• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.475-484
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• 1999

압력절점은 요소의 균등한 압력증분을 1개의 자유도로 갖는 절점이며, 유한요소의 하중-변위 평형방정식에 체적과 압력의 관계를 추가하여 한계압력 이후에서도 체적변화에 따른 압력증분을 직접적으로 제저할 수 있는 절점이다. 본 연구에서는 철근콘크리트의 평면 구성 방정식과 적층정식화에 적용한 쉘 요소에 압력절점을 추가하고 해석시 체적을 제어함으로써 철근콘크리트 원통형 구조에 대해 파괴까지의 극한내압 능력을 해석할 수 있는 체적제어 비선형 해석기법을 개발하였다. 본 논문에서 제안한 해석기법을 이용하여 철근콘크리트 원통형 구조물에 대하여 비선형 해석을 수행하여 한계압력과 한계압력 이후의 구조물의 거동을 예측하였으며 실험결과와 비교 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.341-350
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• 2007

철근콘크리트 적층 쉘 요소에 압력 증분을 추가 자유도로 갖는 압력 절점을 추가하여 쉘 구조물의 체적 제어를 통해 비선형해석을 하는 체적제어법은 기존의 유한요소해석 기법인 하중제어법과 변위제어법이 갖는 한계를 극복하기 위해 개발된 방법이다. 본 연구에서는 개선된 체적제어법을 통해 다양한 하중을 받는 철근콘크리트 중공형 기둥 구조물의 경로의존적 거동을 효과적으로 분석하기 위해 역반복하중을 받는 철근콘크리트 중공형 기둥 구조물과 횡하중과 축력을 동시에 받는 철근콘크리트 중공형 기둥 구조물 등에 대한 비선형해석을 수행하였으며, 실험 결과 및 해석 결과와의 비교를 통해 유한요소해석 기법으로서의 체적제어법의 적용성 및 타당성을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.147-158
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• 2000

철근콘크리트 냉각탑은 대형의 구조물로서 건설과정중의 오류와 콘크리트의 장기 거동에 의하여 기하학적 형상이 설계에서 목적하는 형상에서 벗어난 형상불완전을 가질 수 있다. 형상불완전의 구조거동에의 영향은 완전쉘에 나타나는 응력 이외에 추가적인 응력의 발생을 들 수 있다. 본 논문에서는 몬테카를로 방법을 사용하여 냉각탑 쉘의 형상불완전에 의한 확률론적 거동에 대하여 고찰하였다. 냉각탑에 형상불완전을 유발하는 기하인수로는 냉각탑의 반지름과 쉘의 두께를 택하였다. 이들 기하인수는 기존에 사용되던 모델인 축대칭 모델과 볼록형상의 모델과는 달리 특정 통계특성치를 가지는 추계장으로 가정하였다. 해석 결과는 냉각탑의 반지름에 나타나는 불확실성은 쉘의 두께에서의 불확실성보다 구조거동의 반응변화도에 매우 큰 영향을 미친다는 사실을 보여주었다. 기하학적 인수의 불확실성에 더하여 재료탄성계수의 공간적 불확실성에 의한 구조 반응변화도를 고찰하여 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.93-103
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• 2006

격납건물은 원자로 사고발생시 방사능물질의 외부 유출을 막는 최후의 방벽이므로 가동 중 원전의 격납건물에 대한 안전성평가는 반드시 수행되어야 된다. 이러한 맥락에서 이 논문은 원전 격납건물의 비선형해석을 위해 탄소성 모델을 바탕으로 개발된 8절점 가변형도 쉘 요소와 이를 이용한 구조물의 비선형해석에 대하여 기술하였다. 비선형해석을 위해 콘크리트의 압축거동에 Drucker-Prager 파괴기준을 적용하였고 파괴포락선의 형상을 결정짓는 재료매개변수는 이축응력 실험으로부터 도출하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 횡 전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였고 쉘의 두께가 얇거나, 즉 종횡비가 작거나, 균일하지 않은 유한요소망을 사용할 경우 구조물의 강성이 과대하게 평가되는 묶임현상(locking phenomenon)을 제거하기 위해 본 논문에서는 가변형도법을 도입하였다. 개발된 철근콘크리트 쉘 요소의 성능검증을 위해서 벤치마크 테스트를 수행하였고 그 결과 이 논문에서 도출한 유한요소해석 결과는 실험결과와 잘 일치 하였다

