• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권3호
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• pp.239-252
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• 2024

Steel plate shear walls (SPSWs) are classified as lateral load-resisting systems. The feasibility of openings in the steel plate is a characteristic of SPSWs. The use of openings in SPSWs can lower the load capacity, stiffness, and energy dissipation. This study proposes a novel form of SPSWs that provides convenient access through openings by combining steel plates and eccentrically braced frames (EBFs). The proposed system also avoids a substantial reduction in the strength and stiffness. Hence, various geometric forms were analyzed through two different structural approaches. Groups 1, 2, and 3 included a steel EBF with a steel plate between the column and EBF in order to improve system performance. In Group 4, the proposed system was evaluated within an SPSW with openings and an EBF on the opening edge. To evaluate the performance of the proposed systems, the nonlinear finite element method (NL-FEM) was employed under cyclic loading. The hysteresis (load-drift) curve, stress contour, stiffness, and damping were evaluated as the structural outputs. The numerical models indicated that local buckling within the middle plate-EBF connection prevented a diagonal tension field. Moreover, in group 4, the EBF and stiffeners on the opening edge enhanced the structural response by approximately 7.5% in comparison with the base SPSW system.

• 한국토양환경학회지
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• 제1권1호
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• pp.89-102
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• 1996

지하의 유체 유동 및 물질 변환을 해석하기 위하여 다중다상이론을 이용한 통합 모형을 개발하였다 종합적 지배식은 4개의 상내의 화합물들의 물질 및 힘평형 관계를 고려하여 유도되었다. 복합한 이동 및 변환 현상을 설명하고, 공간적 차원을 변동적으로 나타내기 위하여 관계된 모든 변수 및 식들을 함축적이면서 조직적으로 표현하였다. 도출된 비선형시스템은 다차원 유한요소프로_I램으로서 해를 구하였다. 본 개발된 프로그램은 역동적으로 메모리 용량을 조절하여 일이삼차원 문제를 PC부터 SP2슈퍼컴퓨터까지 여러 종류의 기종에서 해석할 수 있다. 계산시간과 저장용량을 줄이기 위하여 시스템식을 분리시키고, 슈퍼컴의 벡터 및 병렬처리를 이용하여 띠행렬의 해를 구하였다. 유속이 우세한 경우의 수치해석상의 불안정한 문제를 해결하기 위하여 상류가중, 질량묶음, 요소별 파라미터 평가법 등을 적용하였다. 일차원 이동문제에 대하여 유한요소법과 유한차분법의 수치해의 안정성 조건을 검토하였다. 구체적인 지하수 유동 및 오염문제에 대한 모델링 예는 본 논문집의 연계 논문에 수록하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.51-63
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• 2023

계절성 동토의 온도 변화에 따른 융해 및 동결작용에 의한 지반의 거동이 말뚝 기초의 변위 및 지지력에 끼치는 영향을 파악하기 위한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 온도 변화에 따른 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 유한요소법 기반의 TM 모델링(Thermo-Mechanical coupled Modeling)을 적용하였으며, 동결 지반은 온도 의존적 비선형 물성을 적용하였다. 지반의 구성 모델은 소성 거동을 모사하기 위한 MCR 모델(Mohr Coulomb with Rankine Tensile cut-off Model)과 HDP 모델(Nonlinear Hyperbolic Drucker-Prager Model)을 각각 적용하였으며, 말뚝의 길이 및 너비 조건을 선정해 수치해석 결과를 비교 및 분석하였다. 수치해석 결과는 HDP 구성 모델이 비교적 작은 지반 거동과 지지력을 보였으나, 전체적으로는 말뚝의 길이 및 너비 조건에 따라 지지력 및 말뚝 머리의 변위 결과의 양상과 그 크기는 유사하게 나타났다. 지반의 융해-동결작용으로 인한 말뚝 머리(pile head)의 수직 변위는 길이 조건이 짧을수록 변위의 변화 폭이 크게 나타났다. 수직 변위는 길이 조건에 따라 MCR 구성 모델에서는 최대 0.0387m의 융해 침하와 0.0277m의 동결 융기가 발생했으며, HDP 구성 모델에서는 최대 0.0367m의 융해 침하와 0.0264m의 동결 융기가 발생했다. 또한 두 탄소성 모델에 대한 말뚝의 지지력 결과는 말뚝의 길이 조건보다 너비 조건에서 더 큰 차이를 보였으며, 너비 조건 L에서 최대 약 14.7%, M에서 최대 약 5.4%, S에서 최대 약 5.3%가 발생하였다. 이에 말뚝 머리의 수직 변위와 말뚝의 지지력은 말뚝-지반의 접촉 면적에 영향을 크게 받으며, 지반 내 활성층의 활성도에 따라 차이를 보였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.85-92
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• 2002

