• 전기전자학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.240-247
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• 2014

안압의 측정은 각막에 air puff 후 각막의 변형 즉, 각막의 두께나 변위 등 생역학적 성질을 관찰함으로써 이루어진다. 본 논문에서는 녹내장이나 라식의 진단을 위하여 사용되는 안압계의 air puff에 의한 각막의 변형을 주파수 영역에서 분석하였다. Air puff 후 각막의 중심부 주변의 변위에 대한 진동 주파수를 측정함으로써 환자와 정상인을 구별한다. 동영상으로부터 이진 영상을 구하고, 상하 변위 데이터와 곡선 정합의 차를 구하여 시간에 따른 각막 상하 진동 프로파일 데이터를 추출하였다. Fourier 변환으로 비정상인의 진동 주파수는 479.2Hz를 얻었고 정상인의 경우 단단함으로 인하여 702.8Hz의 고주파 성분을 볼 수 있었다. 또한 Hilbert-Huang 변환의 EMD 방법을 이용, 고유 모드 함수로 분해하여 국소적, 비선형, 비정상성을 가지는 데이터를 얻고 주파수와 전력을 분석하였다. 마지막으로 특정 고유 모드 함수에 대한 환자와 정상인의 전력비가 6배 이상 차이가 나는 것을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.205-216
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• 1997

구속된 ?(restrained warping)효과를 고려하는 박벽 공간뼈대구조의 횡후좌굴거동을 조사하기 위하여 기하학적 비선형 유한요소이론 및 해석법을 제시한다. 가상일의 원리를 이용하여 대변형효과를 고려한 3차원 연속체의 평형방정식으로부터, 구속된 ?효과를 고려하고 유한한 회전각의 2차항의 효과를 포함하는 변위장을 도입하여 초기응력을 받는 박벽 공간뼈대요소의 증분평형방정식을 유도한다. 박벽 공간뼈대구조를 유한요소로 나누고 변위장을 요소변위에 관한 Hermitian 다항식으로 나타내어 이를 평형방정식에 대입함으로써 접선강도행렬을 유도한다. 또한 updated Lagrangian formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다. 박벽 공간뼈대구조의 횡-비틂좌굴 및 후좌굴 거동에 대한 예제들을 통하여 본 연구에 대한 해석결과와 문헌의 결과를 비교 검토함으로써 본 연구에서 제시된 이론 및 해석방법의 정당성을 입증한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.307-314
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴해석을 위한 공간프레임의 정식화, 분기경로 추적을 위한 pin-pointing 및 분기경로 전환알고리즘을 기술하고 있다. 복잡한 좌굴 후 거동특성을 파악하기 위한 본 연구의 공간프레임요소는 오일러리안 좌표계에 의한 유한회전이론으로 강체변형을 계산하였고, 굽힘효과가 고려된 보-기둥식을 적용하여 적은 개수의 요소의 사용으로도 정해를 얻을 수 있도록 하였으며, 후좌굴해석과 같은 고도의 비선형해석을 수행하기 위해 기하강성행렬의 모멘트에 대한 영향을 고려하였다. 분기좌굴에 의한 좌굴후 평형상태인 주경로와 분기경로의 pin-pointing 알고리즘으로 특이점을 계산하였으며, 고유치 및 고유모드를 이용한 본 연구의 수치알고리즘에 의해 분기경로를 추적하였다. 분기좌굴 해석예제로 평면프레임, 평면아치 및 공간돔에 대한 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.559-566
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• 2017

본 논문은 시공단계에서 가설지주 설치를 요구하지 않는 역삼각 트러스 거더로 보강된 새로운 합성 데크플레이트 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 기존 시스템 대비 증가된 강성과 강도를 보유할 뿐 아니라 절대 층고 변화를 최소 수준으로 낮출 수 있으며 기존의 H형강 및 U형 합성보와 같은 다양한 형태의 합성보 부재와 함께 사용될 수 있다. 제안된 시스템의 시공단계 하중에 대한 구조적 성능을 평가하기 위해 5.5m의 스팬을 갖는 5개의 시험체를 제작하여 현장 조건과 유사한 재하하중을 단계적으로 적용시켜 실험을 수행하였다. 실험결과로부터 각 시험체 별 하중-변위 그래프를 구해 비선형 3차원 유한요소해석결과와 비교하였다. 비교 결과 보강 트러스 거더와 데크플레이트 사이에 효율적인 하중 분배가 이루어져 두 구조요소가 잘 일체화되었을 뿐 아니라 시공단계 하중에서의 최대 처짐이 건축구조기준의 제한치를 하회하여 사용성 조건을 잘 만족시킴을 알 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.137-144
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• 2020

