• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.263-270
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• 2020

본 연구의 대상은 도로 폭이 좁은 시가지에서 굴착공사 시 적용되는 장지간 주형의 연결부이다. 일반적으로 적용되고 있는 연결부에서 상부 플랜지의 단차와 피로균열 등의 문제로 연결부의 신뢰도가 저하된다. 연결부의 결함을 보완하고 안전성을 향상시킨 개선형 연결부를 개발하였다. 유한요소 기반의 상용프로그램(ABAQUS)를 이용하여 개선형 연결부의 거동을 평가하였다. 먼저, 개선형 연결부에 적용되는 고장력 볼트 연결 및 강재와 콘크리트의 합성거동을 구현하기 위한 수치해석 방법을 제안하였다. 비교논문의 실험결과와 수치해석 결과의 비교를 통하여 개선형 연결부를 해석하는데 있어 수치해석 방법의 적합성을 검증하였다. 본 연구에서 제안하는 수치해석 방법을 적용하여 개선형 연결부와 일반형 연결부가 적용된 장지간 주형을 해석하였다. 장지간 주형의 탄소성 거동과 연결부의 응력분포를 수치 해석적으로 비교분석하였다. 개선형 연결부의 도입으로 25%의 압축응력이 감소되며 구조적 성능 개선효과 및 안전성을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.217-231
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• 2012

HSB 고강도 강재를 적용한 균일모멘트를 받는 세장 복부판을 갖는 강거더에 대하여 비탄성 횡비틂좌굴 거동을 상용 ABAQUS 프로그램을 이용하여 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 해석대상 강거더는 압축플랜지의 국부좌굴이 휨강도를 지배하지 않도록 플랜지는 조밀 또는 비조밀 요소에 해당하는 세장비를 갖도록 설계하였으며, 횡방향 비지지길이는 탄성 횡비틂좌굴 강도 이상의 휨강도를 갖도록 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800과 SM570-TMC 강재를 동시에 적용한 하이브리드 단면를 고려하였고, 일반강재와의 상대적인 비교를 위하여 SM490-TMC 균질단면 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로, 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며 이들이 비탄성 횡비틂좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. 총 64개의 해석대상 강거더에 대하여 FE 해석과 설계식에 의한 휨저항강도를 비교한 결과, HSB 강재를 적용한 균질단면 및 하이브리드 단면 거더의 비탄성 횡비틂좌굴에 의한 휨강도는 현 AASHTO LRFD 압축플랜지 휨강도 탄성 설계규정을 적용하여 산정할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.108-108
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• 2009

본 연구의 목적은 바지선에 의해 발생하는 해상풍속측정용 마스트 구조물의 충격손상을 최소화 시키기 위한 것이다. 마스트와 바지선 사이의 충격은 보통 복잡한 형태로 이루어진다. 충격해석은 상용유한요소해석 프로그램인 ANSYS LS-Dyna를 통하여 분석하였다. 바지선속을 변화시켜 다양한 상태의 하중케이스를 고려하였고 충격방지고무의 비선형성을 고려한 시간이력해석을 수행하였으며 변형률 에너지, 전체 변형량, 플라스틱 변형률, 내부충격에너지, 영구손상된 변형량 등을 검토하였다. 해상상태조건인 해양파의 운동과 바지선의 상하방향 운동을 무시하는 것으로 가정하였다. 충격속도에 변화에 따른 영구변형을 확인한 후 자연고무, 복합고무, 네오프렌 등의 고무시험 물성치로부터 구한 Mooney-Rivlin 상수를 적용하여 적절한 충격방지고무의 두께를 제안하였다. 본 연구를 통하여 구조물의 두께와 충격방지고무의 두께비에 대한 경향을 파악할 수 있으며 구조물의 설계에 적용할 수 있게 된다. 추후 해상조건을 고려한 연구를 수행해야 할 것이다.

• Wind and Structures
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• 제31권2호
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• pp.103-142
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• 2020

