• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.73-84
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• 1993

본(本) 연구(研究)에서는 분할기법(分割技法)을 이용하여 평면(平面)트러스구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)를 시도(試圖)하였다. 본(本) 연구(研究)의 제(第)1단계(段階)(Level 1)에서는 다른 연구(研究)와 달리 응력제약(應力制約)을 감도해석(感度解析)에 효율적(效率的)이라고 알려진 설계공간법(設計空間法)에 의해서 부재응력근사화(部材應力近似化)를 하므로서 비선형최적화문제(非線形最適化問題)가 선형계획문제(線形計劃問題)로 변환(變換)되어 해(解)를 효율적(效率的)으로 구할 수 있고 또한 감도해석(感度解析)을 위한 구조해석수(構造解析數)를 줄일 수 있다. 목적함수(目的凾數)는 구조물(構造物)의 중량(重量)이 최소(最小)가 되도록 중량함수(重量凾數)를 택하였다. 제약조건식(制約條件式)으로는 허용응력(許容應力), 좌굴응력(挫屈應力), 변위제약(變位制約) 및 설계변수(設計變數) 상하한치제약(上下限値制約)을 부과(附課)하였고 다(多) 재하조건(載荷條件)을 고려(考慮)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第)2단계(段階)(Level 2)에서는 설계변수(設計變數) 및 조정변수(調整變數)를 절점좌표(節點座標)로 하고 목적함수(目的凾數)로는 중량함수(重量凾數)로 하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 절점좌표(節點座標)만을 설계변수(設計變數)로 하므로서 무제약최적화문제(無制約最適化問題)로 형성(形成)되므로 최적화(最適化) 과정(過程)이 용이(容易)하다. 본(本) 연구(研究)의 제(第)1단계(段階)에서는 부재응력(部材應力)을 근사화(近似化)하여 단면(斷面)을 최적화(最適化)하고 제(第)2단계(段階)에서는 형상(形狀)만 최적화(最適化)하는 분할기법(分割技法)을 트러스구조물(構造物)에 적용(適用)한 결과 본(本) 연구(研究)는 트러스구조물(構造物)의 형태(形態), 제약조건식(制約條件式)에 구애받지 않고 최적해(最適解)에 부재응력근사화(部材應力近似化)로 인하여 효율적(效率的)으로 수렴(收斂)하였고 또한 타(他)의 연구(研究)와 거의 동일(同一)한 연구(研究) 결과(結果)를 얻었으며 형상최적화(形狀最適化)로 트러스구조물(構造物)의 중량(重量)을 5.4% - 15.4% 까지 감소(減少)시켰다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.39-52
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• 1998

본 논문은 정규압밀된 점성토 지반에서 강관 매입 말뚝의 수평 거동에 영향을 미치는 여러인자들 중에서 말뚝의 근입길이, 지반조건(건조단위 중량 $\gamma_4$), 말뚝 두부의 구속조건의 영향에 관하여 모형실험을 수행하였으며, 이러한 영향을 정량화 할 수 있는 경첩식을 그 결과들로부터 얻었다. 모형실험에 사용한 지반은 3종류의 정규압밀 점토이다. 2종류의 말뚝 근입길이와 말뚝 두부의 고정 자유조건의 모형실험결과들에 의하여 수평하중-변위 관계는 $\gamma_d/\gamma_{dmax}$=0.84 이하에서 완전 탄소성체의 거동형상을 보일 것으로 나타났으며, 각 실험에서 최대 수평하중(Q--) 이후의 수평하중 감소는 상당한 시간 의존성을 보였다. 본 연구에서는 수평 하중-변위관계(logo-logy/D)와 최대 휨 모멘트-변위관계($loaM_{max}$.-.-logy/D)에서 각각 구한 항복 수평하중(Qy)과 항복 최대 휭 모멘트(My)가 직선적인 관계로 밝혀졌다. Relaxation에 의한 수평하 중은 모형실험 결과들로부터 시간을 변수로 한 지수 함수식으로 회귀분석 하였다. 수평 극한하중과 항복하중에 대한 지반조건의 영향은 $\gamma_4$$/\gamma_{dmax}$의 변수로 한 지수함수식으로 모델화 하였으며, Broms와 Budhu et at.에 의한 결과와의 비교에서 예측결과가 26-78%정도 과대평가 되었다. 수평하중-변위 관계에 대한 말뚝 두부의 고정조건 영향에서 $Q_{mxed}/Q_{free}$-y/D의 관계는 상당히 비선형적으로 나타났으며, yiD를 변수로 한 지수함수식으로 모델화하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.105-115
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• 2008

