• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.53-61
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• 2015

본 논문에서는 대공간구조에 폭넓게 사용되는 단층 래티스돔의 비선형거동에 관한 비교 연구를 수행하였다. 단층 래티스돔은 특성상 두께가 얇은 쉘구조의 거동과 유사하므로 전통적인 쉘좌굴 이론을 적용하여 내력을 산출할 수 있으며 또한 이 결과를 유한요소해석 프로그램을 이용한 수치해석의 결과와 비교, 분석하였다. 쉘좌굴 이론을 이용하여서는 래티스 돔의 전체좌굴하중과 부재좌굴하중을 산정하였으며, 유한요소해석법을 이용하여서는 고유치 해석에 의한 좌굴하중과 기하학적 비선형 해석에 의한 극한하중을 각각 산정하였다. 래티스돔의 절점은 강절점 및 핀절점으로 각각 모델링하였다. 쉘좌굴이론에 의한 좌굴내력은 전체좌굴하중과 부재좌굴하중의 작은 값으로 결정되며 이 값은 유한요소해석을 이용한 고유치 해석보다는 비선형 해석에 의한 극한하중에 보다 근사한 값을 제공하였으며 또한 좌굴하중의 형식을 예측하는데에 유용하게 활용되었다.

• 전산구조공학
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• 제11권3호
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• pp.229-239
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• 1998

복합재료는 강도-무게비가 다른 재료들에 비해 훨씬 크기 때문에 부재의 좌굴문제가 대단히 중요하게 취급되며, 본 논문에서는 축방향 압축력을 받는 복합재료로 된 쉘 부재의 좌굴해석이 수행된다. 이 재료는 일반적으로 이방성 재료 특성을 나타내 보이나, 섬유들이 한 방향으로만 배치되어 있는 경우 섬유방향에 연직한 평면에서의 강도나 탄성계수들은 모두 일정한 횡 등방성 재료성질을 가진 것으로 간주할 수 있다. 9 절점 degenerate 쉘 유한요소를 사용한 선형안정해석, LUSAS 범용 프로그램을 이용한 구조해석, 그리고 고전적 쉘 좌굴방정식에 의한 해석들을 수행하였으며, 그 결과들을 서로 비교, 분석하였다. 고려된 등방성 재료나 횡 등방성 재료의 경우 모두, degenerate 유한요소해석으로 계산한 임계하중들은 고전적 이론해에 의한 결과들 보다 낮았으며, LUSAS 결과들과는 거의 같았다. 이는 degenerate 유한요소에 의한 선형안정해석 결과들이 안전측에 듬을 의미하며, 복합재료로 된 쉘 구조물의 좌굴해석에 degenerate 유한요소를 효율적으로 적용할 수 있음을 의미한다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.155-168
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• 1998

보강된 판 및 쉘구조의 안정성 및 후좌굴을 포함하는 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위하여, total Lagrangian formulation에 근거한 연속체의 증분평형방정식으로부터 변형된 쉘요소인 유한요소이론을 제시하였다. 쉘구조의 곡률이 불연속적으로 변하거나 쉘부재들이 유한한 각도로 만나는 보강된 판 및 쉘구조의 비선형 해석이 가능하도록 주부재와 보강재 간의 연결점에 대한 일반적인 변환관계를 제시하였으며 좌굴해석 및 기하학적 비선형해석의 경우에 해의 정확성 및 수렴성을 개선시키기 위하여 접선강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켰다. 또한, shear locking 현상을 극복하기 위하여 감차적분을 적용하였고 쉘구조의 좌굴해석에서는 power method를 적용하여 해석의 효율을 높였으며, 후좌굴해석에서는 변위 및 하중증분법을 적절히 결합시켜 보강된 쉘구조의 후좌굴 거동추적이 용이하였다. 또한, 입력자료를 손쉽게 준비하고 좌굴모드 및 후좌굴거동을 효율적으로 분석하기 위하여 전, 후 처리 프로그램을 개발하였고 다양한 해석예제를 통하여 다른 문헌의 해석결과를 비교함으로써 본 연구에서 개발된 유한요소 해석프로그램의 타당성 및 정확성을 입증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권1호통권38호
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• pp.55-67
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• 1999

복합재료로 구성된 복합적층판 및 쉘과 같은 구조물은 탄성계수와 전단탄성 계수의 비가 매우 커서 전단변형의 영향이 크므로 정확한 해를 얻기 위하여 해석 및 설계에서 필수적으로 전단변형을 고려해야 하며, 고차의 전단변형이론에 의한 해석은 더욱 정확한 해를 얻을 수 있다. 본 연구는 단순지지 경계조건을 갖는 복합적층판 및 쉘에 대하여 3차 전단변형 이론을 적용하여 플라이 각도, 층의 수에 따른 복합적층판 및 쉘의 휨, 진동, 좌굴 특성을 연구한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.15-25
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• 1993