One of the next frontiers in structural wind engineering is the design of tall buildings using performance-based approaches. Currently, tall buildings are being designed using provisions in the building codes and standards to meet an acceptable level of public safety and serviceability. However, recent studies in wind and earthquake engineering have highlighted the conceptual and practical limitations of the code-oriented design methods. Performance-based wind design (PBWD) is the logical extension of the current wind design approaches to overcome these limitations. Towards the development of PBWD, in this paper, we systematically review the advances made in this field, highlight the research gaps, and provide a basis for future research. Initially, the anatomy of the Wind Loading Chain is presented, in which emphasis was given to the early works of Alan G. Davenport. Next, the current state of practice to design tall buildings for wind load is presented, and its limitations are highlighted. Following this, we critically review the state of development of PBWD. Our review on PBWD covers the existing design frameworks and studies conducted on the nonlinear response of structures under wind loads. Thereafter, to provide a basis for future research, the nonlinear response of simple yielding systems under long-duration turbulent wind loads is studied in two phases. The first phase investigates the issue of damage accumulation in conventional structural systems characterized by elastic-plastic, bilinear, pinching, degrading, and deteriorating hysteretic models. The second phase introduces methods to develop new performance objectives for PBWD based on joint peak and residual deformation demands. In this context, the utility of multi-variate demand modeling using copulas and kernel density estimation techniques is presented. This paper also presents joined fragility curves based on the results of incremental dynamic analysis. Subsequently, the efficiency of tuned mass dampers and self-centering systems in controlling the accumulation of damage in wind-excited structural systems are investigated. The role and the need for explicit modeling of uncertainties in PBWD are also discussed with a case study example. Lastly, two unified PBWD frameworks are proposed by adapting and revisiting the Wind Loading Chain. This paper concludes with a summary and a proposal for future research.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.217-226
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• 2018

차량의 측면은 전면이나 후면과 다르게 비대칭으로 설계되어있기 때문에 측면충돌이 일어나는 경우 충돌부위에 따라 차체의 변형정도가 크게 달라진다. 충돌로 인하여 차체에 탄성 및 소성 변형이 일어날 때 운동에너지가 차체로 흡수되어 운동량이 감소하게 된다. 일반적으로 교통사고분석은 충돌 후 차량의 거동을 운동량 보존법칙으로 분석하며 차체의 변형에 따른 에너지 흡수량은 반발계수를 적용해 그 오차를 보정한다. 본 연구에서는 차체의 구조와 각 부품의 재료특성을 적용한 유한요소 차량모델을 LS-DYNA로 해석하였으며, 그 결과를 분석하여 SUV와 승용차의 측면충돌에서 차량의 접촉부위에 따른 반발계수와 충돌감지시간을 도출하였다. 최종적으로 산출된 반발계수와 충돌감지시간을 실제 교통사고 사례에 적용하였을 때 결과오차의 개선효과를 얻었다. 유한요소해석 모델을 이용하여 도출한 초기 입력값을 적용했을 때 기존의 분석기법보다 해석의 신뢰도가 높다는 결과를 얻게 되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.423-430
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• 2013

본 연구에서는 탄소나노튜브와 폴리프로필렌 기지 간 계면결합력과 나노튜브의 국부적 응집에 따른 나노복합재의 탄소성 거동 변화에 대한 파라메트릭 연구를 수행한다. 나노복합재의 탄소성 거동 예측을 위해 분자동역학 전산모사를 수행하고, 분자동역학 결과와 Mori-Tanaka 모델을 적용한 비선형 미시역학 모델을 연계하여 나노복합재 내 흡착계면의 탄소성 거동을 역으로 도출하는 2단계 영역분할 기법을 적용하였다. 미시역학 모델에서는 시컨트 계수방법을 Mori-Tanaka 모델에 적용하여 나노복합재의 비선형 거동을 예측하는 방법을 적용하였으며, 나노튜브와 기지 간 재료계면의 불완전 결합을 고려하기 위해 변위 불연속 조건을 적용하였다. 흡착영역을 고려한 미시역학 모델을 통해 흡착계면의 유무 및 재료계면 결합력 변화 그리고 나노튜브의 국부적 응집현상에 따른 나노복합재의 응력-변형률 관계를 예측하였다. 그 결과 나노튜브의 국부적 응집이 나노복합재의 강화효과를 저하시키는 가장 중요한 변수임을 확인하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.129-142
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• 1998

본 연구에서는 파괴강도이내의 일정하중 상태에서 장기적으로 진행되는 연약지반의 침하특성을 파악하기 위하여 Creep 변형성분을 고려한 구성방정식을 유도하고, 유한요소해석 프로그램을 개발하여 이를 바탕으로 토공구조물의 장기적인 변형을 합리적으로 예측함으로서 연약지반상 토공구조 물의 설계 및 시공관리에 기여하고자 하였다. 점성토의 탄.소성거동을 표현하기 위해 Modified Cam Clay모델이 사용되었으며, Creep변형을 계산하는데 있어서는 체적 Creep요소를 고려할 경우 2차 압밀계수 C,를 적용하였고, 축차 Creep요소를 고려할 경우 Singh & Mitchel Creep경험식을 통한 m, a, A 상수를 이용한 것으로 개발된 프로그램의 신뢰성을 검증하기 위하여 이론해 및 실험치와 비교하였고, 적용된 각 상수들의 민감도 를 분석한 결과, 개발된 프로그램은 적용성이 좋은 것으로 판단되었다. 또한 국내외 2개의 현장에 적용한 결과, 제방의 변형해석에 있어 Creep을 고려하지 않은 경우보다 Creep을 고려한 경우가 오차가 적게 나타나고 체적 Creep만을 고려한 경우는 약간 과소평가되 고 축차 Creep까지 고려한 경우는 약간 과대평가됨을 알 수 있었다. 따라서 Creep정수를 얻기 위한 실험기의 개발, 적정 토질정수의 선택 등 향후에도 지속적인 연구가 요구된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.1-13
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• 1982

