• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.1053-1058
• /
• 2010

지반과 구조물의 상호작용을 해석하는 한 방법으로 지반을 무한의 영역으로 가정하여 이를 무한요소로 모델링한 후 구조물과 연동하여 해석하는 기법이 사용되었으나 하지만 기존의 동적 무한요소는 대부분 시간영역이 아닌 주파수 영역에서 정식화되었고 중첩의 원리가 적용되어 구조물이나 지반의 비선형 거동을 해석에 포함하기 어렵다. 본 연구에서는 시간영역에서 정식화가 가능하고 비선형 거동해석도 가능한 무한 요소를 개발하였다. 개발된 무한요소를 다량의 유한요소를 사용한 결과와 비교하여 정확도를 검증하였고, 비선형 지반모델을 적용하여 비선형해석이 가능함을 확인하였다. 따라서 개발된 무한요소를 지반-구조물 상호작용에 적용할 수 있으며, 이를 바탕으로 구조물내진 설계에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제5권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2001

P파와 SV파와 입사할 때 비균질 퇴적층에서의 지진응답을 유한요소법과 경계여소법을 조합하여 해석하였다. 유한요소법을 사용하여 불규칙한 기하형상과 비균질 재료 특성을 모델링하였고, 경계요소법을 사용하여 인위적인 경계로부터 불필요한 파의 반사를 없앨수 있게 반무한 영역을 모델링하였다. 경계요소의 기본해는 반무한 영역문제에서 반드시 고려해야하는 방사조건을 자동적으로 만족시킨다. 따라서 외부영역과 내부영역의 접촉면에서 표면력의 평행조건과 변위의 연속조건을 사용하여 P파와 SV파에 의한 지진응답을 해석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제34권6호
• /
• pp.427-435
• /
• 2021

환경시설물, 댐과 같은 유체를 저장하는 시설물을 대상으로 엄밀하게 지진 거동을 평가하기 위해서는 유체-구조물 상호작용을 고려한 해석이 필요하다. 특히, 댐-호소 계와 같이 상류 방향으로 무한 영역을 가지는 경우에는 이를 적절히 고려해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 댐-호소 계와 같은 반무한 유체 영역을 갖는 시스템을 대상으로 무한 영역의 파전파 해석 및 유체-구조물 상호작용 해석을 위한 실용적인 수치 모형을 제시하였다. 시간영역에 적용가능한 방법으로 정확하면서도 경계적인 해석이 가능하다. 무한 유체 영역에 대해서는 일반 acoustic finite element 대신 작은 개수의 mid-point integrated acoustic finite element를 적용하고 최종 경계에는 점성경계를 부과한다. 제안하는 방법의 유효성과 정확성을 검증하기 위해 강체 댐체를 가정한 반무한 호소계를 대상으로 적용하는 요소의 개수, 모델링 영역 크기 등을 매개변수로 해석해와 비교·검증하였다. 제안된 방법을 적용하여 댐-호소 계의 유체-구조물 상호작용을 부가질량을 사용하는 경우와 비교하였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제6권1호
• /
• pp.25-34
• /
• 1990

지하공동의 해석에 관한 유한요소법과 경계요소법의 해법은 많은 연구가 되어있다. 지하공동과 같은 구조물의 안정성해석시, 대상의 영역이 무한영역중의 극히 작은 일부분일 경우가 많다. 이 경우 무한영역은 비정의영역이므로 유한요소의 이산화가 불가능하며, 영향범위를가정하여 정의령 역으로 변환하면, 유한요소해석중에 강성매트릭스가 커지게되어 컴퓨터의 용량 및 계산시간상의 문제점을 일으키게 된다. 경계요소법을 적용하면, 무한영역을 고려할 수 있으나, 재료의 특성을 고려하기는 어려움이 많다. 본 논문은 특정부분의 변위 및 응력을 상세히 알 수 있으며,재료의 가음을 고려한 프로그램을 이용할 수 있는 유한요소법의 장점과 무한영역을 쉽게 고려할 수 있는 경계요소법의 장점을 갖는 유한요소와 경계요소를 결합한 해석법으로 무한탄성지반중의 지하공동안정해석에 대한 수치해석치와 이론치를 비교하여 효용성을 검토하였다. 그 결과 엄밀해에 가까운 경계요소법보다는 정도가 떨어지나 유한요소법보다는 정도가 개선되었다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.235-243
• /
• 1991

본 논문에서는 연직 2차원 파랑의 회절 및 방사문제를 효율적으로 해석할 수 있는 무한요소 개발에 대해서 연구하였다. 물체 주변의 내부영역은 통상의 유한요소로 모형화 하였으며, 외부영역은 본 연구에서 제시한 무한요소로 모형화하였다. 이 무한요소의 형상함수는 외부영역의 산란파의 거동을 고유함수의 급수해로 표시하였을 때 나타나는 진행파 항과 첫번째 산란파 항을 사용하여 결정하였으며, 수치해석 상의 효율을 증가시키기 위하여 무한요소의 요소행열 구성시 나타나게 되는 무한방향으로의 적분을 해석적으로 수행하였다. 본 무한요소의 효율성을 입증하기 위하여, 단면이 직사각형인 경우와 반원형인 부체를 대상으로 예제 해석을 수행하였다. 또한, 해석의 효율성 및 해의 정확도에 직접적으로 영향을 미치는 무한요소 위치의 기준 설정을 위한 수치실험도 수행하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
• /
• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
• /
• pp.253-256
• /
• 2000