온도 및 수분 등과 같은 환경적인 요인들은 슬래브의 컬링을 유발하여 줄눈 콘크리트 포장의 장기적인 거동과 공용성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 하지만, 콘크리트 슬래브의 컬링에 관한 상세한 조사가 부족한 실정이므로 컬링과 이에 미치는 요인들의 관계는 아직까지도 명확하게 정의되지 못하고 있다. 본 연구에서는 현장에 건설된 줄눈 콘크리트포장의한 슬래브에 각종 계측기를 매설하여 콘크리트 슬래브의 온도, 상대습도, 변형률, 연직변위, 그리고 슬래브 좌우측 줄눈부의 수평방향 움직임을 조사하였다. 콘크리트 타설 직후부터 약 4일간 측정된 현장자료를 분석하여 초기 재령 콘크리트 슬래브의 컬링에 미치는 온도 및 수분의 영향과 줄눈강성의 크기에 따라 컬링이 구속되는 정도를 조사하였다. 콘크리트 슬래브의 컬링은 주로 온도의 영향 때문에 24시간주기의 사이클을 나타내었으며. 장기적인 건조수축의 영향으로 상향의 컬링이 점차 증가하는 경향을 보였다. 또한, 컬링의 크기와 변화량이 골재 맞물림 등에 기인하는 줄눈강성에 영향을 크게 받는 것으로 조사되었다. 향후 온도에 의 한 계절별 줄눈강성의 변화와 장기적인 건조수축이 콘크리트 슬래브의 컬링에 미치는 영향을 추가로 조사할 예정이다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.97-97
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• 2009

The use of thin plate increases due to the need for light weight in large ship. Thin plate is easily distorted and has residual stress by welding heat. Therefore, the thin plate should be carefully joined to minimize the welding deformation which costs time and money for repair. For one effort to reduce welding deformation, it is very useful to predict welding deformation before welding execution. There are two methods to analyze welding deformation. One is simple linear analysis. The other is nonlinear analysis. The simple linear analysis is elastic analysis using the equivalent load method or inherent strain method from welding experiments. The nonlinear analysis is thermo-elastic analysis which gives consideration to the nonlinearity of material dependent on temperature and time, welding current, voltage, speed, sequence and constraint. In this study, the welding deformation is analyzed by using thermo-elastic method for PCTC(Pure Car and Truck Carrier) which carries cars and trucks. PCTC uses thin plates of 6mm thickness which is susceptible to welding heat. The analysis dimension is 19,200mm(length) * 13,825mm(width) * 376mm(height). MARC and MENTAT are used as pre and post processor and solver. The boundary conditions are based on the real situation in shipyard. The simulations contain convection and gravity. The material of the thin block is mild steel with $235N/mm^2$ yield strength. Its nonlinearity of conductivity, specific heat, Young's modulus and yield strength is applied in simulations. Welding is done in two pass. First pass lasts 2,100 second, then it rests for 900 second, then second pass lasts 2,100 second and then it rests for 20,000 second. The displacement at 0 sec is caused by its own weight. It is maximum 19mm at the free side. The welding line expands, shrinks during welding and finally experiences shrinkage. It results in angular distortion of thin block. Final maximum displacement, 17mm occurs around welding line. The maximum residual stress happens at the welding line, where the stress is above the yield strength. Also, the maximum equivalent plastic strain occurs at the welding line. The plastic strain of first pass is more than that of second pass. The flatness of plate in longitudinal direction is calculated in parallel with the direction of girder and compared with deformation standard of ${\pm}15mm$. Calculated value is within the standard range. The flatness of plate in transverse direction is calculated in perpendicular to the direction of girder and compared with deformation standard of ${\pm}6mm$. It satisfies the standard. Buckle of plate is calculated between each longitudinal and compared with the deformation standard. All buckle value is within the standard range of ${\pm}6mm$.

