• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.59-66
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• 2017

유체 저장 구조물의 경우 지진 시 유체의 출렁임에 의하여 구조물에 동수압이 작용한다. 이 때, 유체의 동수압은 지진의 강도뿐만 아니라 유체 자유수면의 출렁임 높이(sloshing height)에 의해서도 변화한다. 이러한 하중의 변화에 영향을 미치는 인자로는 지진파의 형상, 최대지진강도, 유체 저장 구조물의 크기, 구조물의 폭, 유체의 높이 등이 있는데, 본 논문에서는 지진파의 형상과 유체 자유수면의 출렁임 형상의 상관관계를 규명하고자 하였다. 이를 위하여 구조물의 폭이 500 mm인 수조에 실지진파를 적용시켜 유체 자유수면의 출렁임 높이를 측정하고, 수치해석을 통하여 실험과 해석의 유사성을 검증하였다. 또한, 실험과 해석의 비교를 통하여 검증된 구조해석 기법을 적용하여 인공지진파의 형상을 다양하게 변화시키면서 유체 자유수면의 출렁임 형상의 변화를 측정하고, 인공지진파의 형상이 유체 자유수면의 출렁임 형상에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.347-354
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• 2012

형상기억합금의 복원력 및 복원량은 열 하중 및 기계적 하중으로 인한 마르텐사이트 상에서 오스테나이트 상으로의 상변이에 의한 상변형률 발생에 기인한다. 복원력 및 복원량은 초기 형상 및 하중 부여 방식에 따라 차이가 발생하는데 적절한 설계 전략없이 상변형률에만 의지한 경우 큰 복원력은 발생할 수 있어도 큰 복원량을 기대하기는 어렵다. 이는 형상기억합금의 큰 복원력과 작은 복원량 간의 비대칭성에 기인하며 형상기억합금의 효율적인 이용에 걸림돌이 된다. 본 연구에서는 형상기억합금의 상변이로 발생하는 복원량을 극대화하는 방안으로 형상기억합금 선이 이중으로 감겨있는 이중 나선 구조 형상기억합금 스프링을 제안한다. 그리고 열 하중에 의해 발생하는 복원량을 예측하고 단일 나선 구조 형상기억합금 스프링과 비교 분석하여 이중 나선 구조 형상기억합금 스프링이 단일 나선 구조 형상기억합금 스프링보다 성능 비대칭성을 보다 완화시킬 뿐만 아니라 복원력 대비보다 큰 복원량을 가짐을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.159-171
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• 2001

평면 아치 구조물에 대해 선형 탄성 변분방정식에 기반을 둔 설계민감도 해석을 위한 일반적 이론을 개발하였다. 아치 구조물내의 임의 마디에 정의된 응력범함수를 고려하였고 이에 대한 설계민감도 공식을 유도하기 위해 전미분(material derivative) 개념과 보조(adjoint) 변수 방법을 도입하였다. 얻어진 민감도 공식은 구조해석 결과를 얻고 나면 이들로부터 단순 대수연산을 통해 계산이 되므로 적용이 간편할 뿐 아니라 해의 정확도가 높은 잇점이 있다. 본 방법은 아치의 형상을 매개변수를 통해 표현하므로 얕은 아치에 국한하지 않고 어떠한 형상도 고려가 가능하며, 나아가서 아치의 형상변화를 형상에 대해 수직뿐 아니라 접선방향도 포함하여 일반적으로 고려하므로 다양한 형상설계가 가능하다. 몇 가지 예제에서 민감도 계산을 수행함으로써 본 방법의 정확도와 효율성을 입증하였으며, 두 가지의 설계최적화 문제를 대상으로 실제로 두께 및 형상최적설계를 수행하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권3호
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• pp.16-23
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• 1994

본 고에서는 형상최적설계에 대한 기초이론이 소개되었다. 재료도함수와 변분법 및 보조변수법에 기초한 형상설계민감도해석 절차는 까다로우며 함수론 등 많은 수학적인 배경을 필요로 한다. 설계민감도가 구해지면 이 정보를 필요로 하는 최적화 알고리즘을 사용하여 형상에 대한 최적해를 구할 수 있으며 그 과정은 재래식 최적설계시와 같다. 구조물 형상최적설게에 있어 형상(영역)변화의 효과는 대부분 경계에서 수직이동의 형태로 나타난다. 따라서 경계면에서 변위나 응력값 등에 대한 정확한 수치해는 성공적인 형상최적화의 중요한 관건이 된다. 따라서 구조해석을 위한 정확한 유한요소해석방법과 형상함수 그리고 경계를 나타내는 적절한 함수들을 지속적으로 개선할 필요가 있다. 반복설계과정 중에서 영역과 경계가 계속 바뀌므로 설계민감도 수치해의 정확도를 높이기 위해 경계요소법과 유한요소법에 기초를 둔 영역법 등을 사용하기도 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.508-511
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• 2010

