• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.197-208
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• 2000

최 등/sup 1)/은 total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰다. 또한 등매개 쉘 유한요소의 단점인 전단구속 현상과 제로 에너지 모드가 발생하는 문제를 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 보강된 판 및 쉘 구조의 비선형 해석법을 개발하였다. 본 연구에서는 잔류응력을 고려한 쉘구조의 극한강도 해석을 수행하기 위하여, 대변형거동과 함께 소성붕괴거동을 추적할 수 있는 알고리즘을 제시한다. 잔류응력을 고려한 증분평형방정식에 return mapping algorithm을 이용한 탄소성 해석법을 결합시켜서 보강된 판 및 쉘구조의 극한거동을 파악한다. 수치해석 예제를 통하여 본 연구에서 제시된 유한요소 및 비선형 해석 알고리즘에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.93-106
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• 2001

선체 구조에서 피로 손상을 받기 쉬운 용접 부위인 T형 이음부(T-joint) 및 호퍼 너클 이음부(hopper knuckle joint) 모델의 피로실험 및 선형탄성 파괴역학을 이용한 피로균열 진전해석을 수행하였다. 집중 응력(hot spot stress)을 적용하여 정의된 균열 개시수명(균열 깊이 1mm)을 기준으로 하는 통합된 S-N선도를 작성하였으며, 잔류응력을 고려한 피로균열 진전해석을 통하여 피로균열 진전수명을 정확히 예측할 수 있었다. 또한, 임의의 형상을 가지는 용접 이음부(weld joint)의 피로균열 진전수명에 대한 정량화의 가능성을 확인하였다.

• 소성∙가공
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• 제31권6호
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• pp.376-383
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• 2022

The potential damage region of a WC-Co cemented carbide die is investigated for cold forging process of a wheel-nut by numerical simulation with its chemical composition considered. Numerical simulation is utilized to calculate internal stress, especially for the WC-Co die, during the forging process. Finite element model is established, in which the elasto-plastic properties are applied to the work-piece of bulk steel, and elastic properties are considered for the lower die insert of the WC-Co alloy. This stress analysis enables to distinguish the potential damage regions of the WC-Co die. The regions from calculation are comparatively analyzed along with the crack area observed in the die after repetitive manufacturing. Effect of chemical composition of the WC-Co is also evaluated on characteristics of potential damage region of the die with variance of mechanical properties considered. Derived from Mohr-Coulomb fracture model, furthermore, a new stress index is presented and used for die stress analysis. This index inherently considers hydrostatic pressure and is then capable of deducing wide range of its distribution for representing stress state by modification of its parameter implying pressure sensitivity.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권5호
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• pp.465-479
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• 2021

One of the important causes of building and infrastructure failure, such as bridges on pile foundations, is the placement of the piles in liquefiable soil that can become unstable under seismic loads. Therefore, the overarching aim of this study is to investigate the seismic behavior of a soil-pile system in liquefiable soil using three-dimensional numerical FEM analysis, including soil-pile interaction. Effective parameters on concrete pile response, involving the pile diameter, pile length, soil type, and base acceleration, were considered in the framework of finite element non-linear dynamic analysis. The constitutive model of soil was considered as elasto-plastic kinematic-isotropic hardening. First, the finite element model was verified by comparing the variations on the pile response with the measured data from the centrifuge tests, and there was a strong agreement between the numerical and experimental results. Totally 64 non-linear time-history analyses were conducted, and the responses were investigated in terms of the lateral displacement of the pile, the effect of the base acceleration in the pile behavior, the bending moment distribution in the pile body, and the pore pressure. The numerical analysis results demonstrated that the relationship between the pile lateral displacement and the maximum base acceleration is non-linear. Furthermore, increasing the pile diameter results in an increase in the passive pressure of the soil. Also, piles with small and big diameters are subjected to yielding under bending and shear states, respectively. It is concluded that an effective stress-based ground response analysis should be conducted when there is a liquefaction condition in order to determine the maximum bending moment and shear force generated within the pile.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.35-45
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• 2016

해양구조물을 지지하기 위해 사용되는 버킷기초를 설계하는데 있어 수직지지력을 정확하게 예측하는 것은 중요하다. 사질토 또는 점성토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력에 대한 실험적, 이론적 연구가 많이 수행되었지만, 실제와 같은 다층지반에서의 산정방법은 명확하게 제시되지 않았다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 점성토 지반 위의 사질토 층에 설치된 버킷기초의 수직지지력을 산정하였다. 사질토의 마찰각, 점성토의 비배수전단강도, 사질토 층 두께, 기초의 장경비가 다양한 조건에 대하여 매개변수 해석을 수행하였으며, 이들의 영향에 따른 지반의 파괴 메커니즘 차이를 분석하였다. 최종적으로 수치해석을 수행하여 얻어진 극한지지력의 결과를 바탕으로 버킷기초 설계에 사용할 수 있는 지지력 산정 차트를 제시하였다. 또한 설계차트에 직접 제시되어 있지 않은 조건에 대해서는 차트에 제시된 값에 선형보간법을 적용하여 버킷기초의 선단지지력을 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권3호
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• pp.481-495
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• 2015

