• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권5호
• /
• pp.277-286
• /
• 2022

국내의 서비스 수준 지진(SLE)과 최대 고려 지진(MCE)의 두 RC 건물 구조물의 실험 및 해석 결과에서 얻은 탄성 및 비탄성 응답은 비틀림에 대한 전단 및 비틀림 거동에서 저항 메커니즘의 특성을 연구하는데 사용될 수 있다. 불균형 구조의 특성 연구에서는 전단력 및 비틀림 모멘트에 대한 병진 변형 및 비틀림 변형의 상호 작용 효과를 나타내는 방정식이 제안하였다. 탄성과 비탄성 거동에서 힘과 변형 사이에 상관 관계 유무가 다르기 때문에 증분 전단력과 증분 비틀림 모멘트를 최대 벽 프레임 변형을 중심으로 항복, 제하 및 재하중 단계로 구분하여 해당 증분 변형 및 증분 비틀림 변형 측면에서 해석을 수행하였다. 두 가지 주요 지배 모드의 탄성 조합에서 병진 변형은 주로 전단력에 기여하는 반면 비틀림 변형은 전체 비틀림 모멘트에 크게 기여한다. 그러나 비탄성 응답에서는 증분 병진 변형이 증분 전단력과 증분 비틀림 모멘트 모두에 기여하게 된다. 따라서 주어진 방정식을 이용하여 비탄성 응답에서 비틀림의 편심 감소, 비틀림 강성 저하 및 겉보기 에너지 생성과 같은 모든 현상들을 설명하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제21권11호
• /
• pp.609-625
• /
• 2021

수천 명의 목숨을 앗아가고 일상생활에서 많은 면을 변화시킨 코로나19의 대유행이 한국에서 시작된 지 1년이 지났다. 코로나 대유행은 신체적 건강에만 영향을 끼친 것이 아니라 심리적인 부분에도 영향을 주며, '코로나 블루'라고 불리는 집단적 사회 스트레스 현상을 일으켰다. 본 연구의 목적은 코로나 대유행을 재난의 관점에서 바라보며, 공감이 재난에 관련된 심리적 변수인 위험지각과 간접외상을 통해 불안과 우울에 어떤 영향을 미치는지 살펴보는 것이다. 본 연구는 일반 대중 214명의 설문 데이터를 구조방정식모델링으로 분석하였다. 분석 결과, 대상자의 53.3%가 불안을, 35.7%가 우울증을 경험했으며 이는 2019년 정부에서 발표한 수치보다 약 6배 높게 나타났다. 구조방정식모델에서 정서적 공감은 위험지각에 유의한 영향을 미쳤고, 인지적 공감은 간접적 외상에 유의한 영향을 미쳤다. 위험지각과 간접외상은 모두 불안에 유의한 영향을 미쳤고 불안은 우울증에 유의한 영향을 미쳤다. 그리고 인지적 공감만이 불안과 우울에 유의한 간접적인 영향을 미쳤다. 본 연구는 코로나 대유행이라는 사회적 재난 상황에서 나타난 집합적 우울 현상을 개인의 인지적·정서적 공감 수준 관점에서 이해하려한 새로운 시도라는 점에서 학문적 의의를 가진다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권6호
• /
• pp.367-374
• /
• 2022

본 논문에서는 역전파 방법 기반 자동미분법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 응력제한조건이 있는 위상최적화문제는 특이점(singularity)과 응력의 국부성(local nature of stress constraint)문제, 그리고 설계 변수에 대한 비선형성의 문제를 포함하고 최적해를 얻기가 매우 힘들다. 특이점 문제를 해결하기 위해서 응력 완화(stress relaxation) 기법을 사용하였고, 응력의 국부성을 해결하기 위해 p-norm을 이용한 전역 응력치를 제한조건에 사용하였다. 설계 변수에 대한 비선 형성을 극복하기 위해 해석적인 방법으로 정확한 설계민감도를 구하는 것이 중요하다. 위상최적설계에서 기존에는 보조변수방법 (adjoint variable method)을 사용하여 빠르고 정확한 설계민감도를 구했지만, 설계민감도를 해석적으로 구해야 하고, 보조평형방정식을 추가로 풀어야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 인공신경망에서 최적 가중치(weights)와 편차(biases)를 구할 때 쓰이는 역전파 기법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 역전파 기법은 자동미분에 쓰이는 기법으로 목적함수나 제한조건에 대한 설계민감도를 별도의 수식유도 없이 간단하게 구할 수 있는 장점이 있다. 또한, 미분값을 구하는 역전파의 과정이 보조평형방정식을 푸는 것보다 계산시간이 빠르고 해석적 방법으로 구한 설계민감도와 같은 정확도를 보여준다.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.61-70
• /
• 2023