본 논문에서는 정상상태 유체-구조 연성문제를 연속체 기반으로 정식화하고 유한요소법을 이용하여 완전 연성된 해를 구하였다. 대 변형을 고려하기 위하여 토탈 라그란지안 정식화를 사용하였으며 유체 및 구조의 비선형성이 고려되었다. 유체와 구조 영역의 형상을 NURBS 곡면을 이용하여 매개화하여 표현하였으며, 형상 최적화를 위해 효율적인 설계민감도 해석법인 애조인 기법을 이용하여 압력, 속도, 변위 등에 대한 설계민감도를 구하였다. 이를 이용하여 최소 컴플라이언스를 갖게 하는 구조물 내부의 유체영역의 설계 등의 수치예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.412-415
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• 2009

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.93-93
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• 2004

형상기억합금은 2원 또는 3원 합금에 의해 외력과 온도 변화에 따라 오스테나이트 상과 마르텐사이트 상으로의 상변환을 유발한다. 이와 같은 형상기억합금은 두 가지의 고유한 특성으로 인해 최근에는 의학용 기구나 소형 액츄에이트 및 여러 분야에서 적용되어지고 있다. 이때 형상기억합금의 고유한 특성은 모상인 오스테나이트 상의 형상을 기억하여 외력에 의해 마르텐사이트 상으로 변형된 후에도 오스테나이트 종료온도 이상으로 가열하게 되면 원래의 형상으로 되돌아가는 형상기억 효과와 오스테나이트 종료온도 이상에서 넓은 탄성 영역을 가지는 초탄성 효과 등이다.(중략)

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.195-198
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• 2011

석유 및 천연가스 생산에 사용되는 고정식 해양플랜트에는 자켓 구조물이 가장 많이 사용되고 있다. 생산에 사용되는 자켓 구조물은 풍하중이나 파랑하중에 의해 인명의 피해 없이 변위 및 응력에 대해 안전해야 한다. 그러나 1940년대 후반부터 사용되어 온 자켓 구조물은 피로하중, 노후화로 인해 내구성에 문제가 생기고 있다. 본 논문에서는 자켓 구조물의 안전성을 검토하기 위해 모드형상을 이용하여 자켓 구조물의 손상 위치를 탐색하는 방법을 제시한다. 제시한 손상탐지기법의 효용성을 입증하기 위해 자켓 구조물의 유한요소모델에 임의의 손상을 모사하였다. 유한요소모델의 손상 전 모드형상과 손상 후 모드형상의 모달 변형에너지의 변화를 이용하여 손상 지수를 유도하고 유도한 손상지수를 사용하여 손상이 있는 부재와 손상이 없는 부재를 분류하였다. 연구 결과 손상지수가 '0'인 부재를 제외한 나머지 부재 모두 본 연구에서 제시한 손상탐지기법으로 손상 부재를 판별할 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.125-127
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• 2011

구조물의 동적특성인 모드형상을 통해 국부적인 손상을 탐지하는 손상평가 기법은 많은 연구자에 의해 발전되고 있다. 하지만 플로팅 구조물에 대한 손상탐지 기법은 그 사례를 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 플로팅 구조물의 축소모형을 제작하고, 손상을 모사하여 손상전과 손상 후 구조물의 모드형상에서 얻을 수 있는 모달 변위로 나타낸 손상지수를 통해 플로팅 구조물의 손상을 탐지 하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.189-191
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• 2011

구조물의 동적특성인 모드형상을 통해 국부적인 손상을 탐지하는 손상평가 기법은 많은 연구자에 의해 발전되고 있다. 하지만 플로팅 구조물에 대한 손상탐지 기법은 그 사례를 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 플로팅 구조물의 함체 부분을 모델링 하고, 손상 전과 손상 후 구조물의 모드형상에서 얻을 수 있는 모달 변위로 나타낸 손상지수를 통해 플로팅 구조물에 발생할 수 있는 손상을 추정하여, 제안된 이론의 적용성을 검증 하였다.