• 대한조선학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.56-65
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• 1996

최근 재료 과학의 발달과 함께 선박의 초고속화를 추구함에 따라 높은 강도와 중량의 경량화를 동시에 만족시킬 수 있는 복합 재료에 대한 요구가 증대되고 있다. 샌드위치 구조 형식은 두껍고 약한 저밀도의 심재와 얇고 강한 고밀도의 면재가 접착된 복합 구조의 한 형태로서 두 개의 면재가 중립 축으로부터 멀리 떨어지게 됨으로써 2차 모멘트가 크게 되어 구조의 강성을 증가시킬 수 있는 가장 효과적인 경량의 구조 형식이다. 본 연구에서는 샌드위치 평판 구조가 분포 하중, 압축 하중, 전단 하중 및 이 들의 복합하중을 받을 때의 응력 및 좌굴 하중을 Rayleigh-Ritz법을 이용하여 정밀 해석하였다. 그리고, 샌드위치 평판에 대한 초기 설계에 응용이 가능하도록 좌굴응력 외에 Wrinkling 응력에 관한 제한조건을 고려하여 샌드위치 평판의 최소 중량 설계를 수행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.1-9
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• 1998

풍력에너지는 자연의 에너지를 이용하므로써 환경문제와 경제적 측면에서 다른 대체 에너지보다 훨씬 유리하여 세계 여러 나라에서 각광을 받고 있다. 경제적인 이유로 풍력발전을 위한 회전날개가 대형화 되고 있으며, 경량화를 위해 복합재 구조등의 첨단 항공기술이 적용되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 500㎾급 중형 풍력 발전시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력 성능을 갖는 경량화 복합재 회전날개의 개선 설계를 수행하였다. 회전날개의 경량화를 위해 기 설계된 쉘-스파 구조물을 쉘-스파-샌드위치 구조물로 설계를 수정하였고, 배선형 해석을 통해서 경량화에 따른 대변형 문제를 검토하였으며, 파괴응력보다 낮은 상태에서 발생되는 국부좌굴에 의한 구조물의 안전성을 검토하였다. 또한, 허브의 금속재 삽입부분의 전단핀에 의한 핀 홀 주위의 응력해석을 수행하여 충분히 안전함을 확인하였고, 수정 설계된 구조물이 운용구간내에서 공진이 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.111-119
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• 2010

여러 연구자들에 의해 최적화 알고리즘을 이용한 최적내진설계에 관한 연구가 컴퓨터의 발달과 더불어 활발히 이루어져 왔다. 하지만 지금까지의 최적내진설계에 관한 연구는 대부분 모멘트저항골조를 대상구조물로 한 연구였다. 가새골조는 모멘트저항골조와 더불어 대표적인 횡력저항시스템이기 때문에 가새골조의 최적내진설계기법 개발을 통해 경제적이며 효율적인 설계가이드라인을 제시할 수 있다면 실무에 미치는 파급효과는 클 것이라 판단된다. 본 논문에서는 가새의 좌굴을 고려한 역V형 특수중심가새골조의 최적내진설계 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안된 알고리즘은 구조물의 물량과 에너지 소산량을 목적함수로 설정하고, 강도조건 및 층간변위 조건등의 제약조건으로 설정한다. 알고리즘의 검증을 위해 2D 3층, 9층 역V형 특수중심가새골조 예제를 적용한다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권3호
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• pp.29-37
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• 2000