• Earthquakes and Structures
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• 제5권6호
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• pp.703-731
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• 2013

In order to verify the applicability of buckling restrained braces (BRB's) and fiber reinforced polymer (FRP) sheets to the seismic strengthening of a low-rise RC building having the irregularities of a soft/weak story and torsion at the ground story, a series of earthquake simulation tests were conducted on a 1:5 scale RC building model before, and after, the strengthening, and these test results are compared and analyzed, to check the effectiveness of the strengthening. Based on the investigations, the following conclusions are made: (1) The BRB's revealed significant slips at the joint with the existing RC beam, up-lifts of columns from RC foundations and displacements due to the flexibility of foundations, and final failure due to the buckling and fracture of base joint angles. The lateral stiffness appeared to be, thereby, as low as one seventh of the intended value, which led to a large yield displacement and, therefore, the BRB's could not dissipate seismic input energy as desired within the range of anticipated displacements. (2) Although the strengthened model did not behave as desired, great enhancement in earthquake resistance was achieved through an approximate 50% increase in the lateral resistance of the wall, due to the axial constraint by the peripheral BRB frames. Finally, (3) whereas in the original model, base torsion was resisted by both the inner core walls and the peripheral frames, the strengthened model resisted most of the base torsion with the peripheral frames, after yielding of the inner core walls, and represented dual values of torsion stiffness, depending on the yielding of core walls.

• 한국해양공학회지
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• 제17권5호
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• pp.66-75
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• 2003

Long cylinder, subjected to internal pressure, is important in the analysis and design of nuclear fuel rod structures. In many cases, long cylinder problems have been considered as a plane strain condition. However, strictly speaking, long cylinder problems are not plane strain problems, but rather a general plane strain (GPS) condition, which is a combination of a plane strain state and a uniform strain state. The magnitude of the uniform axial strain is required, in order to make the summation of the axial force zero. Although there has been the GPS element, this paper proposes a general technique to solve long cylinder problems, using several pseudo-general plane strain (PGPS) elements. The conventional GPS elements and PGPS elements employed are as follows: axisymmetric GPS element (GA3), axisymmetric PGPS element (PGA8/6), 2-D GPS element (GIO), 3-D PGPS element (PG20/16), and reduced PGPS elements (RPGA6, RPG20/16). In particular, PGPS elements (PGA8/6, PG20/16) can be applied in periodic structure problems. These finite elements are tested, using several kinds of examples, thereby confirming the validity of the proposed finite element models.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권3호
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• pp.311-318
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• 2015

텔레비전의 운송 중 발생 가능한 낙하상황을 설정하고, 낙하충격으로부터 텔레비전을 보호할 수 있는 텔레비전 포장재의 최적설계를 수행하였다. 텔레비전 포장재의 최적설계는 등가정하중법을 이용하여 비선형동적응답 구조최적설계를 수행하였으며, 포장재의 최적설계 과정을 본 연구에서 제안하였다. 개념설계 단계에서 등가정하중법을 적용한 위상최적설계를 수행하였으며 상세설계 단계에서 가상모델을 사용한 응력등가정하중법을 이용하여 형상최적설계를 수행하였다. 응력등가정하중은 비선형동적응답 해석의 변위장뿐만 아니라 응력반응장과 동일한 선형해석반응장을 유발하는 선형정적하중이다. 즉, 비선형동적응답 해석에서의 응력반응장을 구조최적설계에서 제한조건을 설정할 수 있는 것이다. 실제 예제를 통해 등가정하중법을 적용한 최적설계 과정의 유용성을 검증하였다. 텔레비전 포장재 낙하 테스트는 LS-DYNA 를 사용하였으며 구조최적설계는 NASTRAN 을 사용하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.320-328
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• 2007