본 연구에서는 수소저장시설의 폭발에 대한 시설물의 안전성 평가를 위하여 수소 폭발에 의한 발생된 충격파의 효과와 그에 따른 구조물의 손상도 평가에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 수소저장시설의 폭발효과에 미치는 주요 설계변수로 수소저장시설의 부피(10~50,000 L), 잔존용량(SOC, 50% 및 100%) 및 초기 압력(50 MPa 및 100 MPa)을 고려하여 폭발 시나리오를 수립하였다. 수소폭발효과를 도출하기 위하여 수소의 기계적 에너지와 화학적 에너지를 고려한 TNT 등가량 산정방법을 활용하였다. 환산된 TNT 등가량에 대하여 기존 UFC 3-340-02의 Kingery-Bulmash 폭발하중 설계차트를 개선한 평가식을 적용하여 수소 폭발 모델을 제안하였다. 수소 폭발 모델은 거리별 압력과 충격량에 대하여 지난 수소 탱크의 폭발실험 결과와 비교하여 검증되었다. 검증된 수소폭발 모델을 활용하여 시나리오에 따른 변수해석을 수행하였으며 폭발 중심으로부터의 이격거리에 따른 압력과 충격량에 대한 설계차트를 제시하였다. 더욱이 이 압력과 충격량 설계차트와 압력-충격량(PI) 다이어그램을 활용하여 압력과 충격량의 수준에 따른 구조물의 미세손상, 주요부재손상 및 부분 붕괴의 3단계 손상도와 이격거리에 따른 설계차트를 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.23-29
• /
• 2023

본 연구는 섬유가 혼입된 혼합시멘트 콘크리트의 초고온에서의 폭렬특성 및 내화성능을 평가하는 것이 목표이다. 이를 위해 FA계, Slag계 및 섬유 혼입량에 따른 각각의 배합을 상온, 150℃, 300℃, 600℃, 900℃의 온도로 가열한 후, 폭렬 형상, 압축강도 및 탄성계수를 측정 및 평가하였다. 실험 결과, Slag계 시편보다 FA계 시편이 초고온 가열에서 표면손상이 상대적으로 많이 발생한 것으로 나타났으며, 초고온 가열 즉 900℃에서 섬유를 혼입하지 않은 배합과 혼입한 배합의 차이가 발생하였는데, 그 결과 섬유를 혼입하지 않은 배합에서 약 5% 이상의 강도저하가 발생하였다. 또한 탄성계수 역시 압축강도와 동일한 현상이 나타났으며, 특히 압축강도가 감소하는 양에 비해 탄성계수의 감소 폭이 더 큰 것으로 나타났다. 한편 가열온도에 따른 압축강도와 탄성계수의 추정식을 통계적으로 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제37권2호
• /
• pp.85-93
• /
• 2024

이 논문에서는 파랑 하중을 받는 부유식 구조체의 운동 해석에 있어서 시스템 식별 방법을 이용한 상태공간방정식 모델을 수립하고 해석하는 방법을 제안하였다. 상태공간방정식 모델의 수립 방법으로는 주파수영역에서 하중-변위 입출력 관계에 대한 목표 전달함수를 구하고 이에 가장 근접하는 상태공간방정식을 구하는 절차를 제시하였다. 전통적으로 부유식 구조체 운동의 시간영역 해석은 지연함수의 합성곱적분을 포함하는 Cummins 방정식을 시간적분하여 이루어진다. 상태공간방정식 모델은 이러한 시간영역해석을 효과적으로 수행하기 위한 방법의 하나로서 연구되어 왔다. 제안하는 방법에서는 시스템 식별방법인 N4SID 와 전달함수의 분모 및 분자 다항식의 계수를 설계변수로 하는 최적화방법을 사용하여 목표 전달함수에 상응하는 상태공간방정식을 구한다. 제안하는 방법의 적용성을 보이는 예제로서 단자유도 수치모델 및 6자유도 바지의 운동을 해석하였다. 제시하는 상태공간방정식 모델은 주파수영역 및 시간영역에서 모두 기존의 해석결과와 잘 일치하고 시간영역해석에서는 계산의 정확도를 확보하면서 계산 시간을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제37권4호
• /
• pp.259-265
• /
• 2024

형상기억합금(SMA)-섬유 액추에이터는 소프트 로봇 공학 및 웨어러블 기술을 포함한 다양한 분야에서 큰 주목을 받아왔다. 이러한 부드러운 액추에이터는 SMA와 단순 직물 섬유를 결합하여 개발되었으며, K 루프와 P 루프라는 두 가지 루프 패턴으로 편직되었다. 두 루프 모두 루프 헤드 형상으로 인해 반대 굽힘 특성으로 구별된다. 그러나 이러한 액추에이터 시트의 편직 공정에는 전문 지식과 시간이 필요하므로 편직 루프 작동 시트의 생산 비용이 높아진다. 이 논문에서는 전압을 가할 때 큰 변형이 발생하는 SMA 직물 기반 액추에이터의 변형을 평가하는 새로운 방법을 소개하였다. SMA 재료의 매우 비선형적인 구성 방정식으로 인해 수치 분석을 위한 분석 모델을 개발하는 것은 어렵다. 따라서 본 연구에서는 SMA 재료의 대변형을 고려하면서 SMA-섬유 액추에이터의 초기 설계에 사용할 수 있는 선형 구성 방정식을 활용하는 새로운 접근 방식을 제안하였다. 전기-기계연성 효과를 모델링할 수 있는 선형구성방적식은 ABAQUS의 UMAT을 사용하여 구현하였다. 이 등가 단위 셀 모델(EUC)은 K-루프와 P-루프의 실험적 굽힘 작동 결과와 비교하여 검증하였다.

