• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권7호
• /
• pp.4087-4092
• /
• 2014

관절형 고속철도차량 갱웨이 통로연결막은 객차 끝단부 사이에 다양한 회전각 변위하에 통로의 기밀을 유지하는 이중 주름구조 고무부품이다. 비선형구조해석결과로부터 본 부품의 심각한 작용하중조건 중의 하나는 차량기지내 작은 곡선반경의 인입선 통과시 발생하는 혼합모드(롤링+요잉)회전 각변위조건이다. 본 연구에서는 고속철도차량 통로연결막의 안전성 향상 연구일환으로서, 통로연결막의 단면형상에 대하여 SIMP 기법을 이용하여 최적설계를 수행하였다. 비선형 구조해석결과로부터 본 최적설계안의 최대 주변형률은 혼합모드 및 롤링모드하에서 기존모델보다 각각 68% 및 39% 감소함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.269-279
• /
• 1994

본 논문은 콘크리트 구조물의 재료 비선형과 시간의존적 거동을 고려한 유한요소 해석에 관한 것으로 회전균열모델에 토대를 둔 면내균열모델을 사용하여 하중에 따른 균열의 영향을 모사하였으며 콘크리트는 직교이방성 거동을 한다고 가정하였다. 특히 휨거동 시의 인장보강효과(tension stiffening effect)를 고려하기 위해 파괴에너지 개념에 토대를 둔 한계식을 제안하였고 이를 통해 수치해석시 나타나는 유한요소의 크기에 따른 수치해석 오차의 최소화를 도모하였다. 또한 embedded model을 사용하여 철근의 거동을 모사할 경우 콘크리트의 변위장에 따라 효율적으로 대처할 수 있도록 구성방정식을 체계화 하였으며 비균열단면, 균열단면 등 여러 상황에서 구조물의 시간에 따른 거동을 살펴보기 위해 평면응력 상태에서 재령보정 탄성계수법에 따른 구성방정식을 유도하고 이를 토대로 예제해석을 수행하였다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.240-247
• /
• 2014

안압의 측정은 각막에 air puff 후 각막의 변형 즉, 각막의 두께나 변위 등 생역학적 성질을 관찰함으로써 이루어진다. 본 논문에서는 녹내장이나 라식의 진단을 위하여 사용되는 안압계의 air puff에 의한 각막의 변형을 주파수 영역에서 분석하였다. Air puff 후 각막의 중심부 주변의 변위에 대한 진동 주파수를 측정함으로써 환자와 정상인을 구별한다. 동영상으로부터 이진 영상을 구하고, 상하 변위 데이터와 곡선 정합의 차를 구하여 시간에 따른 각막 상하 진동 프로파일 데이터를 추출하였다. Fourier 변환으로 비정상인의 진동 주파수는 479.2Hz를 얻었고 정상인의 경우 단단함으로 인하여 702.8Hz의 고주파 성분을 볼 수 있었다. 또한 Hilbert-Huang 변환의 EMD 방법을 이용, 고유 모드 함수로 분해하여 국소적, 비선형, 비정상성을 가지는 데이터를 얻고 주파수와 전력을 분석하였다. 마지막으로 특정 고유 모드 함수에 대한 환자와 정상인의 전력비가 6배 이상 차이가 나는 것을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제32권5호
• /
• pp.333-340
• /
• 2019

모듈형 LNG Tank의 외조를 구성하는 SCP(sandwich concrete panel)에 대해서 중속충돌시험기로 충돌시험을 수행하고 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 충돌시험에 사용된 시험체는 가로세로 각각 2m로 외조의 일반단면과 연결부단면의 특성을 가지도록 제작하였다. 51kg의 탄자를 설계기준에 규정된 충돌에너지를 갖도록 중속충돌시험기로 45m/sec로 이상의 속도로 가속하여 충돌시켰다. 이런 충돌시험을 두 차례 반복하고 시험체의 극한능력을 평가하기 위하여 충돌속도를 2배로 하여 충돌시켰다. 충돌시험의 수치해석 모델은 LS-DYNA를 이용하여 수행되었다. 외측의 강판와 그 사이의 충진콘크리트를 고체요소로 모델링하고 전단연결재는 보요소를 이용하여 모델링하였다. 강재의 재료모델은 탄소성 및 파단거동을 고려하였으며 콘크리트의 재료는 CSCM재료로 모델링하였다. 해석에서 전면부의 충돌변형은 시험에서 얻어진 변형과 유사한 값을 얻었으나 후면부의 변형은 시험결과와 다소 작은 값을 보였다. 일반부 단면에 대한 2배속 충돌시험에서는 전후면의 강판이 파손되었으나 해석결과에서는 전면부의 강판만 파손되었다. 수치해석에서 충돌에너지는 주로 충진 콘크리트로 전이되었는데 이는 이전 연구에서 보였던 고에너지를 가진 충돌의 경우와 다른 경향이다. 작성된 모델은 구조적으로 보수적인 결과를 보이므로 실제 설계에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권1A호
• /
• pp.55-65
• /
• 2006

