• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.69-83
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• 1994

평면 뼈대구조물의 매우 큰 변형에 대하여 정확한 비선형 유한요소의 정식화 과정을 나타내었다. 유한요소의 구성은 변화되는 재료의 기준 물성치에 근거를 두고 형성하였으며 매우 큰 변형을 받는 재료의 성질을 명확하게 특정지어 진응력-변형율 관계식을 직접 적용할 수 있도록 하였다. 큰회전과 작은 변형율을 받는 문제들을 형성하기 위하여 Co-rotation 접근 방법을 사용하였다. 큰 변형을 일으키는 요소의 문제를 해결하기 위하여 직선보 형태의 유한요소를 사용하였으며 개개의 유한요소의 정식화는 축방향력의 영향을 고려하여 미소 처짐보이론을 바탕으로 형성하였다. 본 연구에서 형성된 큰 변형에 대한 비선형 유한요소의 타당성을 확인하기 위해 몇몇 수치해들을 해석하고 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권6호
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• pp.727-743
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• 2014

Geometrically nonlinear analysis of planar beam and frame structures made of functionally graded material (FGM) by using the finite element method is presented. The material property of the structures is assumed to be graded in the thickness direction by a power law distribution. A nonlinear beam element based on Bernoulli beam theory, taking the shift of the neutral axis position into account, is formulated in the context of the co-rotational formulation. The nonlinear equilibrium equations are solved by using the incremental/iterative procedure in a combination with the arc-length control method. Numerical examples show that the formulated element is capable to give accurate results by using just several elements. The influence of the material inhomogeneity in the geometrically nonlinear behavior of the FGM beam and frame structures is examined and highlighted.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권2호
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• pp.201-210
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• 2000

The large deflection of plate is analyzed by co-rotational formulations using small local displacements and rotating unit vectors on the nodal points. The rotational degrees of the freedom are represent ed by the unit vectors1 In the nodal points, and the equilibrium equations are formulated by using small deflection theories of the plates by assuming that the directions of the unit vectors of the nodal points are known apriori. The translational degrees of freedom are independently solved from the rotational degrees of freedom in the equilibrium equations, and the correct directions of the unit vectors are computed by the iterative scheme by imposing the moment equilibrium constraint. The equilibrium equations and the associated solution procedure are explained, and the verification problems are solved.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권2호통권39호
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• pp.153-165
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• 1999

비대칭단면을 갖는 박벽 공간뼈대구조의 횡후좌굴거동을 조사하기 위하여 기하학적 비선형 유한요소 해석법을 제시한다. 대변형효과를 고려한 연속체의 증분평형방정식으로부터, 도심에서 정의되는 딤(warping)함수를 고려하고 유한한 회전각의 2차항 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 co-rotational formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회 전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다.

• 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.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1073-1080
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• 2015

A drive shaft is used to transmit torque and rotation through the connection of components of a drive train. Recently, a monobloc drive shaft without welding regions is developed to improve the safety of the drive shaft. The drive shaft bears the shear stress induced by torque. The objective of this paper is to investigate into the structural safety of a monobloc tubular drive shaft subjected to torque. Elasto-plastic finite element (FE) analysis is performed to estimate the deformation behavior of the drive shaft and stress-strain distribution in the drive shaft. Several techniques are used to create finite element (FE) model of the monobloc tubular drive shaft subjected to torque. Through the comparison of the results of FE analyses with those of experiments from the viewpoint of rotational angle, appropriate correction coefficients for different load conditions are estimated. The safety of the tubular drive shaft is examined using the results of FE analyses for different load conditions. Finally, it is noted that the designed tubular drive shaft has a sufficient structural safety.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권10호
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• pp.31-36
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• 2021

풍력발전기 기초의 누적 회전각과 침하량을 예측하는 것은 매우 중요하다. 하지만 반복하중에 따른 버킷기초의 장기거동을 분석하는 연구는 거의 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 다양한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 반복 삼축압축시험으로부터 도출된 강성감소 경험식을 수치모델에 사용자 서브루틴으로 적용하여 해석을 수행하였다. 강성감소 모델을 사용하여 버킷기초의 누적 회전각을 산정하였으며, 반복하중 작용 시 거동에 영향을 주는 주요인자에 대한 분석이 이루어졌다.

• Journal of Magnetics
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• 제21권3호
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• pp.379-386
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• 2016

To satisfy the requirement of magnetically suspended control moment gyroscope (MSCMG) that magnetic bearing can provide torque, a novel 4DOF hybrid magnetic bearing (HMB) with integrated structure was designed. Mathematical models of forces and torques are established by using equivalent magnetic circuit method. The current stiffness, displacement stiffness, tilting current stiffness and angular stiffness of the 4DOF hybrid magnetic bearing are derived by the mathematical models. Equivalent magnetic circuit method and finite element method (FEM) simulation results indicate that the force has a good linear relationship with both displacement and current, and the torque has a good linear relationship with angular displacement and current. The novel 4DOF HMB is capable of achieving control in both two radial translational degrees of freedom (DOF) and also two radial rotational DOFs. The 4DOF HMB is well adapted to MSCMG system, exhibiting advantages in the controllable DOF, light weight and easy to control.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권11호
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• pp.1171-1177
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• 2013

In this study, the torque transmitting capability of a flexible disk coupling was investigated. Flexible disc coupling is used to transmit power between two axes, and there exist mis-alignments such as angle of deviation and end play between two shafts. A disk is an important part in the flexible disk coupling because the disk has to transmit power between two mis-aligned shafts. To investigate the effect of mis-alignment on load carrying capacity, finite element analyses were carried out. Analyses were carried out for two types of disk; i.e., circular and square disks. The rotational and bending stiffness of disk plates was predicted to investigate the effect of mis-alignment on stress. As a result, it was shown that the mis-alignment can cause severe decrease in load-carrying capacity. And, the square disk showed better performance than the circular disk.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.31-37
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• 2017

본 연구는 오존 방식 선박평형수 처리의 주요 장치인 기체-액체 이젝터에 대하여 구동 노즐의 유입부에 회전 운동 유도 장치에 의해 발생되는 구동 유체의 회전 운동이 이젝터 효율에 미치는 영향에 관한 연구이다. 먼저 배압에 따른 이젝터의 각 포트별 압력과 흡입 유량을 확인하기 위하여 실험 장치를 구성하고, 회전 운동이 없는 이젝터에 대한 실험 수행 및 데이터를 획득한다. 실험의 데이터를 바탕으로 격자 사이즈 비교를 통해 기체-액체 이젝터에 적합한 유한요소모델을 선정하였으며, 도출된 CFD 모델을 이용하여 구동 유체의 회전 운동이 이젝터의 흡입 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 이를 바탕으로 이젝터의 흡입 유량을 높이기 위하여, 메타 모델을 이용한 크리깅 기법을 사용하여 회전 유도 장치의 내부 형상 인자인 전체 길이 l, 내부 직경 d, 날개 개수 n에 대한 구조 최적화를 수행한다. 최적화된 회전 유도 장치를 적용한 결과 구동 유체의 회전 운동이 없는 이젝터에 비해 이젝터 효율이 약 3% 가량 개선됨을 확인하였다.