풍력 터빈회전날개의 설계시 구조적 형상을 결정하는 예비설계 단계에서 종전에는 여러 가지 다양한 경우의 설계를 수행하여 이중 적합한 경우를 채택하는 시행착오 방법은 많은 설계시간을 요하였으나, 본 연구에서는 이 같은 설계시의 비효율적 요소를 배제하고자 적층판 이론을 기초로 한 설계 프로그램을 이용하는 설계기법을 계발함으로서 설계절차를 개선하였다. 개선된 설계절차에 따라 국제표준 설계규격 IEC1400-1에서 규정한 각 경우의 하중해석과 응력, 변형율 및 변형한계를 설정한 후, 단순화한 복합재 회전날개 구조에 혼합법칙과 주 응력 설계기법을 이용하여 복합재 구조의 형상을 정하였다. 설계된 구조는 본 연구를 통해 개발된 적층판 이론을 기초로 한 프로그램을 이용하여 강도 및 좌굴에 대한 구조의 안정성을 확인하여 상세설계 과정시 소요되는 시간을 최소화하였다. 설계된 구조는 표피 등을 고려하여 수정 설계한 후 유한요소법을 이용하여 응력, 변형율, 변위, 고유 진동수, 좌굴안정성, 피로수명 등을 해석하여 국제 표준규격의 만족 여부를 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.95-102
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• 2023

본 연구에서는 다양한 래티스 단부 지점조건을 갖는 철선일체형 데크플레이트의 구조성능을 유한요소해석을 통하여 평가하였다. 해석결과, 래티스 단부에서 풋의 위치가 지점부 구조부재 위에 위치하는 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 시스템 강성이 더 큰 것으로 나타났다. 또한 래티스 풋이 지점부에 위치하는 경우, 단부 직봉이 전체 데크플레이트 시스템의 강성과 강도에 미치는 영향은 무시할 정도로 작았다. 특히 래티스 풋의 길이가 40mm 보다 작지 않을 때에는 단부 직봉이 설치되지 않아도 무방한 것으로 평가되었다. 래티스 단부 지지형상이 데크플레이트 시스템의 최대 하중저항 성능에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 조사되었고, 시스템의 파괴모드는 설계의도에 따라 데크플레이트 중앙에서 상부 주철근의 좌굴, 래티스 단부 좌굴, 또는 이들의 조합으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권1호
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• pp.1-13
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• 2024

The objective of this research is to study experimentally and numerically the behavior of steel beam columns with openings. Although the presence of openings in the beam columns is inevitable, finding ways to maintain strength is crucial. The studied parameters are opening shape, the ratio between opening height to specimen height, the percentage of opening location from support to beam column length, and web slenderness. Experimental tests are conducted including twelve specimens to study the effect of these parameters and record failure load, load deflection curve, and stress strain curve. Two failure modes are observed: local and flexural buckling. Interaction curves plotted from finite element model analysis are also used to expand the parametric study. Changing the location of the opening can decrease failure load by up to 7% and 60% in both normal and moment ratios respectively. Increasing the opening dimension can lead to a drop in the axial ratio by up to 29% and in the moment ratio by up to 74%. The weakest beam column behavior is noticed in specimens with rectangular openings which results from uneven and concentrated stresses around the opening. The main results of this research illustrate that the best location for opening is at 40% - 50% from beam column support. Also, it is advisable to use circular openings instead of rectangular openings in specimens having slender webs because moment ratios are raised by 85% accompanied by a rise in normal ratios by 9%.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.23-34
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• 2012

본 연구에서는 인장강도 800MPa급 고강도강재(HSA800)의 단주 중심압축실험과 편심압축실험을 통해 균등압축과 휨-압축 부재의 강도를 평가하여 현행 강구조기준(KBC2009, AISC2005)의 적용성 여부를 검토하였다. 또한 잔류응력의 계측을 통하여 강재 항복강도와 잔류응력과의 상관성 여부도 검토하였다. 고강도강재와 일반강재의 국부좌굴 거동 차이의 여부를 확인하기 위하여 중심압축실험에 SM490 강재로 제작된 비교실험체도 포함시켰다. 강도로 무차원화한 판폭두께비와 판 단부의 지지조건을 주요변수로 하여 실험을 실시하였다. 편심압축실험은 HSA800 강재만을 대상으로 하였으며, 휨-압축의 조합력을 받는 부재의 P-M 상관관계를 알아보기 위해 가력 편심거리를 조정하여 다양한 P-M 조합에 대해 강도평가 실험을 수행하였다. 잔류응력은 중심압축실험에 사용된 H형단면 실험체를 대상으로 비파괴실험법인 압입법에 의해 가력 이전에 그 크기와 분포를 측정하였다. 실험결과 중심압축을 받는 모든 HSA800 단주는 판 단부의 지지조건 및 판폭두께비 조건에 따른 현행 강구조기준의 설계강도를 충분히 발휘하였다. 편심압축을 받는 실험체 역시 현행 설계기준의 P-M 상관관계를 충분히 안전측으로 충족하였다. 본 연구에서도 잔류응력의 크기는 강재의 항복강도와 무관하다는 선행연구결과와 합치하는 잔류응력 측정값이 얻어졌다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권1호
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• pp.16-27
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• 2015

