• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.600-606
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• 2006

실제 지반은 경계가 없는 무한상태로 존재하기 때문에 지반구조물의 동적거동을 유한요소법을 이용하여 해석할 시 모델의 영역을 성립하는 것은 특별한 고려가 필요하다. 유한요소법에서의 동적해석은 파동의 전달을 포함하기 때문에 모델의 경계에서 인공적인 경계조건이 필요하다. 인공적인 경계 조건은 유한요소내의 지반상태를 무한상태로 변형시킬 수 있어야 하며, 경계에 도달하는 응력 파동을 모델내로 반사시키지 않고 흡수 할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 간단한 점 탄성 반무한 불연속 요소를 이용하여 지반구조물의 동적해석을 수행하는 방법을 보여준다. 반무한 요소의 실행은 OpenSees라는 유한요소 해석프로그램을 이용하여 수행되었으며, 예를 통하여 불연속 요소가 경계에 도달하는 응력 파동을 충분히 흡수하여 유한요소 모델을 반무한 상태로 전환 시킬 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-9
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• 2001

유체-구조물 상호작용 효과를 고려하여, 실린더형 수중 구조물의 유한요소 모델을 상용 전산코드를 사용하여 작성하고 동적하중에 대한 응답해석을 수행하였다. 구조 유한요소에 부착되는 유체 유한요소로 인하여 발생하는 요소행렬의 비대칭성으로 인하여, 일반적으로 사용되는 유한요소 해석 전산코드로 유체-구조물 상호작용 모델에 대한 응답스펙트럼해석을 수행하는 것은 불가능하다. 이 문제의 해결을 위하여, 등가 비 유체-구조물 상호작용 모델을 구성하고, 등가비 유체-구조물 상호작용 모델에 대한 응답스펙트럼 해석 및 조화가진 응답해석 결과를 이용하여 유체-구조물 상호작용 모델의 스펙트럼 가진에 대한 동적 응답을 계산할 수 있는 효율적인 방법을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3D호
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• pp.435-444
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• 2006

본 논문은 AREA법을 사용하는 줄눈 콘크리트포장의 평가에 3차원 유한요소모델을 사용하는 경우 나타나는 특성을 조사하는데 목적이 있다. 이를 위해 실제 콘크리트포장을 거동을 반영할 수 있는 3차원 유한요소모델을 구축하였고 2차원 모델과 비교한 후 민감도 분석을 수행하였다. ILLISLAB을 사용한 2차원 모델과 비교하였고 하중형태의 영향 보다 하중재하 지점의 자체수축과 기층모델에 따른 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 3차원 모델에서 비선형 온도구배를 선형 온도구배로 변화시키는 경우 발생하는 영향을 조사하였고 큰 차이를 보이지는 않았으나 지반 탄성계수가 작아질수록 더 많은 차이를 보였다. 동적하중에 의한 처짐을 구하였고 정적하중에 의한 처짐과 비교한 결과 낮은 지반 탄성계수에서는 동적하중에 의한 처짐이 작게 나타났으나 높은 지반 탄성계수에서는 동적하중에 의한 처짐이 크게 나타났다. 동적하중에 의한 처짐 이력을 구하고 AREA법을 이용하여 동적지지력과 탄성계수를 역산하였으며 이를 정적 처짐에 의한 결과와 비교하였다. 그 결과 동적지지력의 경우 정적 해석에 의한 값보다 동적해석에 의한 값이 낮게 나타났고 탄성계수의 경우 반대의 경향을 나타내어 현장에서 AREA법을 사용하는 경우 나타나는 평가결과의 특성을 설명하는 것으로 판단되었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.213-224
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• 2008

트럭 축하중에 의한 도로포장체의 응력과 변형은 대부분 다층 탄성 이론에 의해 예측된다. 대부분의 다층 탄성 이론에 의한 이론적 계산값이 연성 포장 재료의 점탄성적 거동특성, 동적 트럭 축하중, 비균등 타이어 접지압 및 형상등을 해석에 고려하지 못하므로, 계측값에 비해 매우 작은 값을 예측하므로서 도로 포장 두께설계가 과소 설계될 우려가 크다. 이와 같은 도로 포장체 구조해석시 이용되는 중요한 변동요소를 포장 재료의 물성 모델 측면, 비균등 접지압 및 형상 측면, 동적 유한요소해석 측면에서 분석하여 이용 가능한 모델을 본 논문에서 제안하였다. 경계조건 및 민감도 분석을 수행을 통한 효과적인 3차원 연성포장의 유한요소해석모델을 결정하는 방법론을 제안하였으며, 최적 유한요소모델 분석결과와 현장에서 취득한 결과와의 상호비교를 통하여 모델의 유의성을 검증하였으며, 동적 접지하중조건, 점탄성물성 모델 등을 3차원 유한요소 모델에 접목하고, 최적 경계조건을 결정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.465-471
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• 2006

지진과 같은 동적 반복하중을 받는 강구조물의 이력거동을 구현하기 위해서는 사용된 강재의 정 동적 상태에서의 응력-변형률 관계 및 특성을 고려한 동적반복소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 SM490강재의 정 동적 단조 및 반복하중 실험을 수행하여 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 명확히 하였다. 그리고 실험결과에 기초하여 SM490강재의 동적반복소성모델을 제안하였으며 이를 유한변위이론에 기초한 3차원 탄소성 유한요소해석에 적용하였다. 실험시편을 모델링하여 정 동적 단조, 반복 및 변형률속도변화에 따른 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였으며 이를 실험결과와 비교하였다. 비교를 통하여 본 연구에서 개발한 해석기법이 강부재의 정 동적 변형상태를 정도있게 예측할 수 있음을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.117-125
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• 2001

