• Computational Structural Engineering
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• v.17 no.2
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• pp.42-49
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• 2004

강체스프링 모델은 분할된 요소를 강체라고 가정하고, 각 요소는 스프링 시스템을 연결되어 있다고 생각하여 구조물을 해석하는 방법이다. 먼저 보의 휨 문제에 대한 강체스프링 모델의 개념을 설명하고자 한다. (중략)

• Journal of the Korean Professional Engineers Association
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• v.20 no.3
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• pp.5-14
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• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.6 no.2 s.20
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• pp.85-92
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• 2006

Precast large panel structures have various connection system such as the horizontal slab-to-wall connection, the vertical wall to wall connection, horizontal slab-to-slab connection, etc. Horizontal connection is connected by vertical tie bars, and vertical joint is connected loop bars and shear keys. The basic function is equalized deformations on later forces and the entire wall panel assembly acts as monolithic actions. Under lateral load some slip occurs in almost vertical connections. The shape and detail of precast connections are very important to the monolithic behavior of overall structures. The paper is a study on the design method and new elasto-plastic analysis of the connections by rigid-bodies spring model.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.6
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• pp.396-401
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• 2019

A virtual rigid is modeled as the parallel structure of a virtual spring and a virtual damper. The reflective force from the virtual model is designed to be as large as possible to improve the realism of the virtual environment while maintaining the stable interaction. So, it is important to analyze the stability boundary of the virtual spring and damper. In the previous researches, the stability boundary is analyzed based on the zero-order-hold (ZOH) method, but it is analyzed based on the first-order-hold (FOH) method and the virtual damper in the paper. The boundary value of the stable virtual damper is inverse proportional to the sampling time and the maximum value of stable virtual stiffness is inverse proportional to the square of the sampling time. And the maximum value in the FOH method is increased to 110% of the value in the ZOH method. If the virtual damper is smaller than about 50% of the boundary value of the virtual damper in the FOH method, the stable virtual stiffness in the FOH method is several times larger than that in the ZOH method.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.2
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• pp.649-654
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• 2019

Stable haptic interaction with virtual environments is essential not only for the safety of the user but also for improving the immersion of the user. If the coefficient of a virtual spring is increased, the system becomes unstable. Therefore, the coefficient of the virtual spring is limited. The haptic system with the high-frequency zero-order-hold (HF-ZOH) is proposed to enhance the stability margin of a virtual spring. In this paper, the relationship among the sampling period of HF-ZOH, the coefficient of the physical damper, and the maximum stable margin of the virtual spring is analyzed. The lager the coefficient of the physical damper is, the shorter the sampling period of the HF-ZOH is, the larger the stable region of the virtual spring becomes. If the ratio N is larger than 40, the stable region of the proposed method is about three times to eight times that of the previous method, according to the coefficient of the physical damper. Hence the method enables to improve the user's realism in virtual environments.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1992.10a
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• pp.25-30
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• 1992

최근 전자계산기를 이용한 진동해석 방법이 눈부시게 발달하여, 일반 구조물 이나 기계 구조물 등의 동특성을 설계 단계에서 정도 높게 예측하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 종래의 구조해석은 주어진 시스템의 동특성을 위한 것으로 얻어진 동특성으로부터 질량, 관성제원 및 스프링상수값 등의 설계상 수값을 규명하는 연구는 미미한 실정이다. 이것에 대한 해결방법으로 크게 해석적인 방법과 실험적인 방법으로의 접근이 있어 왔다. 해석적인 방법으로 유한요소해석에서 얻은 모드좌표를 물리좌표로 변환하는 방법으로 Guyan의 정축소와 같은 절점축소를 행하는 방법이 고찰되었다. 실험적인 방법으로 가 진실험에서 얻은 전달함수나 모드파라미터로부터 [M], [K] 행렬을 결정하는 연구가 있었지만 어떤것도 질량, 스프링상수 등의 설계상수를 완전히 규명하 지는 못하였다. 또한, 설계 단계에서 필요한 질량, 관성제원 또는 스프링상수 등의 최적한 값이나, 원하는 시스템특성을 얻을 수 있는 설계상수의 적정한 폭을 구하는 연구는 설계자의 경험과 반복된 시행착오에 의존하는 실정이다. 감도해석은 이러한 문제점을 개선하는 수단으로 설계변수에 대한 동특성의 변화율을 구하는 것이다. 감도해석을 수행하는 것은 어느 설계변수를 수정하 는 것이 주어진 동특성에 부합되는 지를 알려주고, 어느 것을 수정하는 것이 원하는 방향의 동특성변화에 가장 효과적인지를 알려주는 것이다. 따라서 감 도해석을 이용하여 설계의 최적화 프로그램을 만들수 있고, 이것은 설계자가 요구하는 동특성을 목적함수로 하여 주어진 구조물을 최적화하는 설계상수 값을 얻을 수 있게 한다. 본 논문에서는 강체모델의 동특성으로부터 모델의 설계 상수를 규명하고, 동특성의 개선을 위하여 설계변수의 변경량을 물리좌 표계에서 얻는것을 목적으로 한다. 강체 마운트계의 관성제원 및 마운트강성 의 규명을 위하여 임으로 주어진 설계상수를 모델데이타로 하여 관성제원과 스프링 강성을 구하였다. 관성제원의 규명은 주어진 모델의 관성값을 모르는 것으로 하여 임의의 초기 관성값으로 감도해석에 의해 주어진 계의 관성값 을 물리 좌표계에서 규명하였다. 마운트 강성의 규명도 관성제원의 규명과 같은 방법으로 임의의 강성값으로 감도해석을 하여 강성값을 규명하였다. 또 한 감도해석에 의한 동특성 변경은 특정한 고유진동 수의 변경이 필요할 때, 고유진동수의 이동을 위한 관성제원의 변경 및 마운트 강성변경값을 예측할 수 있다. 본 연구수행의 기본적인 흐름도는 Fig.1.1과 같다. 위와 같은 작업 으로 엔진 마운트와 같은 강체 모델의 시스템 규명을 행하는 경우에 유한요 소해석 및 가진 실험으로 얻은 고유진동수의 정보 또는 원하는 고유진동수 의 특성을 기본으로 실제 설계에서 사용이 가능하도록 물리 좌표계에서 관 성 제원 및 스프링상수를 구할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1993.10a
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• pp.99-105
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• 1993