Two way grid single-layer domes are of great advantage in fabrication and construction because of the simple fact that they have only four members at each junction. But, from a point of view of mechanics, the rectangular latticed pattern gives rise to a nonuniform rigidity-distribution in the circumferential direction. If the equivalent rigidity is considered in the axial direction of members, the in-plane equivalent shearing rigidity depends only on the in-plane bending rigidity of members and its value is very small in comparison to that of the in-plane equivalent stretching rigidity. It has a tendency to decrease buckling -strength of dome considerably by external force. But it is possible to increase buckling strength by the use of roofing covering materials connected to framework. In a case like this, shearing rigidity of roofing material increases buckling strength of the overall structure and can be designed economically from the viewpoint of practice. Therefore, the purpose of this paper, in Lamella dome and rectangular latticed dome that are a set of 2-way grid dome, is to clarify the effects of roofing covering materials for increasing of buckling strength of overall dome. Analysis method is based on FEM dealing with the geometrically nonlinear deflection problems. The conclusion were given as follows: 1. In case of Lamella domes which have nearly equal rigidity in the direction of circumference, the rigidity of roofing covering materials does not have a great influence on buckling-strength, but in rectangular latticed domes that has a clear periodicity of rigidity, the value of its buckling strength has a tendency to increase considerably with increasing rigidity of roofing covering materials 2. In case of rectangular latticed domes, as rise-span-ratio increases, models which is subjected to pressure -type-uniform loading than vertical-type-uniform loading are higher in the aspects of the increasing rate of buckling- strength according to the rate of shear reinforcement rigidity, but in case of Lamella dome, the condition of loading and rise-span-ratio do not have a great influence on the increasing rate of buckling strength according to the rate of shear reinforcement rigidity.

• 한국자기학회지
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• 제21권1호
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• pp.23-31
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• 2011

비파괴 검사방법 중 자기누설 방법을 이용한 비파괴 검사방법은 높은 자기 투자율을 갖고 있는 배관 검사에 적합하다. 자기누설 방식이 적용된 시스템을 MFL PIG라고 하는데 이전 MFL PIG는 금속 손실이나 부식과 같은 결함을 검출하는 데 높은 성능을 보인다. 하지만 MFL PIG는 배관 내 외부의 압력차에 의해 발생하는 크랙을 검출하는데 어려움이 있다. 크랙은 매우 가늘고 길게 발생하기 때문에 축방향으로 자기장을 형성하는 기존의 MFL PIG에서는 자기장이 통과하는 크랙의 단면적이 변화가 거의 없게 된다. 크랙은 배관에서 빈번히 발생하는 결함으로 사고의 위험은 금속 손실이나 부식에 의한 것보다 훨씬 크다. 그러므로 크랙을 검출하기 위한 새로운 PIG가 연구 개발 될 필요가 있다. CMFL PIG는 자기장을 원주방향으로 형성하여 크랙에서의 자기 누설을 최대화할 수 있다. 본 논문에서는 3차원 비선형 유한요소해석법을 이용하여 CMFL PIG를 설계하고 자기장 분포를 분석하였다. CMFL PIG를 이용하여 NACE의 표준인 크랙을 검출할 수 있고 크랙의 형상을 추정하기 위해 많은 종류의 크랙에 대해 자기장의 누설을 분석하고 신호 처리를 통해 형상 추정을 하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권3호
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• pp.119-124
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• 2009

스텐트는 인체내 비혈관 또는 혈관의 내강에 직접 삽입되어 장기간 내강의 개통을 확보해 주어야 하는 보형기구로 체내에서의 안정성이 매우 중요하다. 스텐트의 성능은 크게 radial force, shortening, anti-migration, 방사선 불투과성, 유연성, 회복력, 삽입기구의 굵기 및 삽입 용이성 등의 항목으로 평가된다. 현재 스텐트는 다양한 제품이 널리 사용되어지고 있으며, 병변에 따라 선택이 가능하다. 스텐트는 개통이라는 고유 목적을 달성하면서 시술의 편의성이 고려되는 데 스텐트의 radial force와 유연성, 그리고 삽입기구의 유연성이 중요하다고 할 수 있다. 최근에 유한요소 해석법을 이용한 스텐트의 기계적 특성을 평가하기 위한 연구는 상당량 진행되어 왔다. 그러나 유한요소 해석법을 이용한 스텐트의 피로 거동 분석을 위한 전산 모사에 관한 연구는 드물다. 특히, 세선형 스텐트의 연구 및 시술 이후의 안정성에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비혈관용 세선형 스텐트에 대하여 유한요소 해석법을 이용한 전산모의실험을 통한 피로특성 분석을 수행한 결과 해당 제품이 목표 수명을 지나서 피로 파괴(내구지수 : 1.74)가 발생한다고 예측할 수가 있었다. 이러한 유한요소 해석법은 스텐트 시술시의 장기적 안정성을 확보함으로써 산업체의 스텐트 개발 기간 및 예산 절감 등 경제적 개발에 많은 도움이 될 수 있을 것이다.