본 논문에서는 케이블 지지구조물의 비선형 정적해석과 동적해석에 사용할 수 있는 개선된 유한요소가 제시되었다. 케이블의 모델화를 위해 등가탄성계수를 사용하고 처짐곡선을 현수선함수로 가정한 케이블요소가 제안되었다. 프레임 부재에 사용되는 안정함수는 수치적으로 안정한 해를 얻기 위하여 수정되었다. 본 논문에서 제안한 요소의 유용성과 효율성을 검토하기 위하여 다양한 검증문제에 대한 수치해석이 수행되었다. 해석결과 본 논문에서 제시한 유한요소는 케이블 지지구조물의 모델화에 매우 유용하고 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.46-50
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• 2011

인공위성에 대한 구조해석을 수행하기 위해서는 인공위성의 모든 기계적 특성이 반영된 유한요소모델을 필요로 한다. 인공위성의 개발특성상 여러 부품들은 서로 다른 회사에서 제작이 되며, 해당 유한요소모델의 제공이 불가능한 경우가 종종 발생하게 된다. 이러한 경우에 초요소 기법을 이용하면 쉽게 해결할 수 있다. 현재 개발중인 위성의 경우, 안테나 업체에서 안테나 기동시 발생하는 미소진동의 양을 계산하고자 인공위성 전체의 유한요소모델을 필요로 하였다. 이 때, 초요소 기법을 이용하여 축약된 모델을 제공할 수 있었다. 초요소기법은 Craig-Bampton 방법을 이용하여 유한요소모델을 동적축약하는 기법이며 본 논문에서는 인공위성 유한요소모델에 이를 적용하였다. 동적축약이 잘 이루어졌는지를 확인하기 위하여 전체 유한요소모델과, 축약모델의 모드해석 결과와 주파수 응답해석 결과를 비교하였으며, 두 결과가 매우 잘 맞는다는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 본 해석 방법의 유용성을 확인할 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제6권2호
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• pp.95-102
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• 1993

노후 구조물의 안전진단을 위하여 동적재하시험을 수행하고 그 결과를 유한요소모델과 같은 해석적 모델과 결합하여 기존구조물의 강성평가 및 파손부위 색출에 적용하고 있는데 측정점의 제한성과 유한요소모델의 많은 자유도가 측정데이타를 유한요소모델과 연계하는데 커다란 문제점으로 대두된다. 본 연구에서는 유한요소모델과 같이 많은 자유도를 갖는 구조계의 해석적 모델을 측정데이타와 결합하기 위하여 축약된 좌표계에서 구조계의 동강성행렬(dynamic stiffness matrix)표현방법을 제시하였다. 유한요소모델로부터 좌표계를 축약시 필연적으로 발생되는 주파수의존성(frequency dependency)을 고려하기 위하여 주파수영역에서 Chebyshev다항식으로 축약된 동강성행렬을 표시하였고 특이점에서 발생되는 악조건(ill-condition)을 극복하기 위하여 특이해분리(singular value decomposition)기법을 사용하였다. 제시된 방법의 검증을 위하여 간단한 구조계에 대하여 시뮬레이션을 수행하였으며 본 방법으로 수립된 구조계의 동적모델은 축약이전의 전체계에 대한 동적특성을 비교적 정확히 유지하고 있고 일반적으로 사용되는 정적축약 형태의 수학적 모델보다 우수함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.192-195
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• 2010

본 논문에서는 해상 크레인과 중량물의 동적 거동을 시뮬레이션하기 위해, 유한 요소 정식화(finite element formulation)를 이용하여 해상 크레인의 붐(boom)을 탄성체로 모델링 하였다. 붐은 3차원 탄성 빔(beam) 요소로 가정하고, 각 요소의 변형에 의한 변위는 형상 함수(shape function)과 절점 좌표(nodal coordinate)를 이용하여 정의하였다. 변형 변위를 이용하여 탄성 붐의 강성 행렬(stiffnes matrix)을 유도하고, 탄성 변위를 포함하는 위치 벡터를 이용하여 질량 행렬을 유도한다. 해상 크레인과 중량물로 이루어진 운동 방정식에 탄성 붐을 포함하여 유연 다물체계(flexible multibody system) 운동 방정식을 구성한다. 외력으로는 선박 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘, wire rope의 장력, 중력 그리고 계류력(mooring force)이 고려되었다. 먼저 요소의 개수를 변경하며 탄성 붐의 동적 거동을 시뮬레이션 하여, 유한 요소 정식화를 이용한 모델링의 타당성을 검증하였다. 그리고 해상 크레인과 중량물의 동적 거동 시뮬레이션에 탄성 붐 모델을 적용하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.43-50
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• 2018

본 연구에서는 곡선형 보의 선형탄성 3D Solid 유한요소 모델을 구축하고 외력이 작용하였을 때 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석결과와 이론해 결과의 오차는 대부분의 위치에서 1% 내외로 발생하는 것으로 보아 이론해와 잘 부합한다고 판단된다. 검증된 유한요소 모델을 이용하여 시간이력해석을 수행하였으며 시간이력해석결과 경주 지진파 적용 시 가장 작은 결과가 나타났으며 이는 경주 지진파의 특성이 고주파 성분의 영역의 특성을 보이기 때문이다. 또한 곡선형 보의 곡률중심을 $45^{\circ}$로 감소시켜 동적 해석을 수행하였을 때 Lomaprieta 지진파의 Von-Mises 결과가 647.824MPa로 가장 큰 것으로 나타났다.