Many hydropower stations in southwest China are located in regions of brittle rock mass with high geo-stresses. Under these conditions deep fractured zones often occur in the sidewalls of the underground caverns of a power station. The theory and methods of fracture and damage mechanics are therefore adopted to study the phenomena. First a flexibility matrix is developed to describe initial geometric imperfections of a jointed rock mass. This model takes into account the area and orientation of the fractured surfaces of multiple joint sets, as well as spacing and density of joints. Using the assumption of the equivalent strain principle, a damage constitutive model is established based on the brittle fracture criterion. In addition the theory of fracture mechanics is applied to analyze the occurrence of secondary cracks during a cavern excavation. The failure criterion, for rock bridge coalescence and the damage evolution equation, has been derived and a new sub-program integrated into the FLAC-3D software. The model has then been applied to the stability analysis of an underground cavern group of a hydropower station in Sichuan province, China. The results of this method are compared with those obtained by using a conventional elasto-plastic model and splitting depth calculated by the splitting failure criterion proposed in a previous study. The results are also compared with the depth of the relaxation and fracture zone in the surrounding rock measured by field monitoring. The distribution of the splitting zone obtained both by the proposed model and by the field monitoring measurements are consistent to the validity of the theory developed herein.

• 터널과지하공간
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• 제14권4호
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• pp.248-260
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• 2004

응력 증가에 의한 취성 암석의 손상은 미세균열의 개시로부터 시작하여 각 개별 균열들의 전파 및 결합에 의해 거시적인 파괴면을 발생시킨다. 전통적으로 암반의 손상 및 파괴현상을 설명하기 위해 거시적인 파괴 기준이나 탄소성 모델과 같은 연속체적인 접근법이 주류를 이루어왔다. 하지만 개별적인 균열들의 개시와 전락 과정을 명시적으로 고려할 수 있다면 현상론적인 관점에서 보다 실제에 가까운 암석 손상 및 파괴 과정을 재현할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 암석의 균열 진전 모델링을 위해 개발된 경계요소 코드인 FRACOD를 이용하여 암석의 손상 및 파괴 과정을 모사한 결과를 제시한다. 수치일축압축시험을 통해 개발된 모델의 적정성을 검증하고 암반의 치수효과를 고려한 현실적인 암석 파괴 과정을 재현하였다. 또한 이러한 접근법의 적용 사례로서, 실제 굴착이 진행중인 심부 수갱 암반 주변에서 심도와 암반 특성에 따라 균열 진전과 이에 따른 암반 손상의 범위를 예측한 결과를 제시하였다. 이 접근법은 취성도가 큰 암반에서 발생하는 안정성 문제에 대한 공학적인 해법을 찾는데 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전산구조공학
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• 제10권3호
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• pp.241-250
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• 1997

콘크리트에 발생하는 변형률 국소화는 연화거동에 수반하여 변형이 국부적으로 집중되는 현상으로 이를 유한요소해석 할 수 있는 일관된 알고리즘을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 변형률 국소화현상이 발생한 콘크리트는 변형률이 집중되는 국소화영역과 그외의 영역인 비국소화영역으로 크게 구분할 수 있으며 국소화영역에서는 연화현상을 포함하는 탄소성거동을 하게 되며 비국소화영역은 손상제하거동을 수반하게 된다. 변형률 국소화현상이 진행중인 콘크리트의 국소화영역을 모델링하기 위하여 열역학적으로 정식화된 전형적인 소성모델에 콘크리트의 극한응력 이후에 비선형 연화로 표현되는 소성거동을 고려할 수 있는 일반화된 Drucker-Prager모델을 도입하였으며 소성이론식의 적분을 위해 return-mapping 알고리즘을 사용하고 일관된 알고리즘을 전개하였다. 또한, 콘크리트의 비국소화영역의 모델링을 위하여 열역학적 자유에너지함수를 수정하여 비선형 탄성 및 손상의 일관된 알고리즘을 전개하였다. 개발된 알고리즘에 의한 유한요소해석을 통해 압축을 받는 콘크리트 부재의 변형률 국소화 현상을 해석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.29-38
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• 2020

최근 환기구, 비상탈출용 수직구, 취수탑 가시설 등 지중 가물막이 또는 차수벽체로 원형 가물막이가 많이 적용되고 있다. 원형단면의 경우 벽체에 작용하는 토압이 원형가물막이 형상에 따라 아칭효과(arching effect)로 인하여 작용토압에 대한 구조체의 부재력이 감소하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 원형 가물막이에 대한 2D 유한요소해석(FEM)을 활용하여 원형띠장(ring beam) 강성을 산출 후 탄소성해석에 적용하여 부재의 단면력을 검토하였다. 더불어 3D 유한요소해석(FEM)을 통하여 원형단면의 가물막이가 다각형 형태의 가물막이보다 전단력, 휨모멘트, 그리고 발생변위가 최소값을 갖는 것으로 나타났으며, 이로써 원형단면 가물막이가 구조적으로 보다 효율적인 단면 형태임을 확인하였다

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.62-71
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• 2000

지하채굴작업에 의한 공동 및 폐갱 등은 지반침하 및 지표함몰현상의 주요 원인이 되며, 근접시공 지하구조물 또는 인근 구조물의 안정성 저해요소로 대두되고 있다. 이에 대한 대책방안으로 폐갱을 충진재로 채우는 보강시공을 수행하는 경우가 있으나 설계방법 및 안정성 해석방법이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 폐갱 등 지하공동에 의한 주변지반의 영향권을 수치적으로 분석하고 실제 수치해석 과정에서 주변 암반의 장기거동을 고려할 수 있는 방안을 제시하였다. 아울러 폐갱 인근의 구조적 안정성을 향상시키기 위하여 지하공동을 뒷채움재로 충진한 경우, 안정성 평가 및 암반의 거동을 수치적으로 분석할 수 있는 기법을 제시하였으며 불완전한 뒷채움재의 영향을 함께 고려하였다.