본 논문에서는 시공단계에서 서포트가 필요 없는 UHPC 충전형 상현재를 활용한 트러스 데크플레이트 시스템을 제안하고자 한다. 제안된 시스템은 기존의 시스템과 동일한 절대 층고를 유지하면서 증대된 강성과 강도를 보유하며 효과적으로 처짐을 제어한다. 제안된 시스템 및 기존의 시스템의 구조 성능을 평가하기 위해 4.6m의 순 스팬을 갖는 5개의 실험체를 제작하였고 점진적으로 하중을 증가시키며 4점 휨 실험을 수행하였다. 실험을 토대로 실험체별 하중-처짐 그래프를 도출하였고 변수에 따른 비교 및 분석을 진행하였다. 그리고 실험을 기준으로 수행한 비선형 3차원 유한요소해석결과와의 비교를 진행하였다. 비교 및 분석 결과, 기존의 트러스 데크플레이트를 제외한 모든 실험체들이 시공단계 하중에서 건축구조설계기준 및 강구조설계기준에서 제한하는 처짐 기준을 만족하였으며, 실험과 유한요소해석의 결과가 서로 유사한 것을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권2호
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• pp.205-226
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• 2015

Finite element method (FEM) is an effective quantitative method to solve complex engineering problems. The basic idea of FEM for a complex problem is to be able to find a solution by reducing the problem made simple. If mathematical tools are inadequate to obtain precise result, even approximate result, FEM is the only method that can be used for structural analyses. In FEM, the domain is divided into a large number of simple, small and interconnected sub-regions called finite elements. FEM has been used commonly for linear and nonlinear analyses of different types of structures to give us accurate results of plane stress and plane strain problems in civil engineering area. In this paper, FEM is used to investigate stress analysis of a shear wall which is subjected to concentrated loads and fundamental principles of stress analysis of the shear wall are presented by using matrix displacement method in this paper. This study is consisting of two parts. In the first part, the shear wall is discretized with constant strain triangular finite elements and stiffness matrix and load vector which is attained from external effects are calculated for each of finite elements using matrix displacement method. As to second part of the study, finite element analysis of the shear wall is made by ANSYS software program. Results obtained in the second part are presented with tables and graphics, also results of each part is compared with each other, so the performance of the matrix displacement method is demonstrated. The solutions obtained by using the proposed method show excellent agreements with the results of ANSYS. The results show that this method is effective and preferable for the stress analysis of shell structures. Further studies should be carried out to be able to prove the efficiency of the matrix displacement method on the solution of plane stress problems using different types of structures.

• 대한조선학회지
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• 제22권1호
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• pp.21-30
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• 1985

This paper deals whth the buckling as well as postbuckling analysis of axisymmertric shells taking the initial deflection effects into account. Incremental equilibrium equations, based on the principle of virtual work, were derived by the finite element method, the successive step-by-step Newton-Raphson iterative technique was adopted. To define the transition pattern of postbuckling behavior from the prebuckling state more accurately, a simple solution method was developed, i.e. the critical load was calculated by the load extrapolation method with the determinant of tangent stiffness matrix and the equilibrium configuration in the immediate postbuckling stage was obtained by perturbation scheme and eigenvalue analysis. Degenerated isoparametric shell elements were used to analyse the axisymmetric shell of revolution. And by the method developed in this paper, the computer program applicable to the nonlinear analysis of both thin and moderately thick shells was constructed. To verify the capabilities and accuracies of the present solution method, the computed results were compared with the results of analytical solutions. These results coincided fairly well in both the small deflection and large deflection ranges. Various numerical analyses were done to show the effect of initial deflection and shape of shells on buckling load and postbuckling behavior. Futhermore, corrected directions of applied loads at every increment steps were used to determine the actual effects of large deflection in non-conservative load systems such as hydrostatic pressure load. The following conclusions can be obtained. (1) The method described in this paper was found to be both economic and effective in calculating buckling load and postbuckling behavior of shell structure. (2) Buckling and postbuckling behavior of spherical caps is critically dependent upon their geometric configuration, i.e. the shape of spherical cap and quantities of the initial deflection. (3) In the analysis of large deflection problems of shells by the incremental method, corrections of the applied load directions are needed at every incremental step to compensate the follower force effects.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.83-97
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• 2002