• 콘크리트학회지
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• 제5권2호
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• pp.181-188
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• 1993

본 논문에서는 철근콘크리트 쉘 구조물의 크리프와 건조수축에 의한 시간의존성 효과를 포함하여 해석할 수 있는 기법을 개발하였다. Degenerate 쉘 요소를 해석에 사용하였으며 층 분할 기법을 이용하였다. 콘크리트의 압축 거동 모델은 탄-소성 모델 혹은 변형율 경화 모델을 사용할 수 있도록 하였고, 인장 영역에서는 균열 발생시 까지 선형 탄성으로 가정하였다. 철근은 등가의 두께를 가지는 철근 층으로 근사되었으며 각 철근 층은 철근의 배치 방향으로만 저항하는 일축거동을 하며 응력-변형율 곡선을 두 개의 직선으로 이상화 하였다. 비선형 해석을 위해 하중 증분 기법과 반복계산 기법을 사용하였으며 시간 의존성 효과를 고려하기 위해 시간영역을 같은 간격이 아닐 수도 있는 여러 개의 구간으로 나누어 해석하였다. 몇 개의 계산 예를 제시하고 다른 연구자들의 결과와 비교하여 본 연구의 타당성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.403-414
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• 1994

본 연구에서는 철근콘크리트 격납구조물에서 가상의 냉각재 유출사고에 의한 온도하중과 압력에 따른 거동을 알아보기 위한 비선형 해석을 수행하였다. 시간에 따른 온도하중을 결정하기 위하여 과도온도해석을 통해 격납구조물 단면내의 온도분포를 구하였다. 구조물은 기하학적 비선형성과 재료비선형성을 고려한 쉘요소로 이상화되며, 쉘요소는 두께방향에 따라 변하는 응력을 고려하기 위해 몇 개의 층으로 이루어진 모델을 사용하였다. 본 연구에서는 재료비선형성을 고려하기위해 콘크리트의 압축거동은 Drucker-Prager 항복규준에 의해 모델링하며 부착효과를 고려한 콘크리트의 인장거동을 나타내기 위해 인장증강모델을 사용하였다. 철근은 축방향력만을 받는 분포 철근층으로 모델링하였으며 steel liner는 Von Mises 항복규준에 따라 모델링하였다. 열응력은 인접한 두시간 단계에서의 온도차를 하중증가로 고려하여 초기변형 문제로 변환하여 결정되었다. 본 연구에서의 수치해석결과에 의하면 과도온도해석에 근거한 비선형온도경사를 고려할때의 응력이 고려하지 않을때의 응력에 비해 크게 나타남을 알 수 있었다. 본 연구는 우리나라에서 많이 건설되고 있는 원자력발전소의 정확하고 진보적인 해석을 위하여 비선형해석 기법을 유도하여 제시하였으며, 특히 온도분포의 비선형성과 재료비선형을 고려한 고급 유한요소해석을 가능케하고 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.73-83
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• 2006

이 연구의 목적은 면외방향으로 반복하중을 받는 철근콘크리트 벽식 교각의 지진거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준을 개발하는데 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 유한요소로서는 면내회전강성도를 갖는 4절점 평면 쉘요소가 사용되었다. 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법이 도입되었다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 신뢰성 있는 실험결과와 비교를 통하여 이 논문의 제안방법이 면외방향으로 반복하중을 받는 철근콘트리트 벽식 교각의 내진성능평가에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.

