• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.233-236
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• 2002

An efficient method was developed in this study to obtain optimal stacking sequences, thicknesses, and minimum weights of stiffened laminated composite shells under combined loading conditions and stiffener layouts using genetic algorithms (GAs) and finite element analyses. Among many parameters in designing composite laminates determining a optimal stacking sequence that may be formulated as an integer programming problem is a primary concern. Of many optimization algorithms, GAs are powerful methodology for the problem with discrete variables. In this paper the optimal stacking sequence was determined, which gives the maximum critical buckling load factor and the minimum weight as well. To solve this problem, both the finite element analysis by ABAQUS and the GA-based optimization procedure have been implemented together with an interface code. Throughout many parametric studies using this analysis tool, the influences of stiffener sizes and three different types of stiffener layouts on the stacking sequence changes were throughly investigated subjected to various combined loading conditions.

• Computers and Concrete
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• 제21권6호
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• pp.637-647
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• 2018

Numerical approach using finite element method has been used to evaluate the behaviour of reinforced concrete frame structure subjected to fire. The structure is previously designed in accordance with Eurocode standards for the design of structures for earthquake resistance, for the ductility class M. Thermal and structural response are obtained using a commercially available software ANSYS. Temperature-dependent nonlinear thermal and mechanical properties are adopted according to Eurocode standards, with the application of constitutive model for the triaxial behaviour of concrete with a smeared crack approach. Discrete modelling of concrete and reinforcement has enabled monitoring of the behaviour at a global, as well as at a local level, providing information on the level of damage occurring during fire. Critical regions in frame structures are identified and assessed, based on temperatures, displacements, variations of internal forces magnitudes and achieved plastic deformations of main reinforcement bars. Parametric analyses are conducted for different fire scenarios and different types of concrete aggregate to determine their effect on global deformations of frame structures. According to analyses results, the three-dimensional finite element model can be used to evaluate the insulation and mechanical resistance criteria of reinforced concrete frame structures subjected to nominal fire curves.

• 한국가스학회지
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• 제7권4호
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• pp.44-52
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• 2003

본 논문은 원자력발전소 방화벽에 설치된 케이블관통부 충전시스템(CPFS: Cable penetration fire stop) 안에서 일어나는 동적 열전달 현상을 수식화하고, 새로운 혼합알고리즘을 이용해서 수치적으로 계산하여, 3차원 그래픽으로 나타내는 작업에 관한 연구이다. CPFS 내에서의 열전도 현상을 주어진 초기조건과 경계조건하에서 포물선 편미분방정식(Parabolic PDE)으로 수식화하였다. 계산을 단순화하기 위하여 전체 열 흐름을 z-축직선상에서의 일어나는 열전도 성분과 x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도 성분으로 나누었다. z-축과 평행한 직선상에서 일어나는 열전도를 나타내는 PDE는 연속과완화법(SOR: Sequential over-relaxation)을 이용하여 유한불연속 점들에 대한 연립상미분방정식(ODE)으로 만들어서 풀었고, x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도에 관한 PDE는 Galerkin 유한요소법(FEM: Finite element method)을 적용하여 ODE로 전환해서 풀었다. 여기서 시간과 공간의 함수인 온도는 각 직선상의 점들과 각 평면상의 요소절점들에 대해서 일정한 시간간격으로 초기온도와 경계온도를 업데이트하여 번갈아 가며 계산한다. 이러한 일련의 계산결과를 바탕으로 CPFS시스템 내에서의 온도분포의 동적인 변화를 계산해 낼 수 있었다. 결론적으로 관통하는 케이블이 CPFS시스템의 온도분포에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이션 결과는 CPFS내의 온도분포를 쉽게 이해할 수 있도록 3차원 그래픽으로 나타냈으며, 관통하는 케이블이 방화시스템의 온도분포에 매우 중요한 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 계산결과를 실험결과와 직접 비교함으로써, 개발된 모델과 계산 알고리즘의 정당성을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.334-346
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• 2006

