보강된 판 및 쉘구조의 기하학적 비선형해석을 수행하기 위하여, total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰으며, 보강된 쉘 구조의 해석시 보강재를 쉘 요소로 모델링하고 주부재와 보강재의 연결점에서 일반적인 변환관계를 이용하였다. 등매개 쉘 유한요소의 단점인 locking 현상을 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 감차적분 또는 선택적분시 나타날 수 있는 제로 에너지 모드를 제거하였다. 수치해석 예제를 통하여 가정 변형률장에 근거한 쉘유한요소에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.
보강된 판 및 쉘구조의 동적 비선형해석을 수행하기 위하여, 유한회전을 고려한 변형된 쉘유한요소를 이용하여 total Lagrangian formulation이 제시된다. 전단구속 (shear locking) 현상과 가상의 제로에너지 모우드를 동시에 제거하기 위하여 가정변형도 개념을 채용한다. 탄소성해석에서는 return mapping 미해rithm이 쉘구조의 붕괴 해석에 적용된다. Newmark 직접적분법을 사용하여 동하중 및 지진하중을 받는 쉘구조의 동적 비선형해석 결과를 제시한다.
기존의 Mindlin이론을 바탕으로 한 감절점 쉘 요소는 두께가 두꺼운 쉘 구조를 해석할 경우 매우 좋은 결과가 얻어지는 것으로 알려져 있다. 그러나 두께가 얇은 쉘의 경우 전단구속 및 막구속 현상으로 인해 요소의 강성이 과대하게 평가되는 것으로 나타났다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 서로 다른 두 가지 막 및 전단 구속 해결방법을 조합하여 쉘 요소에 적용하였다. 첫 번째 요소는 전단 변형률에 가정된 전단변형률을 적용하였고, 막 변형률에는 감차적분법을 적용하였다. 두 번째 요소의 경우, 막 변형률과 전단 변형률 모두에 가정된 전단 변형률을 적용하여 쉘 구조해석을 수행하였다. 여러 가지 수치 해석을 수행한 결과, 두 가지 쉘 요소가 빠른 수렴성을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 막 구속과 전단 구속 현상이 제거된 것을 나타났다.
탄소성 대변형에서의 손상의 운동학을 연속체 역학적 구도 안에서 유효 응력의 개념을 통하여 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 소개하였다. 손상 변형의 운동학적인 기술의 부재로 인하여 소변형 문제에서는 고체의 손상의 특성을 기술하기 위해서는 다음의 두 가지 가정 (변형률 등가의 가정 또는 에너지 등가의 가정)중의 하나가 일반적으로 채택되어진다. 본 연구에서 제안된 방법은 대변형에 적용될 수 있는 손상 거동의 운동학적인 일반화된 방법을 제공한다. 이 방법은 소 변형률에 국한되는 변형률 등가의 가정이나 에너지 등가의 가정 방식이 아닌 변형장의 운동학을 직접 고려하여 손상 거동의 운동학을 2차 손상 텐사의 함수인 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 탄성 및 소성 영역에서 표현하였다.
본 연구는 고등학교 1학년 기술 가정 교과의 가정생활문화 변화 단원의 식생활의 변화 중 유전자변형식품의 선택을 학습 주제로 선정하여 실천적문제중심의 가정과 수업을 위한 교수 학습 과정안을 개발하고 평가하였다. ADDIE 교수설계 모형을 적용하였으며, 분석 단계에서 교육 내용에 대한 요구도를 파악하여 학습 목표와 내용을 추출하였다. 설계 및 개발 단계에서는 실천적문제 중심으로 학습 내용을 재구성하고, 수업에 활용할 수 있는 학습자료(학생용 학습 활동지 17종, 학생용 읽기자료 17종, 교사용 읽기자료 3종)를 개발하였다. 1, 2, 3차시는 유전자변형식품에 대한 올바른 정보제공 및 문제해결방안, 4차시는 안전한 식품선택을 위한 소비자로서의 권리 이행과 실천의 학습내용으로 설계하였다. 실행 단계에서는 경기도 분당시 소재의 S고등학교 6개 학급 학생을 대상으로 수업을 실시하였다. 그리고 평가 단계에서는 유전자변형식품에 대한 인식 변화와 학습방법에 대한 학습자 반응을 조사하였다. 그 결과 수업적용 후 유전자변형식품에 대한 관심도가 높아졌으며, 이는 식품구매에 대한 의식의 변화로 이어져 내가 먹는 식품이 유전자변형식품인지의 여부를 확인하겠다는 학생 비율이 증가하여 수업을 통해 학생들의 태도와 마음가짐이 능동적으로 변화되었음을 알 수 있었다. 그리고 학습방법 및 자료에 대하여 만족도가 높게 나타났다. 따라서 실천적문제중심 수업 방식이 가정과 교과의 성격에 부합되는 적절한 교수 학습 방법이라는 결론을 내릴 수 있었다.