이 논문에서는 캔틸레버 공법으로 시공되는 대칭형 강 사장교의 폐합해석법을 제안한다. 폐합시공 전에는 폐합단면 양쪽에서 두개의 독립적인 구조계가 성립되기 때문에 폐합단면에 적절한 단면력을 가해 주어야만 폐합단면에서 수직 처짐과 회전각에 대한 적합조건을 만족시킬 수 있다. 그러나 실제 시공에서는 폐합단면에 단면력을 재하하는 것이 거의 불가능하기 때문에 시공 중에 실제로 교량에 재하할 수 있는 외력에 의하여 적합조건을 만족시켜야 한다. 이 논문에서는 몇 개 케이블의 무응력 길이와 데릭 크레인의 인양력을 조정하여 적합조건을 만족시킬 수 있는 해석 방법을 제안한다. 적합조건식은 케이블의 무응력 길이와 크레인 인양력에 대하여 비선형이므로 Newton-Raphson 방법에 의하여 반복적으로 푼다. 케이블 부재는 탄성현수선 요소를 사용하여 모델링하였고, 주탑과 거더는 일반적인 3차원 뼈대요소를 사용하여 이산화하였다. 교량의 케이블 무응력 길이와 인양력에 대한 변위 민감도는 평형방정식을 직접 미분하여 계산하였다. 주어진 신뢰도 구간에서 시공 오차를 예측하기 위한 몬테-카를로 모사법을 제안하였다. 제안된 방법을 제 2 진도대교의 폐합시공에 적용하여 그 타당성과 효율성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권3A호
• /
• pp.207-214
• /
• 2011

높은 강도와 우수한 연성을 가지는 초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)는 교량 부재의 두께 및 자중을 감소시키는데 적합하여, 교량의 장대화, 장경간화에 유리한 재료로 각광 받고 있다. 그러나 초고성능 콘크리트는 타설 과정이 복잡하고 어렵기 때문에 현장 타설을 통한 적용이 어려운 재료이다. 따라서 이에 대한 대안으로 프리캐스트 공법을 활용하는 방안이 중점적으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 연구의 일환으로 초고성능 콘크리트의 재료 특성을 고려하여 하이브리드 사장교 바닥판 접합부의 철근 이음방법에 따른 구조적 성능을 평가하였다. 바닥판의 접합부에 적용할 수 있는 철근 이음을 형상에 따라 RC 부재에 적용하고, 이에 대한 비선형 해석을 통해 구조적 성능을 예측하였다. 또한 600 m급 사장교를 선정하여 단면력 해석을 통해 접합부에서 발생하는 부착 응력의 크기를 파악하고, 이를 접합부 형상에 따른 부착 강도의 크기와 비교하여 구조적 성능을 평가하였다. 해석 결과, 접합부 철근의 형상에 따라 U형 루프 타입이 가장 큰 하중을 견딜 수 있고, 직선형 타입이 가장 큰 부착 강도를 발현하는 것으로 예측되었다. 또한, 세 가지 형상의 접합부 철근 모두 초고성능 콘크리트의 사장교의 완성계에서 요구되는 부착 성능을 만족시켰다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.100-109
• /
• 2021