원구멍과 타원구멍을 갖는 두 개의 강판(鋼板)에 완전교번하중(完全交番荷重)(completely reversed load, completely alternating load ;같은 크기의 인장(引張) 압축(壓縮)의 반복)을 가할 때 유한요소법(有限要素法)을 써서 강복요소(降伏要素)가 발생하는 단계마다 각 절점(節點)의 변위(變位), 각 요소(要素)의 응력(應力) 및 변형률(變形率), 하중(荷重)의 크기 등을 계산하여 파괴력학적(破壞力學的)인 검토를 행하였다. 이로부터, 강판(鋼板)의 파괴기구(破壞機構)를 밝히는 데에 핵심이 된다고 생각되는 응력확대계수(應力擴大係數)를 계산할 수 있는 토대가 마련되었으며, 흠선단(先端)의 응력집중(應力集中)현상과 소성역(塑性域)의 변화과정이 밝혀졌다. 또, 재하(載荷) 중에 강복(降伏)을 경험한 부분에서는 강하(降荷)때에 영구변형(永久變形)(잔류변형(殘留變形))이 남게 되고 이것이 나머지의 제하(除荷)를 구속(拘束)하여 반대방향의 재하(載荷)의 효과를 일으킴으로서 흠선단(先端)에 가까운 부분에는 인장(引張) 후의 제하(除荷) 때에 심지어 압축재강복(壓縮再降伏)까지, 압축(壓縮) 후의 제하(除荷) 때에는 심지어 인장재강복(引張再降伏)까지 일으키며 이들이 인장(引張) 및 압축(壓縮)의 재하(載荷) 중의 강복(降伏)과 교번(交番)으로 반복됨으로써 흠선단(先端)에 파로(波勞)현상을 초래하게 된다는 사실을 예견할 수 있었다. 아울러 흠이 원구멍일 때와 타원구멍일 때의 계산결과를 비교하여 홈이 예리한 균열에 가까워질수록 빨리 파괴에 달하게 된다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권2호
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• pp.187-194
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• 2012

일반적으로 복합재의 강도에 대한 크기 효과는 입자강화 알루미늄 복합재 제조시, 입자와 기지재를 압밀한 후 냉각할 때 입자와 기지재 사이의 열팽창계수 차에 의하여 기지재에 펀칭되는 기하적 필수 전위와, 변형 중 입자와 기지재사이의 탄소성 강성도 차로 인해 발생하는 변형률 구배 소성으로 인한 기하적 필수 전위가 주로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 두 종류의 기하적 필수 전위를 전위 소성 이론에 입각하여 강도로 환산한 후 계층적으로 입자 주위 유한요소 영역에 할당하여 동일한 체적비에서 입자의 크기에 따라 변화하는 복합재의 파손 거동을 효과적으로 예측하였다. 이 방법을 적용함으로써 구형입자의 경우 간단한 축대칭 유한요소 모델링과 실험데이터를 연계하여 입자강화 복합재의 입자 크기 의존 강도 및 파손 효과를 수월하게 예측할 수 있음을 보였다. 또한 서로 다른 입자의 체적비 및 크기에 대하여SiC강화 알루미늄 2124-T4 복합재의 강도와 파손 거동이 분명한 차이가 있음을 보인다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1441-1446
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• 2014

본 논문에서는 휜 광폭평판의 두께와 폭, 균열길이 그리고 가공경화지수의 변화가 휜 광폭평판의 균열부 구속상태에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 5가지의 휜 광폭평판 두께, 3가지의 균열길이, 3가지의 휜 광폭평판 폭 그리고 3가지의 가공경화지수를 고려한 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. Ramberg-Osgood 관계식을 만족하는 비선형 재료로 가정하였으며 균열부 구속상태를 정량화하기 위해서 Q-응력을 이용하였다. 3차원 유한요소해석 결과를 바탕으로 기하학적 형상 및 재료특성에 따른 휜 광폭평판의 Q-응력 변화를 평가하였다. 평가 결과 면외 구속조건에 의한 영향은 면내 구속조건과 밀접한 관계가 있었으며, 면외 구속조건이 면내 구속조건 보다 균열부 구속상태에 더 큰 영향을 미쳤다.