• Ocean Systems Engineering
• /
• 제2권2호
• /
• pp.115-135
• /
• 2012

The very low natural frequencies of tension leg platforms (TLP's) have raised the concern about the significance of the action of hydrodynamic wave forces on the response of such platforms. In this paper, a numerical study using modified Morison equation was carried out in the time domain to investigate the influence of nonlinearities due to hydrodynamic forces and the coupling effect between surge, sway, heave, roll, pitch and yaw degrees of freedom on the dynamic behavior of TLP's. The stiffness of the TLP was derived from a combination of hydrostatic restoring forces and restoring forces due to cables and the nonlinear equations of motion were solved utilizing Newmark's beta integration scheme. The effect of wave characteristics such as wave period and wave height on the response of TLP's was evaluated. Only uni-directional waves in the surge direction was considered in the analysis. It was found that coupling between various degrees of freedom has insignificant effect on the displacement responses. Moreover, for short wave periods (i.e., less than 10 sec.), the surge response consisted of small amplitude oscillations about a displaced position that is significantly dependent on the wave height; whereas for longer wave periods, the surge response showed high amplitude oscillations about its original position. Also, for short wave periods, a higher mode contribution to the pitch response accompanied by period doubling appeared to take place. For long wave periods, (12.5 and 15 sec.), this higher mode contribution vanished after very few cycles.

• Wind and Structures
• /
• 제13권1호
• /
• pp.57-82
• /
• 2010

The 486m-long roof of Shenzhen Citizens Centre is one of the world's longest spatial lattice roof structures. A comprehensive numerical study of wind effects on the long-span structure is presented in this paper. The discretizing and synthesizing of random flow generation technique (DSRFG) recently proposed by two of the authors (Huang and Li 2008) was adopted to produce a spatially correlated turbulent inflow field for the simulation study. The distributions and characteristics of wind loads on the roof were numerically evaluated by Computational Fluid Dynamics (CFD) methods, in which Large Eddy Simulation (LES) and Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations (RANS) Model were employed. The main objective of this study is to explore a useful approach for estimations of wind effects on complex curved roof by CFD techniques. In parallel with the numerical investigation, simultaneous pressure measurements on the entire roof were made in a boundary layer wind tunnel to determine mean, fluctuating and peak pressure coefficient distributions, and spectra, spatial correlation coefficients and probability characteristics of pressure fluctuations. Numerical results were then compared with these experimentally determined data for validating the numerical methods. The comparative study demonstrated that the LES integrated with the DSRFG technique could provide satisfactory prediction of wind effects on the long-span roof with complex shape, especially on separation zones along leading eaves where the worst negative wind-induced pressures commonly occur. The recommended LES and inflow turbulence generation technique as well as associated numerical treatments are useful for structural engineers to assess wind effects on a long-span roof at its design stage.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제48권4호
• /
• pp.547-567
• /
• 2013

Nonlinear behavior of functionally graded material (FGM) plates under thermal loads is investigated here using an efficient sinusoidal shear deformation theory. The displacement field is chosen based on assumptions that the in-plane and transverse displacements consist of bending and shear components, and the shear components of in-plane displacements give rise to the sinusoidal distribution of transverse shear stress through the thickness in such a way that shear stresses vanish on the plate surfaces. Therefore, there is no need to use shear correction factor. Unlike the conventional sinusoidal shear deformation theory, the proposed efficient sinusoidal shear deformation theory contains only four unknowns. The material is graded in the thickness direction and a simple power law based on the rule of mixture is used to estimate the effective material properties. The neutral surface position for such FGM plates is determined and the sinusoidal shear deformation theory based on exact neutral surface position is employed here. There is no stretching-bending coupling effect in the neutral surface-based formulation, and consequently, the governing equations and boundary conditions of functionally graded plates based on neutral surface have the simple forms as those of isotropic plates. The non-linear strain-displacement relations are also taken into consideration. The thermal loads are assumed as uniform, linear and non-linear temperature rises across the thickness direction. Closed-form solutions are presented to calculate the critical buckling temperature, which are useful for engineers in design. Numerical results are presented for the present efficient sinusoidal shear deformation theory, demonstrating its importance and accuracy in comparison to other theories.