하천에서 측정된 표면유속을 이용하여 유량을 산정하는 방법은 전통적으로는 여러 개의 측선에서 표면유속을 측정하고 해당 단면적을 적용하여 전체의 유량을 산정한다. 이러한 방법은 조사자가 직접 표면유속계를 이용하여 이동하면서 측정해야 하며, 측정에 상당한 시간이 소요된다. 또한 사람이 직접 교량 위, 케이블 등을 통해 측정해야 하므로 위험에 노출될 수 있다. 따라서 실시간 표면유속을 측정하여 무인으로 유량을 산정할 수 있는 방안이 필요하다. 본 연구에서는 최대유속이 발생하는 하나의 지점에서 측정된 표면유속을 이용하여 전체의 유량을 산정할 수 있도록 지표유속법(index velocity method)과 유속분포법(velocity distribution method)을 적용하여 비교하고자 한다. 지표유속법은 최대유속과 평균유속과의 관계식을 작성하여 유량을 산정하는 방식이며, 유속분포법은 Chiu(1987, 1988)의 엔트로피 개념의 유속분포법(개수로 단면에서의 2차원적 유속분포)을 적용하고자 한다. 연구를 위해 사용되는 자료는 8개 지점에서 전자파표면유속계로 측정된 유속 및 유량자료를 이용하였다. 본 연구결과를 활용하여 표면유속을 이용한 자동유량측정시스템을 도입한다면 자동유량측정시설의 설치 및 운영에 있어 기존 수중에 센서를 설치하여 운영하는 것보다 효율적일 것으로 판단된다. 또한 단면형상 및 흐름이 복잡하지 않는 하천에서 활용도가 높을 것으로 판단된다.
본 논문은 비선형 계획법의 하나인 SQP법을 이용한 지면(혹은 해면)효과를 받는 익형(WIG)의 최적단면생성에 관한 연구 결과이다. 유동장의 해석기법으로는 포텐셜패널법을 사용하였고, 지면효과는 경상법(image method)을 사용하여 처리하였다. 수치계산의 검증을 위하여 이미 알려진 날개단면의 압력분포를 주고 그 단면을 역으로 찾아가도록(역해법) 하였다. 본 논문의 목적은 주어진 구속조건(설계조건)중 특히 WIG선에서 중요한 종방향 안정성을 만족하면서 최대양력을 주는 익형의 단면을 생성하는 것이며 꼬리날개의 영향을 고려하였다.
본 논문은 철근콘크리트 보의 시간의존적 거동인 크리이프 변형의 산정에 관한 것으로 크리이프 Compliance 함수의 1차 순환적 단계 알고리즘에 토대를 둔 적층단면법에 대하여 논의하였으며, 단면의 평형조건과 적합조건으로부터 구조물의 크리이프 변형을 쉽게 예측할 수 있는 간략 해석법을 제안하였다. 여러 실험치와 기존 해석방법 및 설계 규준과의 비교를 통해 제안된 해석모델의 효율성을 검증하였고, 적층단면법을 사용한 다양한 해석을 통해 단면의 형상, 철근비의 변화 및 균열의 유무에 따른 구조물의 시간의존적 거동에 비교 및 분석되었다.
본 연구에서는 소재형상을 미끄름선장법으로 구하고, 이것을 등고컵(cup with uniform height이하 h-uni cup)을 얻을 수 있는 이상적인 소재형상으로 보았으며, 이 로 부터 8각형을 소재로 취할 경우의 최적 모따기 량을 얻고, 또 정사각형 소재도 포 함하여 세가지 소재형상을 대상으로 하여, 광범위한 펀치의 모서리반경에 따른 한계드 로잉비(L.D.R), 유효 컵높이, 드로잉하중, 두께 분포 등을 고찰하였다.
