각 스트립에 집중질량으로 평가한 후에 선체의 보모델과 결합하여 보-유추 진동해석을 수행하는 방법이다. 오픈탑 컨테이너선의 모델에 대해 기존의 보-유추 진동해석방법과 이 논문에서 제시한 새로운 진동해석방법을 이용하여 진동해석을 수행하고 가진 실험에 의한 진동계측결과와 상호 비교함으로써 새로운 방법의 유용성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.67-74
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• 1999

본 문에서는 선체 중앙부의 유한요소 모델링과 진동해석이 수행되었다. 횡부재와 종통부재가 만나 3차원적으로 연결되어 있는 선체구조는 복잡한 구조적 특성 때문에 모델링에 많은 노력이 필요하다. 선수, 선미부에 비해 비교적 부재간의 접속이 간단한 중앙평행부의 진동해석과 같은 경우에는 모델링 기법을 개발해 사용할 수도 있다. 중앙부 횡부재와 종통부재가 만나는 부분의 접속성과 형상표현을 위해 keypoint, super element(SE) 개념을 도입하였고 형성된 SE 들을 isoparametric mapping 기법을 접속된 3차원 부재용으로 개선하여 유한요소로 분할하였다. 진동해석용으로 형성된 선체중앙부 요소망을 ANSYS로 가시화하였고 자유진동해석을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.421-428
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• 2009

본 연구에서는 2방향 중공슬래브의 효율적인 진동해석을 위하여 등가의 플레이트 모델을 개발하였다. 이를 위하여 3차원 입체요소 중공슬래브 모델에 대응하는 플레이트 슬래브 모델의 등가 질량과 강성을 산출하였다. 개발된 등가 플레이트 모델의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 예제해석을 수행하였다. 해석결과 등가 플레이트모델의 고유진동수는 3차원 입체요소모델과 비교하여 매우 정확한 것을 확인하였다. 또한 보행하중이 가해지는 2방향 중공슬래브에 대해 등가플레이트 모델과 3차원 입체요소 모델을 사용하여 시간이력해석을 수행한 후 그 결과를 비교하였다. 해석결과 등가의 플레이트 모델이 해석시간을 상당히 줄이면서도 3차원 입체요소 모델과 거의 일치하는 결과를 나타내는 것을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.135-142
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• 1992

선박이나 해양구조물과 같은 접수구조물의 진동해석은 구조계와 유체계를 연성시켜 접수면에서의 적합조건을 만족시키는 해를 구하게 된다. 잘 알려진 바와 같이 이러한 유력탄성해석은 구조계는 유한요소법을, 유체계는 경계요소법을 적용하여 두 계를 연성시켜 효과적으로 풀 수 있는데, 이 방법은 부가수질량 행렬의 모든 자유도가 접수면에 완전연성되어 있기 때문에 실용화하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 이와같은 단점을 보완하기 위해서 재해석방범에 기초한 유체-구조 연성진동 해석방법을 제시하였다. 이 방법은 전통적으로 보거동 진동해석에 사용해 온 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수 J를 이용한 비연성 진동해석 방법과 비교해 볼때, 3차원 수정계수 J의 고려없이 보거동 진동은 물론 고차진동해석에 좋은 해석 결과를 보여 주었다. 이 방법의 타당성과 계산 효율성을 수치예를 통해 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.197-206
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• 2003

임의의 경계조건과 변두께를 갖는 축대칭 반구형 쉘과 반구형체의 진동수와 모우드형상을 결정하는 3차원적 해석법이 소개되었다. 수학적으로 2차원적인 전통적인 쉘이론과는 달리 본 연구의 해석법은 3차원 동적 탄성방정식을 사용하였다 자오선방향 (Φ), 법선방향(z), 원주방향(θ)으로의 변위성분인 μ/sub Φ/, μ/sub z/, μ/sub θ/는 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, 와 z 방향에 대해서는 대수다항식으로 표현될 수 있다. 축대칭 반구형 쉘의 변형률 에너지와 운동 에너지를 정식화하고, 리츠법으로 고유치문제를 계산하였다. 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해의 상위 경계치 진동수를 구하였으며, 이 때, 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 자오선방향으로 선형적으로 꿩 두께가 변하는 반구형 쉘과 반구형체치 3차원적 진동수를 최초로 계산하였으며, 축방향으로 난 조그만 원추형 구멍이 진동수에 미치는 영향도 분석하였다. 상두께와 자유경계조건을 갖는 두꺼운 축대칭 반구형 쉘에 대한 3차원적 리츠해와 3차원적 유한요소법에 의한 진동수를 서로 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권1호통권30호
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• pp.23-36
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• 1997

교량(橋梁)의 동적응답(動的應答)을 파악하기 위해서는 노면(路面)조도에 의해 영향을 받는 차량의 거동 파악이 중요하게 된다. 최근, 교량의 상판(床版)등에서 발생되는 피로(疲勞)의 영향에 대한 관심이 고조되어 서서히 교통진동의 3차원 모델링에 대한 중요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 교량에 발생되는 교통진동(交通振動)의 영향을 좀더 정확히 표현하기 위하여 3차원 해석 방법을 제시한다. 해석방법으로 유한 요소법이 이용되었고, 차량 모델링은 하나의 전축(煎軸)과 두 개의 후축(後軸)을 갖는 8자유도계(自由度系) 차량 모델을 이용하여 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 동적(動的) 연립미분방정식(聯立微分方程式)의 해법에서는 Newmark-${\beta}$법(法)을 이용하였고, 가상 노면요철(凹凸)모델링에서는 정상불규칙과정(定常不規則過程)으로 가정하여 노면 요철(凹凸)을 생성하여 시뮬레이션에 사용하였다. 또한 실제 차량 및 교량에서의 실측치와 비교하여 모델의 검증을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.1107-1112
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• 2008

건축 구조물의 진동특성은 시험으로 알아내기가 어렵기 때문에 지진이나 다른 가진에 대한 영향을 미리 평가하기가 매우 어려웠다. 그러나 근래에 들어 해석 기술이 발전함에 따라 건축물에 대한 성능을 예측해 볼 수 있게 되었다. 건축 구조물의 진동특성 예측은 지금까지는 2차원 평면 해석이 주를 이루었고, 3차원 해석은 이루어지지 않고 있었다. 2차원 해석은 건축물이 비대칭일 때 해석의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제를 안고 있다. 본 논문에서는 주거건축물을 3차원으로 모델링하였으며, 지하철 통과시 주거 건축물의 진동 해석을 수행하였다.