본 연구에서는 세탁통 및 감속장치가 스너버(Snubber)와 지지 스프링에 의 해서 지지되는 하부지지형 세탁기를 모델로 선택하였으며, 시스템의 동특성 해석을 위하여 세탁기를 회전체를 갖는 강체 현가 시스템으로 모델링하고 운동방정식을 구하여 수치 해법을 적용하여 진동 특성을 계산하였다. 세탁기 의 진동 형태를 예측하기 위해서 밑판의 마찰 계수, 스터버의 곡률 반경, 지지 스프링 계수 및 위치 등을 진동량에 영향을 미치는 설계 변수로 선정하여 결과를 구하였으며, 이 자료들을 설계 변경시에 이용할 수 있게 하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.4
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• pp.34-40
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• 1997

본 연구의 주 목적은 돔형 구조물의 해석에 있어서 보-데크 연결 모델을 정식화하는데 있다. 목조 돔 구조물의 데크지붕 효과는 Wu(1991), Telang(1992) 등에 의해 제안되었으며, 데크지붕 효과를 설명하기 위해 트러스 브레이싱법을 도입하였다. 그러나 이 TB법은 좁은 간격으로 박혀있는 못 들의 효과를 적절히 설명해 내지 못했다. 다른 한편으로는 Tsang(1991), Kavi(1992) 등이 Dolan(1989)의 이론을 응용한 보-데크 연결법(BDC)을 도입하여 해석하였다. 이 BDC모델은 보 요소의 이 보 요소에 강체링크로 연결되어 있는 스프링 요소가 보요소의 각 절점을 공유하게 되므로, 아무리 많은 스프링을 가정하더라도 자유도수는 증가하지 않는다는 것이다. 그러므로 돔 구조와 같은 대형 구조물을 해석할 때 컴퓨터 용량과 계산시간을 절약할 수 있다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.7 no.1
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• pp.108-115
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• 1995

An efficient model for the dynamic analysis of caisson breakwaters under impulsive wave loadings is presented. The caisson structure is. regarded as a rigid body, and the rubble mound foundation is idealized as virtual added masses, springs, and dampers using the elastic half-space theory. The frequency-dependent hydrodynamic added mass and damping coefficients are considered by using the time memory functions and added mass at infinite frequency. To simulate the permanent sliding phenomenon of the caisson, the horizontal spring is modeled as a nonlinear spring with plastic behaviors. Comparisons with experimental results show that the present model gives fairly good results. Sensitivity analysis is performed for the relevant parameters affecting the dynamic responses of a caisson breakwater. Numerical experiments are also carried out to investigate the applicability to the prediction of permanent sliding distance and critical weight of the caisson.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.19 no.9
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• pp.2165-2172
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• 1995

Optimization of mesh discretization has been proposed to improve the accuracy of limit analysis solution of collapse load by using the Rigid Body Spring Model(R. B. S. M) under the plane strain condition. Moreover, the fracture behaviour of materials was investigated by employing the fracture mechanism of a spring connecting the triangular rigid body element. It has been clarified that the collapse load and the geometry of slip boundary for optimized mesh discretization were close to those of the slip line solution. Further, the wedge-shaped fracture of a cylinder under a lateral load and the central fracture of a strip in the drawing process were well simulated.