본 연구에서는 암석의 최대강도 이전의 각 손상단계에서 탄성정수의 변화로 나타나는 손상특성과 최대강도 후거동을 고려할 수 있는 손상모델을 실험적으로 개발하였다. 일축 및 삼축압축실험 결과를 토대로 암석의 손상기준을 결정하였고, 각 손상단계에서 탄성정수의 변화를 구속압의 함수로 최적화시켰다. 또한 최대강도 후 Hoek-Brown상수 mr과 sr을 이용하여 최대강도 후 거동을 모사하였다. 개발된 실험 손상모델을FLAC$^{2D}$의 FISH 함수로 구현하여 수치해석을 실시하였다. Hoek-Brown 최대강도 후 상수들이 해석결과에 미치는 영향을 분석한 결과, 일축압축강도는 mr과 sr 모두에 의해 영향을 받으나 5,에 의해 더 크게 좌우되는 것으로 나타났다. 반면 m,은 최대강도 후의 응력-변형률 곡선의 기울기에 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 분석으로부터 얻어진 최적 손상모델을 수치해석에 적용한 결과 실험실 시험으로부터 얻어진 최대 강도와 암석의 손상에 따른 강성 변화를 잘 예측하였다.다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권6호
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• pp.1417-1443
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• 2016

Cellular and castellated steel beams are used to obtain higher stiffness and bending capacity using the same weight of steel. In addition, the beam openings may be used as a pass for different mechanical fixtures such as ducts and pipes. The aim of this study is to investigate the effect of different parameters on both elastic and inelastic critical buckling stresses of steel web plates with openings. These parameters are plate aspect ratio; opening shape (circular or rectangular); end distance to the first opening; opening spacing; opening size; plate slenderness ratio; steel grade; and initial web imperfection. The web/flange interaction has been simplified by web edge restraints representing simply supported boundary conditions. A numerical parametric study has been performed through linear and nonlinear finite element (FE) models, where the FE results have been verified against both experimental and numerical results in the literature. The web plates are subject to in-plane linearly varying compression with different loading patterns, ranging from uniform compression to pure bending. A buckling stress modification factor (${\beta}$-factor) has been introduced as a ratio of buckling stress of web plate with openings to buckling stress of the corresponding solid web plate. The variation of ${\beta}$-factor against the aforementioned parameters has been reported. Furthermore, the critical plate slenderness ratio separating elastic buckling and yielding has been identified and discussed for two steel grades of DIN-17100, namely: ST-37/2 and ST-52/3. The FE results revealed that the minimum ${\beta}$-factor is 0.9 for web plates under uniform compression and 0.7 for those under both compression and tension.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권3호
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• pp.279-286
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• 2018

The free longitudinal vibration of a circular truncated nanocone is investigated based on the nonlocal elasticity theory. Exact analytical formulations for tapered nanostructures are derived and the nonlinear differential governing equation of motion is developed. The nonlocal small scale effect unavailable in classical continuum theory is addressed to reveal the long-range interaction of atoms implicated in nonlocal constitutive relation. Unlike most previous studies applying the truncation method to the infinite higher-order differential equation, this paper aims to consider all higher-order terms to show the overall nonlocality. The explicit solution of nonlocal stress for longitudinal deformation is determined and it is an infinite series incorporating the classical stress derived in classical mechanics of materials and the infinite higher-order derivative of longitudinal displacement. Subsequently, the first three modes natural frequencies are calculated numerically and the significant effects of nonlocal small scale and vertex angle on natural frequencies are examined. The coupling phenomenon of natural frequency is observed and it is induced by the combined effects of nonlocal small scale and vertex angle. The critical value of nonlocal small scale is defined, and after that a new proposal for determining the range of nonlocal small scale is put forward since the principle of choosing the nonlocal small scale is still unclear at present. Additionally, two different types of nonlocal effects, namely the nonlocal stiffness weakening and strengthening, reversed phenomena existing in nanostructures are observed and verified. Hence the opposite nonlocal effects are resolved again clearly. The nano-engineers dealing with a circular truncated nanocone-based sensors and oscillators may benefit from the present work.