개별요소법을 사용한 수치해석 프로그램인 PFC2D는 암석역학에 많이 사용되고 있다. 그러나 해석 모델을 구성하는 입자와 접촉의 특성을 결정하기 위해서는 시행오차적인 지루한 반복 과정을 거쳐야 한다. 본 연구에서는 해석 모델을 정의하는 미시변수가 일축압축시험으로부터 얻어지는 거시 물성에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 분석 결과에 기초하여 간단하고 신뢰할 수 있는 정량적인 미시변수 결정법을 제안하였다. 제안된 미시변수 결정법을 검증하기 위하여 10종류의 암석 시험편을 생성하기 위한 수치 실험을 수행하였다. 그 결과 단 2회의 수치 실험만으로 탄성계수 포아송비 그리고 일축압축강도를 실험실 시험값과의 상대오차 % 내외로 재현할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권5호
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• pp.455-466
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• 2020

This paper presents analysis of the interaction between tunnel and Qanat with a particular interest for the optimization of Qanat shape using the discrete element code, PFC2D, and the results will be compared with the FEM results of PLAXIS2D. For these concerns, using software PFC2D based on Discrete Element Method (DEM), a model with dimension of 100m ^⁎ 100 m was prepared. A circular tunnel with dimension of 9 m was situated 20 m below the ground surface. Also one Qanat was situated perpendicularly above the tunnel roof. Distance between Qanat center and ground surface was 8 m. Five different shapes for Qanat were selected i.e., square, semi-circular, vertical ellipse, circular and horizontal ellipse. Confining pressure of 5 MPa was applied to the model. The vertical displacement of balls situated in ground surface was picked up to measure the ground subsidence. Also two measuring circles were situated at the tunnel roof and at the Qanat roof to check the vertical displacements. The properties of the alluvial soil of Tehran city are: γ_dry=19 (KN/㎥), E= 750 (kg/㎠), ν=0.35, c=0.3(kg/㎠), φ=34°. In order to validate the DEM results, a comparison between the numerical results (obtained in this study) and analytical and field monitoring have been done. The PFC2D results are compared with the FEM results. The results shows that when Qanat has rectangular shape, the tensile stress concentration at the Qanat corners has maximum value while it has minimum value for vertical ellipse shape. The ground subsidence for Qanat rectangular shape has maximum value while it has minimum value for ellipse shape of Qanat. The vertical displacements at the tunnel roof for Qanat rectangular shape has maximum value while it has minimum value for ellipse shape of Qanat. Historical shape of Qante approved the finding of this research.

• 한국도로학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.9-18
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• 2018

PURPOSES : In this research, the initiation and development of corrugation on a gravel road with certain wheel and boundary conditions were evaluated using a coupled discrete-element method (DEM) with multibody dynamics (MBD). METHODS : In this study, 665,534 particles with a 4-mm diameter were generated and compacted to build a circular roadbed track, with a depth and width of 42 mm and 50 mm, respectively. A single wheel with a 100-mm diameter, 40-mm width, and 0.157-kg mass was considered for the track. The single wheel was set to run slowly on the track with a speed of 2.5 rad/s so that the corrugation was gradually initiated and developed without losing contact between the wheel and the roadbed. Then, the shape of the track surface was monitored, and the movement of the particles in the roadbed was tracked at certain wheel-pass numbers to evaluate the overall corrugation initiation and development mechanism. RESULTS : Two types of corrugation, long wave-length and short wave-length, were observed in the circular track. It seems that the long wave-length corrugation was developed by the longitudinal movement of surface particles in the entire track, while the short wave-length corrugation was developed by shear deformation in a local section. Properties such as particle coefficients, track bulk density, and wheel mass, have significant effects on the initiation and development of long-wave corrugation. CONCLUSIONS : It was concluded that the coupled numerical method applied in this research could be effectively used to simulate the corrugation of a gravel road and to understand the mechanism that initiates and develops corrugation. To derive a comprehensive conclusion for the corrugation development under various conditions, the driver's acceleration and deceleration with various particle gradations and wheel-configuration models should be considered in the simulation.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.423-438
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• 2021

모터 그레이더의 블레이드는 도로공사시 골재를 산포하고 평탄화하는 역할을 수행한다. 본 연구는 그레이더의 작업효율을 향상시키기 위하여 블레이드 부품의 설계개선 연구를 진행하였다. 블레이드와 골재 입자의 접촉, 절삭, 산포 과정을 모사하기 위하여 동해석 코드에 개별요소법을 도입하여 전산해석 모델을 수립하였다. 블레이드 설계인자를 4가지 선별한 후 작업 시나리오를 수립하였다. 실험계획의 직교배열을 통해 각 인자의 수준조합별 9개 모델에 대해 평탄화 작업에 대한 동해석을 수행하고, 각 설계인자의 영향도를 분석하였다. 이후 유의한 인자를 분산분석을 통해 선별하여 최적화기법으로 점진적 반응표면법을 적용하였다. 최종적으로 블레이드의 작업 효율성을 향상시킬 수 있도록 설계인자의 최적값을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.29-38
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• 1994