본 연구에서는 부식에 의하여 발생하는 표면 단면손상을 고려하여 인위적인 표면 단면손상이 도입된 원형인장 부재의 인장성능 변화를 평가하였다. 인장성능 평가를 위하여 부식수준에 따른 인위적인 단면손상을 손상 폭과 높이를 변화시켜 원형강관 시험체 표면에 도입하였으며, 단면손상 수준에 따른 인장성능 변화를 평가하였다. 인장강도 실험 결과, 원형단면 강관부재의 인장강도는 강관부재의 길이 방향 손상이 아닌 부재 둘레 방향 손상의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 부재의 파괴는 손상이 발생한 부재의 최소 단면에서 발생하는 것으로 나타났다. 표면에 불규칙한 손상이 도입된 강관 시험체의 단면조건을 명확하게 평가할 수 없으므로, 단면손상으로 인한 인장강도 변화를 정량적으로 비교하기 위하여 동일 단면 감소효과가 고려된 강관 부재에 대한 비선형 구조해석을 실시하였다. 비선형 구조해석 결과, 실제 부재 표면에 국부적 단면손상이 발생한 부재의 인장강도는 동일 단면 감소효과를 고려한 부재의 인장강도에 비하여 상대적으로 급격하게 저하하는 것으로 평가되었다. 국부부식과 같이 표면에 불규칙한 단면손상이 발생한 부재의 잔존인장성능은 인장시험과 등가손상 단면과 구조해석 결과로부터 평가된 상관계수를 이용하여 평가 및 예측될 수 있을 것이다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제4권1호
• /
• pp.1-17
• /
• 2008

This study proposes a conceptual framework of in-situ vibration tests and analyses for quality appraisal of non-slender, cast-in-place piles with irregular cross-section configuration. It evaluates a frequency index from vibration recordings to a series of impulse loadings that is related to total soil-resistance forces around a pile, so as to assess if the pile achieves the design requirement in terms of bearing capacity. In particular, in-situ pile-vibration tests in sequential are carried out, in which dropping a weight from different heights generates series impulse loadings with low-to-high amplitudes. The high-amplitude impulse is designed in way that the load will generate equivalent static load that is equal to or larger than the designed bearing capacity of the pile. This study then uses empirical mode decomposition and Hilbert spectral analysis for processing the nonstationary, short-period recordings, so as to single out with accuracy the frequency index. Comparison of the frequency indices identified from the recordings to the series loadings with the design-based one would tell if the total soil resistance force remains linear or nonlinear and subsequently for the quality appraisal of the pile. As an example, this study investigates six data sets collected from the in-situ tests of two piles in Taipu water pump project, Jiangshu Province of China. It concludes that the two piles have the actual axial load capacity higher than the designed bearing capacity. The true bearing capacity of the piles under investigation can be estimated with accuracy if the amplitude of impact loadings is further increased and the analyses are calibrated with the static testing results.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제59권3호
• /
• pp.387-401
• /
• 2016

This paper takes a half-through steel truss arch bridge as an example. A seismic analysis is conducted with nonlinear finite element method. Contrast models are established to discuss the effect of simplified method for main girder on the accuracy of the result. The influence of seismic wave direction and wave-passage on seismic behaviors are analysed as well as the superstructure and arch ring interaction which is mostly related with the supported bearings and wind resistant springs. In the end, the application of cable-sliding aseismic devices is discussed to put forward a layout principle. The main conclusions include: (1) The seismic response isn't too distinctive with the simplified method of main girder. Generally speaking, the grillage method is recommended. (2) Under seismic input from different directions, arch foot is usually the mostly dangerous section. (3) Vertical wave input and horizontal wave-passage greatly influence the seismic responses of arch ring, significantly increasing that of midspan. (4) The superstructure interaction has an obvious impact on the seismic performance. Half-through arch bridges with long spandrel columns fixed has a less response than those with short ones fixed. And a large stiffness of wind resistant spring makes the the seismic responses of arch ring larger. (5) A good isolation effectiveness for half-through arch bridge can be achieved by a reasonable arrangement of CSFABs.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제14권1호
• /
• pp.11-18
• /
• 2011

본 논문은 열차의 타고오름 해석을 위한 새로운 2차원 다물체 동역학 모델링 방법을 제안하였다. 본 동역학 모델은 에너지 흡수구조/부품뿐만 아니라 차체의 변형도 고려하여 비선형 스프링, 댐퍼, 질량으로 구성되며 철도차량의 충돌에너지흡수량, 승객구간의 가속도, 연결 장치의 충격력, 차량간 타고오름 변위 등을 잘 예측할 수 있다. 제안된 방법으로 한국형고속열차를 차체 각 부분의 압괴 특성을 구하고 2차원 다물체 충돌동역학 모델을 구성하였다. 열차 대 열차 충돌 시나리오조건으로 2차원 동역학 모델을 시뮬레이션하고 3차원 가상시험 모델로 평가하였다. 그 결과 2차원 동역학 모델은 타고오름 거동을 잘 예측하였으며 차체변형을 고려한 모델링 기법이 타고오름 평가에 중요함을 확인하였다.