본 연구에서는 유한요소법(FEM)을 이용하여 압전 수중음향센서의 모델링 및 음향특성을 해석하였다. 압전 복합구조 수중음향센서의 해석에서 기본적인 압전-탄성 구조물과 유체-구조물의 연성해석을 위한 유한요소 정식화를 하였으며 무한영역의 음향유체를 처리하기 위하여 IWEE(Infinite Wave Envelop Element)를 도입하였다. Topilz형 수중음향센서를 수중 산란체로 볼 경우 입사파가 산란체의 표면을 가진할 때 산란체로부터 발생되는 산란파는 IWEE로 인하여 무한 유체영역에서의 산란파의 감소특성을 갖게되어 무한영역을 유한영역으로 나눈 인위적인 경계에서 반사가 일어나지 않게 되므로 산란파의 음압을 정확히 구할 수 있었다. 또한, 이러한 산란해석을 바탕으로 입사파에 대한 음향센서 내부의 전기적 응답특성인 RVS(Receiving Voltage Signal)를 구하였다. 이러한 일련의 연구 과정들은 소나(SONAR) 시스템을 정확히 해석하고 음향특성을 예측하는 데 큰 도움이 될 것이다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제5권2호
• /
• pp.83-91
• /
• 2001

본 연구에서는 2차원 평면상에서 자유장응답 해석을 위하여 유한요소-경계요소 조합에 의한 수치해석기법을 개발하였다. 전체 계를 외부영역과 내부영역으로 구분하였다. 외부영역은 동적 다층반무한 기본해를 이용한 경계요소로 모형화되고 내부영역은 유한요소로 모형화하여 조합하였다. 다층지반의 외부에서 입사하는 지진에 의한 지진응답해석을 수행하기 위하여 동적기본해를 이용한 자유장응답해석을 수행하였다. 지진응답해석에서는 지반의 전단병형률에 따라 변화하는 비선형특성을 모형화하기 위해 등가선형화기법을 적용하였다. 지진응답해석의 검증에 의하여 해석결과를 상용프로그램의 결과와 비교하였다. 결과적으로 지진응답해석을 효과적으로 수행할 수 있는 수치해석기법을 개발하였고 구조물이 있는 경우로의 확장돠 가능하게 되었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제5권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2001

본 노문은 임의형상의 퇴적층을 갖는 반부한 영역내에서 SH하가 경사지게 입사할 때의 지진응답을 연구하였다. 그리고 비균질 퇴적층인 반무한 영역에서 파의 증폭을 다루었다. 사용한 수치해석 방법으로는 유한요소법과 경계요소법을 결합하여 수치해석하였다. 반무한 영역에서 자유장 응답과 정해를 비교 분석한 결과 잘 일치하여 검증되었다. 불규칙한 형상의 비균질 퇴적층을 갖는 부지에서의 지진응답 해석은 본 연구에서 개발한 수치해석 방법으로 가능하다. 따라서 임의 층상구조를 갖는 연약층에서의 SH파 증폭과 임의 각도와 입사하는 SH파에 대한 지진응답을 해석하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.84-92
• /
• 2000

본 논문에서는 유한요소와 무한요소를 사용하여 수중 산란체의 산란해석을 수행하였다. 무한영역을 유한영역으로 나누어 유한영역은 유한요소를 사용하여 모델링하고 무한/유한 영역의 경계면에서는 비반사조건을 만족시키기 위하여 무한요소를 사용하되 파동 특성이 가미된 IWEE(Infinite Wave Envelope Element)를 사용하였다. 수중 강체구의 산란해석에 유한요소의 차수, 크기 및 유한요소 모델 그리고 IWEE가 미치는 영향을 살펴보았다. 수치적 산란해석에서 인위적 반사를 줄이기 위해서는 유한요소와 IWEE의 연결을 유연하게 하기 위하여 유한요소는 잘게 나누거나 이차요소를 사용하는 것이 좋으며 IWEE에서는 고차를 사용하는 것이 바람직하다.

• 소음진동
• /
• 제8권2호
• /
• pp.227-231
• /
• 1998

지난 30여년간 무한 영역에 놓인 유한한 뮬체에 의한 산란을 해석하기 위하여 여러가지 수치적 해석기법이 개발되었다. 이것은 소나, 잠수함 등의 수중 음향을 비롯해서 지진학, 초음파 비파괴검사 그리고 초음파 의료진단 등의 광범위한 영역에서 응용되고 있기 때문에 많은 연구가 있었다. 본 글에서는 먼저 무한 영역에서의 산란문제에 대한 기본 원리를 설명하고 지금까지 연구된 수치적 해석 기법들을 정리해서 소개하여 소음진동 분야에 종사하는 분들에게 응용할 수 있는 기회를 제공하고자 한다.