• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.217-228
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• 1997

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.

• Computers and Concrete
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• 제22권2호
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• pp.227-237
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• 2018

Today, the modeling of concrete as a material within finite element simulations is predominantly done through nonlinear material models of concrete. In current sophisticated computational systems, there are a number of complex concrete material models which are based on theory of plasticity, damage mechanics, linear or nonlinear fracture mechanics or combinations of those theories. These models often include very complex constitutive relations which are suitable for the modeling of practically any continuum mechanics tasks. However, the usability of these models is very often limited by their parameters, whose values must be defined for the proper realization of appropriate constitutive relations. Determination of the material parameter values is very complicated in most material models. This is mainly due to the non-physical nature of most parameters, and also the large number of them that are frequently involved. In such cases, the designer cannot make practical use of the models without having to employ the complex inverse parameter identification process. In continuum mechanics, however, there are also constitutive relations that require the definition of a relatively small number of parameters which are predominantly of a physical nature and which describe the behavior of concrete very well within a particular task. This paper presents an example of such constitutive relations which have the potential for implementation and application in finite element systems. Specifically, constitutive relations for modeling the plane stress state of concrete are presented and subsequently tested and evaluated in this paper. The relations are based on the incremental theory of elastic strain-hardening plasticity in which a non-associated flow rule is used. The calculation result for the case of concrete under uniaxial compression is compared with the experimental data for the purpose of the validation of the constitutive relations used.

• 터널과지하공간
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• 제6권1호
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• pp.10-18
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• 1996

Arched openings are generally excavated in underground construction works. Since stress distribution around openings depends on geological structure in rock mass, any shape of arched openings fully conformed with in-situ stress condition should be recommended to maintain mechanical safety of structures. Shape of arched openings is specified by both roof curvature and height-width ratio, and especially this report presents deformation behaviors related with roof curvature. Scale model tests and numerical studies of various shaped openings are conducted, where rectangular opening shows the greatest convergence. Through the anlayses of various arched opengings, as radius of roof curvature is increased, roof lowering and sidewall closure are remarkably increased, whereas floor heaving is increased little by little. By the way, it is useful that displacements of openings are roughly estimated in the stage of preliminary investigation. To find out elastic displacements of arched openings with any roof curvature, regressional formula and charts by least square method are represented. In addition elastoplastic deformation behavoirs of arched openings concerning associated adn non-associated flow rule are discussed.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1991년도 추계학술발표회 논문집 지반공학에서의 컴퓨터 활용 COMPUTER UTILIZATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
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• pp.216-232
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• 1991

This Finite Element Program(TAFEM) has been developed to be able to carry out the structural analsis of tunnel section and simulate the surrounding ground behaviour due to New Austrian Tunnelling Method, of which main support is the surrounding ground, itself. The Elasto-plastic theory has been applied. The used finite elements are 8-noded isoparametric element(rock & shotcrete), 2 or 3-noded rod element(rock bolt) and infinite boundary element. The load incremental method and tangential stiffness method has been used. Associated flow rule was applied to plastic flow and yield criteria inclued not only Mohr-Coulomb but also Drucker-Prager. In this paper, Drucker-Prager yield criterion has been used. The relationship between plastic strain and stress is based on the incremental strain concept and stress-strain equation on the basis of the stress path of each gauss point has been adopted. It may be rational that rock is considered to be no-tension material, so that no-tension analysis has been adopted in accordance with the brittle fracture constitutive equation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제22권2호
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• pp.444-450
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• 1998

In the present investigation, it is attempted to derive a yield function and associated flow rules of loose metal powders to predict plastic deformation and density change during compaction. The loose metal powders yield by shear stress as well as hydrostatic stress and the yield strength is much smaller in tension than compression. Therefore, a yield function for the powders is expressed as a shifted ellipse toward the negative direction in the hydrostatic stress axis in the space defined by the two stresses. Each of parameters A, B and .delta. used in the yield function is expressed as a function of relative density and it is determined by uniaxial strain and hydrostatic compressions using Cu powder. Flow rules obtained by imposing the normality rule to the yield function are applied to the analyses of unidirectional, bidirectional and hydrostatic compressions, resulting in an excellent agreement with experiments. The yield function is further examined by checking volume changes in plane stain, uniaxial strain and shear deformations.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제4권1호
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• pp.9-23
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• 1996

