• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.569-577
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• 2012

본 연구에서는, 철로(railway track)의 공명현상을 제어할 수 있는 침목(sleeper) 간격의 최적화에 대한 이론적 고찰을 소개한다. 이러한 현상을 제어하기 위해 목적함수가 파동 투과율(wave transmittance) 그리고 설계변수가 침목 분포인 최소화 문제를 제안한다. 해석에서 철제 궤도(rail)은 티모셴코(Timoshenko) 빔, 침목은 질량으로 표현하였다. 무한 철로는 유한한 최적설계 영역의 양 끝단에 투과경계조건(transmitting boundary)를 부여함으로써 구현하였다. 수치예제를 통하여 침목의 간격에 따른 투과율의 감소의 효과를 살펴보았다. 또한, 하모닉(harmonic) 하중 하에서 응답해석을 통한 진동의 제어 관점에서 제안된 방법의 적합성을 보였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.719-724
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• 2009

본 연구에서는 직물 탄소/에폭시와 유리/에폭시의 DCB(double cantilever beam)시편을 제작하여 ASTM 5528-01에 준하여 모우드 I 층간파괴인성을 측정하고, 이와 동일한 조건의 유한요소해석을 수행하여 층간파괴거동을 해석적으로 평가하였다. 시험에 의하여 측정된 층간파괴인성은 탄소/에폭시는 평균 $845.7J/m^2$, 유리/에폭시는 $1,042J/m^2$였다. 유한요소 모델은 접착요소를 이용하여 층간파괴를 구현하였고, 측정된 층간파괴인성을 부여하였다. 해석 결과의 검증을 위하여 시험을 통하여 측정된 시편 끝단의 반력과 Timoshenko 빔 이론을 통하여 계산된 결과를 비교하였다. 측정된 결과와 해석결과는 유사하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.64-74
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• 2002

선체 휘핑 해석 전용 프로그램은 모멘텀 슬래밍 이론을 사용하여 비선형 유체충격력을 추정하였으며, Timoshenko 보이론에 기초하여 선체 hull girder를 탄성체로 모델링하고 있다. 개발된 프로그램에 대하여 슬래밍 충격력의 효과, 유탄성해석의 효과 그리고, 선속, 파고, 파장 등 각종 설계 변수가 미치는 효과 등에 관한 검증 계산을 수행하였고, 실제 선박 설계에의 적용 예를 보임으로써 본 프로그램의 설계 활용성을 확인하였다. 본 프로그램은 각종 입출력자료의 GUI 처리 및 선박 운동에 대한 시뮬레이션 제공 등 다양한 기능과 특성을 가지고 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.85-92
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• 2013

철도 전동 소음은 철도에서 발생하는 대표적인 소음으로서 차륜과 레일의 음향 조도에 의해 유기된다. 철도 전동 소음의 주요 소음원으로는 침목, 레일 그리고 차륜을 들 수 있다. 따라서 철도의 전동 소음을 해석하기 위해서는 차륜의 진동 특성과 함께 궤도의 진동을 해석하고 그 특성을 이해하는 작업이 수행되어야 한다. 본 논문에서는 전동 소음의 관점에서 레일의 진동을 해석하기 위한 이론적 궤도 모델링에 대해 기술하고, 국내의 대표적인 세 가지 철도 궤도에 대해 진동 해석을 수행하였다. 해석에 사용한 궤도로는 기존선 자갈 도상 궤도, KTX 자갈 도상 궤도, KTX 콘크리트 궤도를 선정하였으며, 각 궤도 별로 레일을 따라 진행하는 파동의 전파 특성을 해석하고 그 결과를 비교하였다. 해석 시 궤도는 이산 지지를 가진 Timoshenko 보로 모델링하였으며, 레일의 평균 진동 속도를 이용해 세 궤도 레일의 방사 소음 특성을 간접 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.719-730
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• 2007

Timoshenko의 전통적인 보 이론에 근거한 유한 요소의 전단 잠김 현상을 해결하기 위하여 가정 변형도법을 적용한 7자유도 공간 박벽 뼈대요소를 개발하였다. 2개의 노드를 갖는 직선 보요소에서 한 요소내의 변형도가 일정하다고 가정하여 형상함수를 유도하고 이를 바탕으로 가상일의 원리에 따라 강성행렬을 구성하였다. Corotational 기하 비선형 해석법을 이용하여 불평형 하중을 산정하였으며 부재 길이의 비선형 효과를 반영하기 위하여 bowing effect를 정밀하게 고려하였다. 일축 비대칭 단면을 갖는 곡선 외팔보와 이축 비대칭 단면을 갖는 직선 외팔보에 대하여 횡-비틀림 좌굴에 의한 안정 해석과 후좌굴 해석을 수행한 결과 ABAQUS 쉘요소와 좋은 일치를 보여 주었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권6호
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• pp.481-489
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• 2000

구조용 부재에서 충격하중에 의해 발생하는 탄성파의 분산특성을 해석하기 위하여 시간-주파수 신호처리를 이용하였다. 강재 보와 알루미늄 판에서 충격하중을 모사하기 위하여 강구 낙하와 연필심 파단을 사용하였으며, 이로 인해 발생한 탄성파를 초음파 탐측자와 음향방출(AE) 센서를 사용하여 수신하였다. 실험에서 수신한 시간 영역의 신호해석을 위하여 분산성 파의 시간-주파수 해석이 가능한 웨이브렛 변환(WT)을 적용하였다. WT 변환의 크기의 최대값은 군속도의 도달시간을 나타냄을 보였다. 실험에서 측정한 보의 굽힘파의 군속도를 전단변형과 회전관성을 고려한 Timoshenko 보 이론과 비교하였으며, 판의 신장파와 굽힘파의 군속도를 Rayleigh-Lamb 분산관계식의 최저차 대칭($S_0$) 및 비대칭 모드($A_0$)의 속도값과 비교하였는데 모두 잘 일치하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.307-314
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• 2016

