• 물과 미래
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• 제21권2호
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• pp.173-182
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• 1988

St. Venant식에서 상대적으로 마찰경사항이 크고 연속적 파형이 유입하는 경우와 급격한 불연속 부위를 가진 충격파가 유입하는 경우에 유한차분 수치해의 특성을 비교하였다. 그 결과 단일 증감파에는 Keller Box 해법이 $0.5{\leq}{\theta}{\leq}1.0$, ${\theta}+{\psi}$=1로 두 매개변수를 정했을 때 정확도와 효율성, 안전성의 측면에서 가장 좋았다. 그러나 충격파에서는 Preissmann 형태의 매개변수 ${\psi}$(=0.5)를 사용하여야만 안정하였다. Lax-Wendroff, Richtmyer 해법은 Leap Frog에 비해 안정성에서, Lax-Fredrich 해법에 비해 정확성에서 더 좋은 방법임이 단일 증감파의 수치실험에서 나타났고, 충격파에서는 Lax-Fredrich가 다른 양해법들에 비해 과도한 수치적 dissipation을 Leap Frog은 느린 질량전달을 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권1호
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• pp.33-42
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• 2017

We present in this paper a finite element formulation for nonlinear torsional analysis of 3D beams with arbitrary composite cross-sections. Since the proposed formulation employs a continuum mechanics based beam element with kinematics enriched by the extended St. Venant solutions, it can precisely account higher order warping effect and its 3D couplings. We propose a numerical procedure to calculate the extended St. Venant equation and the twisting center of an arbitrary composite cross-section simultaneously. The accuracy and efficiency of the proposed formulation are thoroughly investigated through representative numerical examples.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.207-207
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• 2020

하천으로 유입된 오염물질의 거동을 정확하게 예측하는 것은 하천 시스템의 수질 유지관리에 매우 중요하다. 본 연구에서는 1차 감쇠율(decay rate)을 가진 비보존성 오염물의 비정상 이송해석 방정식의 해를 위해 유한체적기법이 개발되어졌다. 하천 흐름 해석을 위해 자연형 단면에서의 마름-젖음 해석이 가능한 기법이 도입되었다. 이 기법은 2차-정도의 정확성와 Courant 수가 1 까지 안정함을 보장한다. 도입된 기법은 Godnov 형의 유한체적기법을 이용하여 St. Venant 방정식들을 해석하였고 질량 및 운동량 플럭스는 Roe 형의 Riemann Solver 를 사용하여 연산하였다. 오염물의 이송 해석은 추가적인 이송-확산 방정식을 도입을 통해 기존의 St. Venant 방정식과 함께 풀려질 수 있다. 추가된 방정식과 St. Venant 식은 3×3 eigenstructure를 구성하였고 이는 2차원 흐름해석 기법과 유사하게 해석될 수 있었다. 본 연구 모형의 검증을 위해 오염물의 계속적 주입을 가정한 가상 및 실제 하천에 적용되었다. 연구된 기법은 모든 적용에서 합리적 정확도를 가지고 오염물질의 연속적인 특성을 잘 모의하고 있었다.

• 물과 미래
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• 제29권1호
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• pp.163-179
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• 1996

본 연구에서는 일차원 St. Venat 방정식을 이용하여 한강 하류부(고안-인도교 구간)의 홍수류 특성을 분석하였다. 유한차분 모형인 NETWORK모형을 이용하여 운동량 방정식의 각항(국부가속도항, 대류가속도항, 압력항, 중력항, 마찰항)의 절대적 크기와 상대적 크기를 비교 분석하였다. 분석결과 국부가속도항과 대류가속도항이 작게 나타나고 중력항, 압력항, 마찰항 등이 대부분의 구간에서 크게 나타나서 이 세 항이 흐름을 결정하는 주요 항임을 확인할 수 있었으며 수문곡선의 상태와 하도구간에 따라서는 국부가속도항과 대류가속도항의 상대적인 비율이 무시할 수 없을 정도로 크게 나타나서 이 구간에서는 동역학적 모형이 적절한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.203-211
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• 2006

본 논문에서는 집중 비틂모멘트와 등분포 비틂모멘트가 작용하는 박벽개보의 뒴구속에 대한 영향을 고려할 수 있는 새로운 유효비틀림계수를 제시한다. 상용 유한요소 프로그램의 알고리즘을 바꾸지 않고 순수 비틀림계수 대신에 제안된 비틀림계수를 직접 사용할 수 있다. 유도된 비틀림계수는 순수 비틀림과 뒴 비틀림에 의한 영향을 고려하며 순수 비틀림계수에 보정계수를 곱하여 산정한다. 순수 비틀림의 경우 유도된 계수는 순수 비틀림계수와 일치하게 나타났다. 순수 비틀림을 이용하여 본 연구에서 유도한 유효 비틀림계수는 Elhelbawey 등이 제안한 비틀림계수와 차이를 보여주고 있다. 또한, 유효 비틀림계수를 사용하여 구한 최대비틀림각을 이용하여 부재 내 에 발생하는 전단응력과 다른 연구자의 결과들과 비교, 검토한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.764-767
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• 2011