The behaviour of elasto-plastic planar arches subjected to dynamic loads in presented. The governing equations are formulated through the dynamic equations and compatibility conditions. The latter is established by applying the generalized conjugate segment analogy. Bending moments at the nodes and axial forces in the members are considered as primary variables in the elastic regime. They are supplemented by the rotations at the nodes and dislocations in the elements when plastic hinges occur. Newmark-${\beta}$ method is adopted in the time marching process. The interaction diagram of each element is treated as the yield surface for the element and the associated flow rule is enforced as plastic flow occurs. The method provides good prediction of dynamic response of elasto-plastic arches while requiring small core storage and short computer time.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.13-20
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• 2010

본 연구에서는 얕은기초의 파괴거동과 전체적인 하중-변위 관계를 묘사하는 방법에 대하여 기술하였다. 제안한 방법에 의하여 얕은기초의 최고점 이후의 거동과 점진적인 파괴과정을 비교적 명확히 기술하는 것이 가능함을 보여주었다. 유한요소 수치해석법으로 얕은 기초지반에 대하여 마찰각과 체적팽창각을 달리하여 지지력계수 $N_{\gamma}$을 계산하였다. 일반적으로 적용하는 관련 흐름법칙과 거친 기초조건에 의한 지지력계수 $N_{\gamma}$값은 실제 흙거동인 비관련 흐름법칙과 약간 미끈한 기초조건에 대해서는 불안전한 설계가 되는 것을 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.65-74
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• 2003

본 논문에서는 사면안정해석에 있어서의 유한요소법과 한계평형법의 결과를 나타내었다 해석의 타당성을 부여하기 위하여 유한요소법과 한계평형법에 의한 안전율을 비교하였으며, 각각의 방법에 의한 안전율이 잘 일치됨을 보여 전단강도감소기법을 사용한 유한요소해석이 사면안정해석에 있어서 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다. 구성 법칙, 사면의 경사각, 흐름법칙, 그리고 유한요소망의 이산화에 따른 일련의 유한요소해석을 실시한 결과, 전단강도감소기법에 근거한 유한요소해석법은 안전율에 관하여 합리적인 결과를 제공할 수 있음을 확인하였고 유한요소해석결과는 구성법칙과 흐름법칙의 선택에 의해 상당한 영향을 받을 수 있음을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.61-71
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• 1993

충돌이나 폭파시 발생하는 기계적 에너지나 화학적 에너지는 응력파의 형태로 매체를 통과하게 되며, 매체의 자유면과 절리면을 따라 반사와 굴절을 거듭하는 매우 복잡한 과정을 거치게 된다. 본 연구에서는 재료특성을 달리하는 층을 통과하는 소성응력파의 전파과정을 압력 부종속 모델인 Von-Mises 모델을 사용하여 연구하였다. 응력파의 전파과정을 연구하기 위한 지배 방정식(governing equation)으로서는 물체에 종속되어 있는 라그란지안 좌표계(lagrangian coordinate system)로 표현된 운동량과 질량보존(conservation of momentum and mass)법칙식을 사용하였으며 또한 충격전면(shock front)에 연속성을 부여하기 위해 인공점성(artificial viscosity)을 운동량 보존식에 첨가하였다. 주요 방정식을 풀기 위한 수치해석법으로는 시간과 공간 좌표계로 구성된 유한차분법(finite difference method)을 사용하였으며 소성변형률을 구하기 위한 소성이론으로서는 associated normality flow rule을 사용하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.21-33
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• 1992

충격하중을 받는 구조물은 초고압에서 부터 저압까지 다양한 압력을 짧은 시간에 경험하게 된다. 따라서 이들 구조물을 해석하기 위해서는 실제 물체의 재료특성을 표현할 수 있는 구성 법칙(constitutive law)이 필요하게 된다. 본 연구에서는 압력 부종속모델(pressure independent model)인 Von-Mises 모델과 압력 종속모델(pressure dependent model)인 Drucker-Prager 모델을 사용하여 충격과 폭발 현상시 발생하는 응력파의 전파과정(propagation process)을 재료특성에 따라 비교 분석하였다. 응력파의 전파과정을 연구하기 위한 지배 방정식(governing equation)으로서는 물체에 종속되어 있는 라그란지안 좌표계(lagrangian coordinate system)로 표현된 운동량과 질량보존(conservation of momentum and mass)법칙을 사용하였으며 또한 충격전면(shock front)에 연속성을 부여하기 위해 인공점성(artificial viscosity)을 운동량 보존식에 첨가하였다. 주요 방정식을 풀기 위한 수치해석법으로는 시간과 공간 좌표계로 구성된 유한차분법(finite difference method)을 사용하였으며 소성변형률을 구하기 위한 소성이론으로서는 Associated normality flow rule을 사용하였다.