• 한국농공학회지
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• 제42권5호
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• pp.151-159
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• 2000

Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses will into the inelastic range and the influence of geometry changes on the response is also significant in may cases. In general , the shell structures designed according to quasi-Static analysis may collapse under condition of dynamic loading. Therefore, for a more realistic prediction on the lad carrying capacity of these shell. both material and geometric nonlinear effects should be considered. In this study , the material nonlinearity effect on the dynamic response is formulated by the elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behavior of the material. Also, the geometrically nonlinear behavior is taken into account using a Total Lagrangian formulation. the reinforcing bars are modeled by the equivalent steel layer at the location of reinforcements, and Von Mises yield criteria is adopted for the steel layer behavior. Also, Drucker-Prager yield criteria is applied for the behavior of concrete. the shape imperfection of dome is assumed as 'dimple type' which can be expressed Wd1=Wd0(1-(r-a)m)n while the shape imperfection of wall is assumed as sinusoidal curve which is Wwi =Wwo sin(n $\pi$y/l). In numerical test, three cases of shape imperfection of 0.0 -5.0cm(opposite direction to loading ; inner shape imperfection)and 5cm (direction to loading : outward shape imperfection) and thickness of steel layer determined by steel ratio of 0,3, and 5% were analyzed. The effect of shape imperfection and steel ratio and behavior characteristics of perfect shape shell and imperfect shape shell are identified through analysis of above mentioned numerical test. Dynamic behaviors of dome and wall according toe combination of shape imperfection and steel ratio are also discussed in this paper.

• 한국농공학회지
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• 제41권4호
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• pp.77-85
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• 1999

In this study, a computer program considering initial imperfection of axisymmetric reinforced concrete shell which plastic deformation by large external loading was developed . Initial imperfection of dome was assumed as 'dimple type' which can be expressed as Wi=(Wo/h)(1-x$^2$)$^3$. The developed model applied to the analysis of dynamic response of axisymmetric reinforced concrete shell when it has initial imperfection. The initial imperfection of 0.0, -5.0, and 5cm and steel and steel layer ratio 0,3, and 5% were tested for numerical examples . The results can be summarized as follows ; 1. Dynmaic response of vertical deflection at dome crown showed slow increased if it has not inital imperfection . But the response showed relatively high amplitude when initial imperfection was inner directed (opposite direction to loading). Similar trends also appeared for different steel layer ratios. 2. Dynamic responses of radial displacement at the junction of dome and wall showed the highest amplitude when initial imperfection was inward directed (opposite direction to loading). The lowest amplitude occurred when initial imperfection was outward directed (same direction to loading). Vibration period also delayed for inward directed initial imperfection . These trends were obvious as steel layer ratio increasing. 3. The effects of imperfection for the dynamic response of radial displacement a the center of wall scarely appeared. The effects of initial imperfection of dome on the dynmaic response of the wall can be neglected. 4. Effect of steel on the dynmic response of axisymmetric shell structure was great when initial imperfection did not exist. And the effect of direction of initial imperfection (inward or outward) did not show big difference.

• Composites Research
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• 제19권1호
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• pp.29-35
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• 2006

첨단 전자무기체계의 지속적인 발전으로 인하여 현대전의 승패는 적 레이더 탐지의 회피에 크게 좌우된다고 할 수 있다. 반사되는 레이더의 탐지신호를 최소화시키기 위한 다양한 연구가 수행되어 왔는데, 본 연구에서는 뛰어난 기계적, 전자기적 물성으로 응용분야가 지속적으로 확대되고 있는 섬유강화 복합재료를 이용하여 레이더 전자파 흡수체(Radar absorbing structure, RAS)를 제작하고 레이더 단면적(Radar cross section, RCS)을 평가하였다 유리섬유 복합재에 뛰어난 유전적 특성을 지닌 나노 크기의 카본블랙(Carbon-black)을 첨가하여 흡수층을 구성하고, 반사특성이 탁월한 탄소섬유 복합재를 후면의 반사층으로 배치하여 "C" 및 "U" 형상의 하이브리드 복합재 RAS 겔을 제작하였다. RAS 쉘의 제작간 서로 다른 두 재료의 열적물성치 차이로 스프링 백이라 불리는 변형이 발생하였는데, 금형의 굽힘각도 제어를 통하여 효과적으로 보정할 수 있었다. 또한 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 스프링 백 보정 결과를 예측하고 실험결과와 비교하였다. 제작된 RAS쉘의 RCS는 근사적 계산기법인 물리광학법을 이용하여 예측하고 컴팩트 레인지(Compact range)를 이용하여 측정한 실힘결과와 비교하였다 두가지 형상의 RCS 모두 측정결과와 예측된 RCS 값이 일치하며 우수한 레이더 전자파 흡수 특성을 지닌 것을 확인하였다.