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 임의의 단면을 가지는 빔의 비틀림 문제를 해석 할 수 있는 방법론을 제시하였다. 빔 유한요소에서 연속적인 뒤틀림함수를 얻기 위해 각 절점에서 뒤틀림자유도를 정의한 후 빔의 길이 방향으로 보간하였다. 이러한 방법의 사용은 뒤틀림구속효과와 비선형문제에 쉽게 접근 할 수 있게 한다. 또한, 임의의 단면에 대한 뒤틀림함수는 각 단면에서 St.Venant 방정식을 유한요소법을 통해 수치적으로 계산된다. 단면에서 계산된 해는 3차원 일반 빔 요소의 변위장에 매핑된다. 위와 같은 절차를 통해 개발된 빔 유한요소를 사용하면 임의의 단면을 가진 빔 구조물을 자유/구속 뒤틀림조건에서 비틀림, 굽힘, 신축 변형이 복합적으로 고려하여 해석해 낼 수 있다. 이렇게 해석된 결과를 검증하기 위하여 사각단면과 L단면에서의 결과 값을 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.3-17
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• 1999

대응력반전시 모래의 거동을 연구하기 위하여 여러 가지 응력경로에 따른 비틀림전단시험이 수행되었다. 응력경로는 토르크의 작용방향에 따라 시계방향과 반시계방향으로 구분할 수 있으며 대응력반전을 포함하는 응력경로에 대한 소성변형률증분의 방향이 응력상태 및 응력증분의 방향과 비교된다. 이들 시험 결과로부터, St, Venant의 원리를 이용한 등방경화이론은 최초재하와 파괴점 부근에서 소성변형률증분의 방향이 응력의 방향과 일치하는 좋은 결과를 나타내었으나 응력반전에 의한 감하과 재재하 부분에서는 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.761-772
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• 2008

본 연구의 목적은 수공학 분야에서 수치해석이 난해한 문제를 해결하기 위한 모형을 개발하고, 해석해가 존재하는 다양한 수치실험, 즉 하상과 하폭이 함께 변하는 점변부정류 조건에서의 검증, 하상경사가 변화하는 세가지 정상상태 조건의 문제, 그리고 해석해가 있는 마찰하상에 적용함으로써 개발된 모형의 적용성을 검증하기 위한 것이다. 모형의 지배방정식은 보존 법칙을 만족하는 Saint-Venant 적분형 방정식이며, Riemann 해법에 의한 유한체적법이 사용되었다. 질량 및 운동량의 흐름율 계산에 HLL Riemann 근사해법이 사용되었고, 시간-공간에서 2차정확도를 위하여 MUSCL-Hancock 기법이 사용되었다. 본 연구에서는 비선형의 흐름율과 생성항과의 균형을 위하여, 중력과 흐름방향 하폭의 변화로 인한 정수압력에 의한 생성항을 차분하는 새롭고 간편한 기법을 소개하였다. 수치실험 모의결과는 개발된 모형이 생성항을 포함한 다양한 흐름조건에서 정확하고, 견고하며, 매우 안정적임을 보여주고, 또한 수공학 분야에서 일차원 적용에 적합한 모형임을 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.89-93
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• 2006

횡월류식 천변 저류지를 포함하는 하천수계의 흐름 모의를 위한 준2차원 계산모형을 수립하였다. 수립된 모형은 횡월류 흐름에 대해서는 수량보존에 관한 연속방정식 및 월류형 수위-유량 관계식을, 하도에 대해서는 1차원 부정류에 대한 St. Venant 방정식을 각각 지배방정식으로 하여 흐름을 모의하는 폐합형 계산모형이다. 남한강 구간의 가상의 천변 저류지를 설치한 경우에 대하여 개발된 모형을 적용, 횡월류식 천변저류지의 설계변수들을 결정하기 위한 분석 방법을 제시하기 위한 연구가 진행 중에 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.404-410
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• 2011

1차원 개수로 부정류의 수치 해석을 위하여 Taylor-Galerkin 기법의 유한요소법을 St. Venant 방정식의 차분에 적용하였다. 단일 수로에서 수문의 닫힘에 의한 배수문제와 3개 이상 하도가 만나는 합류점을 포함하는 수지상(dendritic) 하천 네트워크에 적용하고 그 결과를 기존에 제시된 유한차분법, 유한요소법 등의 수치기법과 비교하였으며 매우 잘 일치함을 확인하였다. 본 연구에서 적용한 기법은 연속방정식과 운동량방정식을 순차적으로 해석해 나가기 때문에 적용이 간편하며, 최종적으로 삼대각 행렬과 합류점의 적합조건을 위한 최소한의 요소를 포함하기 때문에 삼대각 행렬의 연산 방법을 적용할 수 있어 계산 측면에서 빠르고 안정적이다. 또한, 행렬의 저장을 위한 메모리 측면에서 경제적이다.