석탄화력발전소에 정착되는 고속분립체 이송용 곡관의 내마모성 향상에 관한 수치해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 22.5$^{\circ}$와 90$^{\circ}$ 곡관을 모델로 하여, 분립체에 의한 곡관의 마모를 감소시키기 위해 유동방향이 전환되는 부분에 와류장이 형성되도록 곡관의 단면형상을 변화시켰다. 삼차원, 난류유동장의 지배방정식을 유한체적법으로 이산화시키고, SIMPLE 알고리즘을 이용하여 해를 구하였다. 수치해석을 통해 마모감소를 위한 새로운 형상의 곡관을 설계하였다. 새로운 형상의 곡관을 제작, 운전중인 국내 화력발전소에 장착하여 마모실험을 수행하였으며 내마모성이 매우 향상되었음을 알 수 있었다.
유한차분 감소를 이용한 감도해석 및 구조변경 프로그램을 개발하고 수치해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 유한요소 모델로부터 얻은 유한차분감도를 이용한 결과가 미분을 이용한 감도해석법의 결과에 비해 큰 차이없이 타당한 결과를 제시하여 주는 것을 확인하였다. 2) 복잡한 판구조물의 형상을 등가의 동특성을 갖는 보를 이용하여 모델링하고, 보의 단면치수를 설계변수로하여, 구조변경을 수행함으로써 효율적인 해석을 수행하였다. 3) 혀상이 복잡한 판 구조물의 형상 및 치수등 비선형적인 요소의 변경으로 인한 구조변경시 유한차분 감도 해석법을 이용한 구조변경이 좋은 결과를 나타내는 것을 확인하였고, 이로써 유한차분을 이용한 감도해석법이 형상최적화(shape optimization)에 적합한 방법임을 알 수 있었다.
이 논문은 정다각형 중실 단면을 갖는 최강보에 관한 연구이다. 이 연구에서 보의 체적은 항상 일정하다. 이러한 보에 집중하중과 만재 사다리꼴 분포하중이 작용하는 경우에 탄성곡선의 미분방정식을 유도하고 이를 중적분법을 이용하여 풀어 정적 거동을 산정하였다. 미분방정식의 정적분은 Simpson 공식을 이용하였다. 수치해석 예에서는 고정-고정 보 및 고정-회전보를 채택하였고, 단면깊이의 형상함수로는 선형, 포물선형 및 정현형의 함수를 채택하였다. 이 연구에서 얻은 수치해석의 결과로부터 보의 정적 최대거동값이 최소가 되는 단면형상 즉 최강단면비를 산정하였다.
본 연구에서는 대파고 파랑 중을 항해하는 선박의 슬래밍 충격에 대한 선체 전체의 동적 탄성응답 해석법을 개발하였다. 선체구조는 전단효과를 고려하는 박판보 유한요소이론을 활용하였으며, 선체 각 단면에 작용하는 유체력은 통상의 선형 운동체 이론에 덧붙여 물체 경계의 비선형성을 고려하여 추정하였다. 즉 매 순간 선체와 파 입자간의 접수 형상을 고려하는 비선형 유체력 추정법을 모멘텀 슬래밍 이론에 근거하여 정식화하였다. 개발된 해석법의 검증을 위해 V형 단면 선형과 S-175 선형 모델을 대상으로 수치해석을 수행하였다. 시간 영역에 있어 각 단면에서의 파면에 대한 상대 변위 성분과 속도 성분들을 계산하였으며, 선체 중앙 단면에서의 굽힘 모멘트 값의 시간이력을 검토하였다.