The design challenges when attempting to obtain sufficient strength for a deepwater steel catenary riser (SCR) include high stress near the hang-off location, an elevated beam-column buckling load due to the effective compression in the touchdown zone (TDZ), and increased stress and low-cycle fatigue damage in the TDZ. Therefore, a systematic strength analysis is required for the proper design of an SCR. However, deepwater SCR analysis is a new research area. Thus, the objective of this study was to develop an overall analysis procedure for a deepwater SCR. The structural behavior of a deepwater SCR under various environmental loading conditions was investigated, and a sensitivity analysis was conducted with respect to various parameters such as the SCR weight, weight of the internal contents, hang-off angle (HOA), and vertical soil stiffness. Based on a deepwater SCR design example, it was found that the maximum stress of an SCR occurred at a hang-off location under parallel loading direction with respect to the riser plane, except for a wave dominant dynamic survival loading condition. Furthermore, the tensile stress governed the total stress of the SCRs, whereas the bending stress governed the total stress at the TDZ. The weight of the SCR and internal contents affected the maximum stress of the SCR more than the HOA and vertical soil stiffness, because the weight of the SCR, including the internal contents, was directly related to its tensile stress.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권1호통권38호
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• pp.69-78
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• 1999

구조물이 지진과 같은 수평력을 받으면 골조의 기둥은 횡이동을 하게 되고 이 횡이동이 크면 골조는 불안정 좌굴, 초기항복, 골조전체의 강성이 감소하게 된다. 본 연구에서는 이러한 골조의 기둥이 횡이동에 의해 수평력과 축력을 동시에 받는 강골조를 대상으로하여 골조강성의 저하, 보와 기둥의 상대적인 강성비, 세장비효과, 하중조건 등을 고려한 다양한 해석모델을 상정하여 수치해석을 실시했다. 그 해석결과를 분석하여 강골조의 최대수평내력을 평가하고, 기둥의 세장비 제한치를 구하는 절차에 대해서도 검토한다. 해석에 있어서는, 골조의 $P-{\Delta}$효과를 고려해서 기발표된 저자의 탄소성해석법을 이용하여 일정한 축력하에 점증의 수평력을 골조에 가했으며, 최대내력후의 해법으로서 일반역행렬을 응용했다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.21-32
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• 2004

본 연구에서는 다제약 설계변수를 갖는 비선형 문제를 무제약 최소화 문제로 전환하는 축차무제약 최소화기법(SUMT)과 효과적인 강골조의 2차비탄성해석 방법 중의 하나인 개선소성힌지해석 방법을 접목시킨 평면 강골조의 연속최적설계 모델 및 프로그램을 개발하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 강골조물을 구성하는 모든 부재의 중량 합을, 제약조건으로는 AISC-LRFD의 휨강도, 전단강도, 압축 및 인장강도, 국부좌굴 및 부재좌굴, 그리고 단면형상 등에 관한 설계기준을 사용하였다. 본 연구에서 개발한 연속최적설계 모델을 이용하여 여러 평면 강골조의 최적설계를 수행하였으며, 최적설계 견과로부터 개발한 연속최적설계 모델의 사용성, 타당성, 효율성 및 경제성 등을 검토하였다.