본 연구는 축대칭 충구조체의 복합이론 및 유한요소해석 프로그램의 개발에 목적이었다. 연구대상인 축대칭 층구조체는 회전축에 수직으로 층을 이루고 있으며 선형, 탄성, 작은변형 및 축대칭 하중조건의 제한을 두었다. 개발된 복합이론은 multiscale의 방식을 사용하여 비균등질 층구조체를 등가 균등질로 취급할 수 있도록 하였으며 이 과정에서 주 변수들의 연속성만을 필요로 하였다. 그결과 종전에 시용되어온 비교적 복잡한 이론들과는 달리 $C_o$ 연속의 유한요소 프로그램의 개발이 가능하였으며 4 node isoparametric 요소를 사용하였다. 본 연구의 복합이론은 선형조건에 제한하였으나, 본 연구에서 제안한 multiscale 해석법을 이용하면 교량용 받침에 대한 연성재료의 비선형거동의 해석도 가능하게된다. 본 연구에서의 복합이론 및 유한요소해석의 타당함을 보이기위하여 두가지 하중조건 하에서 축대칭 층구조체를 해석하여 기존의 복합이론 및 이산화해석의 결과치와 비교하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권3호
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• pp.271-285
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• 2020

본 연구는 절리의 기하학적 속성이 절리성 암반의 변형 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 삼차원 불연속절리망(DFN; discrete fracture network) 시스템에 대한 개별요소법 기반의 응력-변형 해석과 관련된 수치실험을 수행하였다. 1~2 개의 확정적 방향성을 갖는 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 12개의 1000㎥ 정육면체 DFN 블록에 대하여 삼차원 직교좌표계의 축 방향에 따른 변형계수가 산정되었다. 또한, 일부 DFN 블록은 삼차원상에서 매 30° 간격의 선주향 및 선경사 방향을 축차응력 방향으로 설정하고 변형계수를 산정하였다. 절리의 길이가 증가할수록 DFN 블록의 변형계수는 더욱 저감되는 것으로 평가되었다. 절리의 빈도 증가는 절리의 길이가 짧아서 상대적으로 암교 효과가 큰 경우 DFN 블록의 변형계수 저감에 유의미한 영향을 미치지 못 할 가능성도 있지만 절리길이가 길수록 절리빈도의 증가가 DFN의 이방적 변형계수에 지대한 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 절리의 길이와 빈도 변화에 따른 이방적 변형계수의 변화는 DFN에 분포하는 절리군의 개수 및 방향성에 크게 좌우된다. DFN 블록의 변형 특성은 삼차원상의 방향에 따라 다르게 발현되는 것으로 평가되었다. 마지막으로 본 연구는 절리의 기하학적 속성이 고려된 응력-변형 해석을 위한 수치해석 절차를 제시하였으며 현장규모의 실무 적용을 위한 방법론에 대하여 토의하였다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.59-72
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역의 백악기 흑운모 화강암에 대하여 삼차원 개별체 수치해석 기반의 응력-변형 해석을 수행하고 절리성 암반의 강도 및 변형특성을 평가하였다. 절리성 암반의 역학적 특성에 대한 규모효과 및 REV를 규명하기 위한 워크플로우가 제시되었으며 연구지역에서 결정된 REV(representative elementary volume) 크기의 DFN(discrete fracture network) 큐브 블록에 대한 블록강도, 변형계수, 전단탄성계수, 체적탄성계수 등의 강도 및 변형 파라미터가 산정되었다. 연구지역의 역학적 REV 크기는 15 m 큐브로 평가되었으며 DFN 큐브 블록의 평균 블록강도 및 평균 변형계수는 각각 신선암의 52.8% 및 57.7%로 추정되었다. 연구지역의 절리성 암반은 역학적으로 뚜렷한 직교이방성을 나타내는 것으로 평가되었으며 삼차원 수치해석을 통하여 산정된 변형 파라미터를 이용하여 선형-탄성의 직교이방성 구성모델이 도출되었다. 연구지역에 대한 직교이방성 구성모델은 등가의 연속체 해석을 통한 터널 및 지하공간의 안정성 평가에 활용될 수 있다.