각산정(角算定) 측정법(測定法)으로 임분재적(林分材積)을 추정(推定)할 수 있도록 하기 위하여 경기, 충남북, 강원지역 등의 소나무임분(林分)에서 표준지(標準地) 164개소(個所)를 선정(選定)하여 각(各) 조사인자별(調査因子別)로 실측(實測)하고 Plotless Sampling 방법(方法)으로 측정(測定)한 자료(資料)를 가지고 임분재적(林分材積) 조제방법(調製方法)과 Plotless Sampling 법(法)에 필요한 각종(各種) 표(表)를 조제하여 이를 종합적으로 분석검토(分析檢討)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 각산정(角算定) 측정법(測定法)에 의하여 측정(測定)이 가능(可能)한 임분평균수고(林分平均樹高), ha 당(當) 단면적(斷面積), 단면적수고(斷面積樹高)의 측정치(測定値)와 표준지(標準地)에서 측정(測定)한 실측치(實測値) 사이에는 회귀계수(回歸係數) b 가 거의 1인 Y=bx 의 회귀계수(回歸係數)가 성립(成立) 하였으며 이들 사이에는 유의차(有意差)가 없어 소나무림(林)에서 각산정(角算定) 측정법(測定法)로 임분재적(林分材積)을 추정(推定)할 수 있다. 2. Dendrometer 로 측정(測定)이 가능한 인자(因子)를 이용(利用)하여 구한, 가장 적합(適合)한 임분재적식(林分材積式)은 log V = -0.0208+0.8497 log G. H., log V = -0.0028+0.7981 log G+0.9313 log H 이며 본식(本式)에 의하여 조제된 임분재적표(林分材積表)는 Table 4, 5와 같으며 표(表)에 의한 측정치(測定値)와 실측치간(實測値間)의 추정오차율(推定誤差率)은 1변수재적표(變數材積表)가 9.16%, 2변수재적표(變數材積表)가 8.50%이었다. 3. 각산정(角算定) 측정법(測定法)에 의한 임분재적(林分材積) 추정시(堆定時) 필요(必要)한 인자(因子)인 임분형상고(林分形狀高), 형상단면적(形狀斷面積), 임분형수(林分形數) 등을 구할 수 있는 가장 적합(適合)한 추정식(推定式)은 다음과 같다. FH=D/(1.5205+0.0994 D) log FH=0.0451+0.2429 log D+0.3474 log H log FG=-0.0380+0.7758 log G-0.0066 log H F=H/(-5.1697+2.6013 H) F=FH/(-3.1256+2.7611 FH) log F=-0.0634-0.0848 log GH-0.1224 log Di 4. 이와 같은 식(式)에 의하여 조제한 임분형상고표(林分形狀高表)는 Table 7, 8과 같으며 이의 추정오차율(推定誤差率)은 임분평균직경(林分平均直徑)에 의한 1변수표(變數表)와 임분평균직경(林分平均直徑) 및 임분평균수고(林分平均樹高)에 의한 2변수표(變數表)는 각각(各各) 8.05%, 8.32%이며 단면적(斷面積)과 임분평균수고(林分平均樹高)의 2변수(變數)에 의한 형상단면적표(形狀斷面積表)는 Table 9와 같고 이의 추정오차율(推定誤差率)은 9.76%이었다. 또한 임분형수표(林分形數表)는 Table 10, 11, 과 같으며 이의 추정오차율(推定誤差率)은 임분평균수고(林分平均樹高), 임분형상고(林分形狀高)에 의한 1변수표(變數表)는 각각(各各) 5.58%, 5.39%이고 단면적(斷面績) 수고(樹高)와 수간거리(樹幹距離)에 의한 2변수표(變數表)는 4.30% 이었다.
형상최적화는 단면최적화에 비하여 구조물의 중량과 경비를 줄일 수 있다. 많은 양의 애매한 정보가 최적설계 문제의 제약조건에 존재할 수도 있다. 상대적으로 중요한 퍼지정도를 포함한 여러개의 기준을 묘사하고 다루는 것은 매우 어렵고 때로는 애매하다. 본 논문에서는 ${\alpha}$-절단법에 의한 퍼지 구조계의 다목적 형상최적화에 대한 가중치방법을 제안한다. 본 연구의 알고리즘을 2부재 트러스 구조물에 적응하여 그 결과가 검토되었다. 그 결과는 ${\alpha}$-절단법과 체적과 변위에 관한 가중치에 따른 최적해를 얻음으로써 설계자는 실제에 적합한 하나의 해를 택할 수 있음을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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