복합재료를 효과적으로 사용하기 위하여 복합재료 구조물의 설계기준 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 금속 셀의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함의 영향과 탄성임계좌굴응력을 근거로 한 녹다운계수(Knock-down factor)를 정의하는 것이 중요한 과정이나 복합재료 쉘의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함에 대한 민감도가 거의 연구되어 있지 않은 실정이다. 복합재료 쉘의 좌굴거동에 영향을 주는 설계변수는 많기 때문에, 쉘의 설계시 이 변수들로 인한 초기 결함 민감도를 분석하기 위하여 많은 실험을 필요로 하고 있으며 실험 이외의 다른 방법으로서는 이미 검증된 수치모델을 사용하는 것이다. 본 논문에서는 복합재료 쉘요소를 개발하는데 사용된 이론을 요약, 정리 하였으며 수치예제를 통하여 본 연구에서 제안한 쉘요소의 정확성을 검증하였다. 그리고 축방향으로 압축을 받는 GFRP 곡선형 판넬의 설계시 고려해야 하는 각 변수들을 다양하게 변화시키면서 좌굴거동에 미치는 영향을 유한요소 모델링에 의해 고찰하였다. 방법으로서 초기 결합 및 두께의 진폭을 고려한 비선형 해석과 고유치 해석을 수행하였으며 이 결과를 이용하여 녹다운 계수를 산출하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.142-154
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• 1994

본 논문에서는 정하중을 받는 보강 원통형 쉘의 확률론적 초기결함 민감도 해석을 수행하였다. Donnell의 쉘이론, Galerkin 근사법에 의거 좌굴하중 도출을 위한 다중모드 정식화를 수행하고 이에 random한 기하학적 초기결함의 확률장 이론 및 응답면 기법을 결합하였다. 계산된 확률론적 좌굴하중 결과로부터 신뢰도 지수-하중, 신뢰도 지수-안전계수의 관계를 구할 수 있고 이를 이용하면 요구되는 안전계수의 범위, 허용가능 초기결함의 범위 설정이 가능할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.865-873
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• 2013

본 연구에서는 부식이나 보강재가 고려된 비균일한 두께를 가지는 파이프라인에 대하여 일정한 외압을 받을 때의 탄성 좌굴하중을 이론적으로 산정하였다. 길이가 매우 긴 원통형 쉘 구조물인 파이프라인을 단순한 링 구조물로 가정하였고, 고유함수를 유도하여 좌굴 임계하중을 산정하였다. 또한, 두께 변화와 두께가 감소된 구간의 범위에 따른 변수해석을 수행하였다. 이론식에 의해 산정된 좌굴 임계하중 결과를 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하였고, 두 결과는 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.139-149
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• 2002

Explicit 직접적분법을 사용하여 충격하중을 받는 박판의 후좌굴거동을 해석할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. von Karman의 대변위 판 이론과 Marquerre의 쉘 이론을 이용하여 유도한 직사각형 평판 유한요소는 박판의 초기처짐과 기하학적 비선형 거동을 고려할 수 있다. 중앙차분법을 바탕으로 해석 알고리즘을 개발하였고 이를 프로그램화 시켜, 하중형상과 재하시간이 다른 충격하중에 대하여 박판의 동적 좌굴거동을 해석 하였다. 수치해석 예제를 통하여 Explicit 직접적분법의 특성을 평가하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.464-467
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• 2011

본 논문에서는 기존에 수행된 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 균일단면을 가지는 I형 보의 좌굴 강도에 대한 해석적 이론적 연구를 토대로 변단면 I형보의 하중고 효과를 고려한 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구를 수행하였다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R요소가 사용되었고, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 스텝보를 나타내었으며, 집중하중을 작용시켰다. 개발된 좌굴강도 제안식은(오정재 등, 2011)과 해석결과를 하중고 효과 평가 시 큰 단면변화를 보이는 경우를 제외하고는 ${\pm}10%$의 오차범위를 나타내었다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구에도 많은 도움이 될 것이다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.527-533
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• 2015

본 논문은 초기하중을 받는 역대칭 Cross-Ply 원통쉘의 동적특성을 고유진동수를 이용하여 해석하였다. 마주보는 두변이 단순지지된 적층 원통쉘의 운동방정식은 곡률항을 고려한 Mindlin 쉘이론과 에너지원리를 이용한 Rayleigh-Ritz법을 이용하여 유도하였다. 초기응력을 받는 적층쉘의 고유진동수, 임계좌굴계수 및 동적불안정영역 문제들을 무재하시의 무차원화 고유진동수로서 각각의 특성을 정립하였다. 본 연구에서 제안한 진동특성에 관한 간편산정식의 타당성과 사용성을 입증하기 위해 수치예를 들어 검토하였다.