• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.65-65
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• 2021

보를 월류하는 흐름에 대하여 하류 수심이 보의 높이보다 낮고, 보 월류 후 수심의 공액수심보다 작거나 크고 같은 경우를 각각 자유도수와 수중도수라고 한다. 수중도수가 발생하는 경우 하류 수심이 보의 경사면을 따라 흐르는 하강류를 덮게 되며 유속을 감쇄시키기 때문에 최대 유속은 자유도수에 비해 매우 작게 발생한다. 그러나 수중도수는 자유도수에 비해 에너지 감쇄 효율이 낮기 때문에 도수구간의 거리가 증가하게 된다. 따라서 인명피해를 발생시키는 도수구간 재순환영역의 길이를 검토하는 것이나 보 하류 바닥보호공 길이 설계를 위해 수중도수에서의 흐름에 대하여 검토하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 k-ω SST 난류모형을 이용하여 보 월류 후 발생하는 수중도수를 수치모의하고 평균흐름과 난류량의 종방향 변화에 대하여 검토하였다. 기존 실험수로에 k-ω SST 난류모형을 사용하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다양한 하류 수심을 설정하여 평균흐름과 난류량에 대한 침수도의 영향 및 자유도수 계산결과와 벽면 제트 결과를 함께 비교하였다. 검토 결과 수중도수는 평균흐름과 난류량의 변화율이 자유도수보다 작고 벽면 제트보다는 큰 것을 확인하였다. 또한 침수도가 증가되면서 평균흐름과 난류량의 변화율이 작아지는 것을 확인하였다. 이것은 침수도의 변화에 따른 역압력경사의 차이에 의한 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.35-42
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• 2001

본 연구는 변화곡률 수평 곡선보의 면외 자유진동에 관한 연구이다. 뒴과 회전관성을 고려한 변화곡률 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식이 유도되었고, 이 지배미분방정식을 수치해석하여 곡선보의 고유진동수를 산출하였다. 지배미분방정식을 수치적분하기 위하여 Runge-Kutta method를 이용하였고, 고유진동수를 산출하기 위하여 Regula-Falsi method와 결합한 행렬값 탐사법을 이용하였다. 본 연구의 이론적 타당성을 검증하기 위하여 타문헌의 고유진동수와 비교하였고, 실험실 규모의 모형실험을 실시하여 이론값과 실험값의 고유진동수를 비교하였다. 수치해석의 결과로 무차원 재변수들의 변화에 따른 무차원 고유진동수를 제 3모드까지 산출하였고, 그 결과들을 고찰하였다. 본 연구의 결과는 곡선형 교량 등과 같이 곡선부재로 이루어진 구조물의 설계시에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.661-669
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• 1999

이 논문은 탄성지반위에 놓인 원호형 곡선보의 자유진동에 관한 연구이다. 회전관성 및 전단변형을 고려하여 두 개의 매개변수로 표현되는 탄성지반위에 놓인 원호형 곡선보의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하고, 이를 수치적분기법과 시행착오적 행렬값탐사법이 결합된 수치해석기법으로 해석하였다. 회전-회전, 회전-고정 및 고정-고정의 단부조건을 갖는 곡선보의 최저차모드 3개의 고유진동수를 산출하였다. 곡선보의 수평높이 지간길이비, Winkler 지반계수, 전단지반계수에 따른 고유진동수 변화를 분석하였으며, 회전관성 및 전단변형의 영향을 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.87-93
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• 2001

이 논문은 사하중에 의한 정적 처짐을 갖는 변단면 보의 자유진동에 관한 연구이다. 사하중이 작용하는 변단면 보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 최 저차 3개 모드의 고유진동수 및 진동형을 산출하였다. 수치해석 예제에서는 선형 변단면과 등분포 사하중을 채택하였다. 지점조건으로는 회전-회전, 회전-고정, 고정-고정 보를 채택하였다. 수치해석의 결과로 하중강도, 세장비 및 단면비가 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였다. 사하중의 영향을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 진동형을 서로 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.151-160
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• 2006