• 한국자기학회지
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• 제22권2호
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• pp.49-57
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• 2012

MFL PIG는 배관의 단면적이 변화할 때 발생하는 누설 자기장을 검출하고, 검출 된 누설 자속 신호의 분포 및 크기를 이용하여 배관 내 외벽에 결함의 발생 유무를 검사하는 방법이다. 기존의 MFL PIG는 금속 손실이나 균열, 부식과 같은 결함을 검출하는데 효과적이었으나 배관 내 외부의 압력차로 인하여 발생하는 가로축 방향의 가늘고 긴 미소결함을 검출하기 위하여 원주 방향으로 자기장 누설을 최대화 할 수 있는 CMFL(Circumferencial MFL) PIG의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 자계 해석 기법 및 3차원 비선형 유한요소법을 이용하여 CMFL PIG를 설계하고 배관의 결함 유무에 따른 누설 자계 분포를 분석하였다. 또한 CMFL PIG와 함께 결함 검출 성능 검증을 위한 모의시험 배관과 결함 및 고정 구조물을 제작하고, 이를 이용한 실험으로 누설 자계 신호를 측정하여 결함의 형상변화가 검출 신호에 미치는 영향을 비교 및 검토하였다.

• 토지주택연구
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• 제4권3호
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• pp.271-277
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• 2013

수평하중을 받는 말뚝의 거동 예측에는 일반적으로 비선형 p-y 곡선을 이용한 BNWF(Beam on Nonlinear Winkler Foundation) 해석법이 주로 사용된다. BNWF 해석법은 다양한 사례를 통하여 정확성이 입증된 반면 군말뚝의 경우 p-multiplier를 사용해야 하는 단점을 가지고 있다. 이와같은 단점은 유한요소 또는 차분법의 사용으로 해결할 수 있다. 이 방법 적용 시, 지반과 말뚝은 솔리드 요소로 모델링된다. 하지만, 말뚝을 솔리드 요소로 모사하게 되면 회전 자유도가 없어 정확성이 감소하며 이를 극복하기 위해서는 요소의 크기를 현저하게 감소시켜야 하지만 3D 해석에서 요소 수의 증가는 막대한 연산시간이 요구되므로 적용에 문제가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 단점을 극복하는 빔요소와 Rigid 링크를 이용한 말뚝 모델링 방법을 구축하였으며 이의 적용성을 현장시험결과와 BNWF의 비교를 통하여 검증하였다. 사용된 해석 프로그램은 지진공학용으로 개발된 OpenSees이다. 비교 결과, 빔요소와 Rigid 링크를 이용한 방법은 비교적 정확하게 현장시험결과와 일치하는 것을 확인하였다. 추후 이 방법은 군말뚝의 해석에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.85-92
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• 2015

횡방향 철근이 없는 RC와 PSC 보에서 축방향 인장력은 전단강도를 감소시키고, 축압축력은 전단저항력을 증가시킨다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그러나 축력이 전단에 얼마만큼 영향을 미치고, 전단 저항성능에 어떠한 영향을 주는가에 대한 이해가 부족한 현실이다. 횡방향 보강철근이 없는 부재가 큰 압축력과 전단력을 받으면 첫 번째 경사균열이 일어나면서 그대로 취성파괴가 발생하기 때문에 상당히 보수적 관점을 유지하고 있다. 이런 배경에서 ACI의 복부전단강도는 경사균열각 ${\theta}$를 $45^{\circ}$로 하는 트러스모델을 사용하여 스터럽의 수직력과 축력효과를 반영하고 있다. 본 연구는 파괴역학을 근간으로 한 비선형 유한요소해석 프로그램 ATENA-2D (Cervenka, 2000)를 사용하여 철근콘크리트 보의 축력작용에 따른 검증을 수행한 것이다.