This paper presents a stiffness modeling of a low-DOF parallel robot, which takes into account of elastic deformations of joints and links, A low-DOF parallel robot is defined as a spatial parallel robot which has less than six degrees of freedom. Differently from serial chains in a full 6-DOF parallel robot, some of those in a low-DOF parallel robot may be subject to constraint forces as well as actuation forces. The reaction forces due to actuations and constraints in each serial chain can be determined by making use of the theory of reciprocal screws. It is shown that the stiffness of an F-DOF parallel robot can be modeled such that the moving platform is supported by 6 springs related to the reciprocal screws of actuations (F) and constraints (6-F). A general $6{\times}6$ stiffness matrix is derived, which is the sum of the stiffness matrices of actuations and constraints, The compliance of each spring can be precisely determined by modeling the compliance of joints and links in a serial chain as follows; a link is modeled as an Euler beam and the compliance matrix of rotational or prismatic joint is modeled as a $6{\times}6$ diagonal matrix, where one diagonal element about the rotation axis or along the sliding direction is infinite. By summing joint and link compliance matrices with respect to a reference frame and applying unit reciprocal screw to the resulting compliance matrix of a serial chain, the compliance of a spring is determined by the resulting infinitesimal displacement. In order to illustrate this methodology, the stiffness of a Tricept parallel robot has been analyzed. Finally, a numerical example of the optimal design to maximize stiffness in a specified box-shape workspace is presented.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.107-112
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• 2008

본 연구에서는 이산계열 대공간구조물의 크기최적화에 따른 후 좌굴거동의 변화에 대하여 조사하고 그 결과를 기술하였다. 본 연구에서는 35개의 부재를 가지는 얕은 아치형 2차원 공간트러스 구조물을 이용하여 연구를 수행하였다. 먼저 트러스의 최적의 부재 크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화해야하는 트러스의 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 하중이 가해지는 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 크기최적화에서 도출된 트러스 구조물의 후좌굴 거동은 통합 비선형해석기법을 이용하여 조사 분석하였다. 본 연구에서 제시한 결과는 이산계열 대공간구조물의 설계에 기본 데이터로 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.171-182
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• 2004

사질토지반에서 2 Arch 터널을 굴착할 때에 중앙터널의 굴착규모와 인버트 폐합에 따른 중앙필러 및 터널 주변지반의 거동특성을 규명하기 위하여 모형실험을 수행하였다. 3개로 분리되어 수직이동이 가능한 가동판 위에 중앙필러와 모형라이닝을 설치하고 모형지반 조성 후에 가동판을 강하시켜서 중앙터널굴착을 표현하였고, 중앙터널굴착 후에 좌 우측 터널을 굴착하였으며 굴착이 완료된 2 Arch 터널 전체에 대한 가동판을 움직여서 2 Arch 터널굴착에 따른 하중전이 및 지반이완 형태는 물론 중앙필러에 작용하는 하중의 변화를 관찰하였다. 실험중에 가동판, 중앙필러 및 바닥판에 작용하는 이완하중 및 전이하중을 측정하였고, 모형터널의 내부와 지중 및 지표에 변위계를 설치하여 모형터널의 내공변위 및 지반의 변위를 측정하였다. 본 연구결과 시공순서와 라이닝의 기초부 구속조건에 따라 중앙필러가 부담하게 되는 하중의 변화를 확인하였고 2 Arch 터널굴착에 따른 하중전이 및 지반이완형태를 확인하였다.