본 연구에서는 균일단면 뿐만 아니라 불균일 단면을 갖는 곡선보의 동적해석을 효과적으로 수행할 수 있는 새로운 2절점 곡선보 요소를 제안하였다. 전단변형률을 고려한 본 요소는 Hellinger-Reissner 변분이론에 바탕하여 유한요소정식화를 수행하였다. 또한, 변위장에 대해 무절점 자유도를 추가적으로 도입하여 요소의 수치적 성능을 크게 향상시켰다. 계산의 효율성을 위해, 요소정식화의 최종단계에서 정치조건으로부터 응력매개변수들을 제거하고, 동적축약을 통하여 무절점 자유도 성분들 또한 최종적인 유한요소방정식에서 제거되어 일반적인 변위기저 요소와 같은 자유도를 가지는 유한요소방정식을 얻을 수 있다. 몇 가지 수치예제들에 대한 해석을 통하여, 무절점 자유도와 변위장에 일치하는 적절한 응력매개변수가 혼합요소의 수치적 거동에 미치는 영향을 분석하였으며, 본 연구에서 제안된 2절점 혼합요소가 곡선보의 동적해석에서 매우 정확하고 효율적임을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.181-187
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• 2011

이 연구는 양단이 탄성받침으로 지지된 Timoshenko 보의 자유진동에 관한 연구이다. 회전관성과 전단변형을 동시에 고려하는 Timoshenko 보 이론을 적용하여 탄성받침 보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식과 자유단의 경계조건을 유도하였다. 이 상미분방정식을 수치해석하여 고유진동수와 진동형상을 산출하였다. 회전관성과 전단변형이 자유진동에 미치는 영향을 분석하고, 변수연구를 통하여 세장비, 지반계수, 탄성받침 길이 등이 자유진동에 미치는 영향을 그림에 나타내었다. 변위 및 휨 모멘트, 전단력의 진동형상을 그림에 나타내어 최대진폭 및 무변위의 위치를 알 수 있도록 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.423-432
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• 2002

비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 자유진동해석을 수행할 수 있는 엄밀해 및 유한요소 이론을 제시한다. 단순지지된 일축대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 면내 자유진동 모드에 대응하는 엄밀해를 산정하였으며, 곡섬보를 유한요소로 분할하여 요소의 변위장을 요소의 변위벡터의 대하여 축방향 신장조건에서는 3차 그리고 비신장조건에서는 5차의 Hermitian 다항식으로 나타내고, 이를 운동방정식에 대입함으로써 탄성강성행렬과 질량행렬을 유도한다. 또한 본 연구에서 얻어진 엄밀해와 곡선보요소를 이용한 유한요소 해석결과를 ABAQUS 쉘요소를 이용하여 얻어진 결과와 비교 검토함으로써 본 연구의 타당성을 입증한다. 특히 곡선보의 축방향 비신장조건과 두께-곡률효과가 동적거동에 미치는 영향을 조사한다.

• 전산구조공학
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• 제9권1호
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• pp.133-139
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• 1996

이 논문은 원호형 곡선보의 면외 자유진동에 관한 연구이다. 곡선보 요소의 동적 평형방정식에 Timoshenko 이론을 적용하여 원호형 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 고유진동수를 산출할 수 있는 개략해법 중 하나인 수치해석기법을 개발하였다. 수치해석기법에서 미분방정식의 수치적분은 Runge-Kutta method를 이용하였고, 고유진동수의 결정은 Regular-Falsi method를 이용하였다. 실제 수치해석예에서는 회전-회전보, 고정-고정보에 대하여 시행하고 고유진동수에 미치는 무차원 변수들의 영향을 고찰하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.46-52
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• 2005

This paper is concerned with the application of perturbation method to the dynamic analysis of free-free beam. In general, the rigid-body motions and elastic vibrations are analyzed separately. However, the rigid-body motions cause vibrations and elastic vibrations also affect rigid-body motions in turn, which indicates that the rigid-body motions and elastic vibrations are coupled in nature. The resulting equations of motion are hybrid and nonlinear. We can discretize the equations of motion by means of admissible functions but still we have to cope with nonlinear equations. In this paper, we propose the use of perturbation method to the coupled equations of motion. The resulting equations consist of zero-order equations of motion which depict the rigid-body motions and first-order equations of motion which depict the perturbed rigid-body motions and elastic vibrations. Numerical results show the efficacy of the proposed method.

• 전산구조공학
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• 제11권3호
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• pp.155-164
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• 1998

이 논문은 변단면을 고려한 수평 곡선보의 자유진동에 관한 연구이다. 진동시 곡선보 요소에 작용하는 합응력과 관성력의 동적평형방정식을 이용하여 변단면 원호형 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식을 원형 단면을 갖는 선형변변단면에 적용하여 고유진동수, 진동형 및 합응력을 산출하였다. 수치 해석예에서는 양단고정 및 양단회전 곡선보를 채택하였으며, 수치해석 결과로서 고유진동수와 단면비, 세장비 및 중심각 사이의 관계를 그림에 나타내었다. 또한 실험실 규모의 실험을 통하여 본 연구결과의 타당성을 보였다.