기존의 Terzaghi 압밀이론은 상대적으로 연약토층이 두껍지 않고, 초기함수비가 낮으며 적은 유효응력의 증가가 예상되는 곳에 그 적용이 제한되어 있었다. 그 이유는 Therzaghi 압미이론 자체가 미소변형률과 선형적인 압축성 및 투수성등을 기본적인 가정사항으로 내포하고 있기 때문이다. 이러한 가정사항을 극복하고자 Gibson et al. 은 일차원 비선형 유한 변형률 압밀이론에 관한 엄밀해를 제시하였다. 이 이론은 기존의 많은 가정사항들을 극복하여 실제 현상에 더욱 부합하는 예측을 할 수 있는 장점이 있는 반면, 비선형적인 응력-변형 관계, 변형-투수계수 관계의 도입과 좌표변환 및 현장의 시고이력을 그대로 적용하는데 많은 어려움이 있는 것이 사실이다. 본 연구에서는 이러한 비선형 유한형태를 압밀이론을 이용한 압밀현상 예측을 위하여, 비선형적인 응력-변형 관계, 변형-투수계수 관계에 관한 함수식을 구성하고 이를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 개발 프로그램은 많은 폼과 모듈로 구성되어 있는데, 이러한 각각의 폼과 모듈은 GUI 기능의 극대화를 통해 복잡한 이론에 익숙하지 않은 실무자들이 쉽게 본 이론을 이용할 수 있도록 설계 되었다. 또한 개발프로그램은 다양한 하중단계 및 비선형적인 응력-변형 관계, 변형-투수계수 관계에 관한 회귀분석, 각 유효응력 단계별 상이한 비선형 계수 g와 λ를 적용할 수 있으며, 계산을 위한 전처리과정은 물론 계산된 결과를 위한 다양한 후처리과정이 모두 사용자 위주의 GUI 기능을 충분히 갖도록 설계되었다. 개발 프로그램의 검증을 위하여 실제 현장의 계측자료 및 기존 연구문헌상의 결과와 본 개발 프로그램의 예측결과를 비교.분석하였으며, 다양한 간극비 상태의 비선형 계수가 해석결과에 미치는 영향을 알아보았다.
압축성 초탄성 평판의 순수굽힘에 대한 비선형 변형해석의 수학적 정해가 본 논문에 구해져 있다. 이차원 평면 변형도 상태가 해석을 위하여 가정되었으며, 비선형 순수굽힘 변형해석결과는 고전적인 선형 순수굽힘 변형해석결과와 비교되었다. 고전적인 선형굽힘 결과와는 다르게 비선형 순수굽힘 상태에서는 반경방향응력은 영이 아니며 또한 각방향응력도 선형 상태가 아닌 것으로 규명되었다.
본 논문에서는 압전 작동기가 삽입되거나 부착된 구조를 해석하기 위하여, 기존의 기계적 문제만을 고려한 9 절점 가정변형률 쉘 요소의 정식화를 전기-기계연성 문제에도 적용 가능하도록 확장하였다. 본 쉘요소는 잠김현상을 완화할 수 있고, 두께변형을 고려하기 위해 각 절점에서 6개의 자유도를 갖는 특징이 있다. 전기-기계 자유도들은 구성방정식을 이용하여 연계시켰다. 변위장은 요소의 전체 두께방향으로 선형으로 가정하였고, 전기적 포텐셜은 각각의 압전재료층에 대해 선형으로 가정하였다. 확장된 정식화에 기초한 유한요소 프로그램을 개발하였고, 수치예제들을 통해 프로그램을 검증하였다. 개발된 쉘 요소에 의한 결과는 다른 참고문헌들의 결과들과 잘 일치하였다.
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.
본 연구의 목적은 여자 고등학생의 교복변형에 대한 학생의 태도를 분석함으로써 청소년들의 교복변형행동에 영향을 미치는 요인을 파악하고, 청소년들에게 만족스러우면서도 유행흐름에 부합하는 교복을 제안할 수 있도록 기여하는데 있다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 학생의 교복착용에 대한 태도를 살펴본 결과, 교복착용에 대해서는 찬성하는 것으로 나타났으며, 찬성의 이유로는 또래집단과의 동질성을 들었다. 둘째, 교복만족에 대한 학생의 태도를 분석한 결과 대체로 만족이 불만족보다 높은 것으로 나타났으며, 특히 디자인에 대한 만족도가 높았다. 셋째, 교복변형경험을 묻는 질문에서 대부분의 학생이 교복변형 경험이 있는 것으로 분석되었으며, 교복 상의의 경우 주로 품과 길이를 줄여 입으며, 하의의 경우 스커트 길이를 늘이고 주름을 뜯어 늘여 입는 것으로 분석되었다. 넷째, 심층면접을 통해 교복변형의 원인을 조사한 결과, 크게 미적욕구 충족을 위한 변형, 유행을 따라가기 위한 변형, 맞음새를 위한 변형, 실용성을 위한 변형으로 분류되었으며, 미적욕구충족을 위해 변형한다는 의견이 가장 많았고, 맞음새를 위한 변형, 유행을 따르기 위한 변형 순으로 나타났다. 교복 디자인시 고려사항으로는 '맞음새'를 가장 많이 선택하였으며, '디자인', '활동성' 순이었다. 이상과 같이 각급 학교에서는 학생의 의견을 교복선정에 적극 활용하여 학생들의 교복변형을 줄이고, 학생뿐 아니라 교사 학부모들도 모두가 만족하는 교복을 만들기 위한 다각적인 노력이 필요하리라 여겨진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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