Energy flow analysis(EFA) is a representative method that can predict the statistical energetics of structures at high frequencies. Generally, as the frequency increases, the shear distortion and rotatory inertia effects in the out-of-plane motion of beams or plates become important. Therefore, to predict the out-of-plane energetics of coupled structures in the high frequency range, the energy flow analyses of Timoshenko beam and Mindlin plate are required. Unlike the energy flow model of Kirchhoff plate, the energy flow model of Mindlin plate is composed of three kinds of energy governing equations(out-of-plane shear wave, bending dominant flexural wave, and shear dominant flexural wave). This paper performed the energy flow finite element analysis(EFFEA) of coplanar coupled Mindlin plates. For EFFEA of coplanar coupled Mindlin plates, the energy flow finite element formulation of out-of-plane energetics in the Mindlin plate was performed. The general EFFEA program was implemented by MATLAB® language. For the verification of EFFEA of Mindlin plate, the various numerical applications were done successfully.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4A호
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• pp.207-215
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• 2012

본 연구에서는 비대칭 연결재를 갖는 조립식 압축부재의 연결재 간격에 따른 좌굴 거동을 알아보기 위한 실 대형 실험을 실시하였다. 압축부재인 H-300 형강 10 m 부재 3개를 볼트 연결하여 총 길이 30 m가 되도록 2 m 간격으로 2열 배치한 후 연결재 간격이 4 m, 5 m, 6 m인 경우에 대하여 압축 실험을 실시하였다. 본 논문에서는 연결재 간격에 따른 실험 좌굴하중을 평가하고 이를 유한요소해석 좌굴하중 및 Timoshenko 식에 의한 좌굴하중과 비교 분석 하였으며, 연결재 간격의 증가에 따른 조립식 압축부재의 좌굴 거동으로 인한 종방향 변위, 횡방향 변위, 변형률 등을 분석하였다. 실험 결과 연결재 간격이 증가함에 따라 조립식 압축부재의 좌굴 하중은 비선형적으로 급격히 감소함을 알 수 있었다. 그리고 연결재 간격이 증가함에 따라 실험 좌굴 하중과 이론 좌굴 하중의 차이 및 실험 좌굴 하중과 유한요소해석 결과의 차이도 증가되는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.575-584
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• 2014

본 연구에서는 NREL 5MW 풍력발전기 타워 설계 모델을 다물체 동역학과 신뢰성 기반 최적 설계를 이용하여 최적화하는 연구를 수행하였다. 타워 모델은 티모센코 빔 이론을 이용하여 얻은 동특성을 내포한 링크와 조인트로 이루어진 수학적 모델로 표현하였다. 최적화 문제에서는 높이가 일정한 타워에서 두께, 내 외곽 지름이 변할 때 나타나는 민감도 변화를 비교하여 결과를 도출하였으며, 비교 기준으로 굽힘 응력과 좌굴 안정성을 사용하였다. 일계 이차 모멘트법을 이용한 최적화 알고리즘에서 얻은 최종 모델은 유한요소법을 이용한 정하중 해석에서 최대 응력 분포를 이용한 안전성을 고려를 통해 유효성을 검증하였다. 본 연구 방법을 통해 동역학적 모델과 유한요소 모델간의 연계성을 확인하고, 낮은 타워 설치 비용으로 더 강건한 시스템을 구축할 수 있는 설계 방향을 제시하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.155-155
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• 2011

일반적으로 I형 보에 횡하중이 작용하는 경우, 횡 변위와 함께 회전을 동반하는 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)이 발생하게 된다. 이러한 I형 보의 탄성 및 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석적 이론적 연구는 이미 많은 연구자들에 의해 수행되었다(Timoshenko 등, 1961; Galambos, 1963; Lindner, 1974; Trahair, 1993). I형 보의 비지지 길이 내 하중이 작용할 때 모멘트 구배계수(Cb)는 하중이 부재 단면에 작용하는 위치에 따라 달라지게 되는데 이를 하중고 효과(Load Height Effects)라고 한다. 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수 제안식은 Nethercot & Rockey(1971)에 의해 연구된 바 있다. 또한 Helwig 등(1997)은 Nethercot & Rockey(1971)의 제안식을 간략화 하여 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수식을 제안하였다. 그러나 현재까지 진행 된 하중고 효과에 대한 연구는 탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보에 대한 제안식이며 현재까지 비탄성 영역 내 비지지 길이를 갖는 I형 보의 하중고 효과에 대한 연구는 진행된 바 없다. 본 연구는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구를 수행하였다. 하중조건으로는 집중하중 과 등분포 하중을 적용시켰으며, 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형을 고려하였다. Pi와 Trahair(1995)이 고려한 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치(현대제철, 2006)에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡 변위로 적용하여 초기제작오차로 고려하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)와 Helwig 등(1997)의 연구내용을 바탕으로 범용구조해석 프로그램(ABAQUS, 2007)을 이용하여 비탄성 영역 내 존재하는 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 산정하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)및 Helwig 등(1997)의 모멘트구배계수 제안식과 비교 분석 하였고 회기분석프로그램 MINITAB(2006)을 이용하여 비탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형보의 하중고 효과를 고려한 모멘트구배계수식을 개발 제안하였다. 본 연구에서 개발된 제안식은 경제적이고 합리적인 휨부재 강도평가에 적극 활용될 수 있으며, 비탄성 영역내 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도 및 휨강도 연구에 널리 활용될 것이다.