• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.101-104
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• 2007

금속 분리판으로 제작된 연료전지 스택의 기계적인 거동을 유한요소 해석을 통하여 살펴보았다. 연료전지의 구성요소는 크게 금속 분리판, 가스켓, MEA, GDL, 엔드 플레이트로 나눌 수 있다. 각각의 요소들은 적절한 힘에 의하여 체결되어야 하고 이에 의해 연료전지 스택의 성능이 많아 좌우된다. 유한 요소해석을 위해 가스켓, GDL을 금속 분리판 위에서 변위에 따른 힘의 변화를 실험을 통해 구했으며, 금속 분리판의 유로 부분을 단순 평판으로 치환하여 유한 요소해석을 진행하였고, 해석 결과와 실험결과가 일치함을 확인하였다. 이를 통해 금속 분리판 스택이 체결되었을 때의 기계적 거동을 유추할 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권10호
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• pp.963-970
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• 2015

다양한 분야에서 금속 재료의 우수한 기계적 특성을 위해 경량화는 필수적이다. 최근에는 보다 효율적인 차체 경량화와 함께 내충격성 강화를 위하여 금속 부품 대신에 섬유 금속 적층판을 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 경량화를 위해서 자동차 및 항공기에서 복합재료나 샌드위치 구조로 이루어진 섬유 금속 적층판이 유용하다. 하지만, 섬유 금속 적층판 형태에 따른 기계적 특성이 도출되지 않은 실정이다. 본 논문에서는 적층판 두께 조합에 따른 특성 비교를 위하여 두께를 인자로 하고, 섬유 금속 적층판의 완전 요인 배치법으로 실험을 계획한다. 또한 유한요소 해석을 사용하여 알루미늄 판과 섬유 금속 적층판을 탄성과 소성 해석을 한다. 이를 통해 적층판 두께 조합에 따른 섬유 금속 적층판 형태에 따른 기계적 특성을 분석하고, 굽힘 대변형 거동을 예측하는 유한요소 해석모델을 구축한다.

• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.103-111
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• 1994

앞의 논문 Part 1 에서 유도한 변분원리를 이용하여 복합재료적층판의 진동해석을 할 수 있는 유한요소해석 모델을 개발하였다. 이 모델에서는 어느 한 층의 면내 변위와 나머지층 단면의 회전각, 그리고 판 전체의 연직방향처짐을 절점변수로 취하게 되어 n개층으로된 적층판의 경우 2(n+1)+1의 절점 자유도를 갖는다. 따라서, 판의 주변에서는 한층의 면내변위와 각층단면의 회전각을, 판의 면내에서는 연직방향 처짐을 경계조건값으로 정의할 수 있다. 이 모델에 의해 개발한 프로그램을 이용하여 각층의 재료특성이 크게 다른 혼종형 복합재료적층판(hybrid laminate)의 고유진동문제를 해석하였다. 탄성이론해 및 다른 유한요소해석결과와 본 해석결과와의 비교를 통해 제시모델이 기존의 다른 유한요소모델보다 정확함을 예시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.151-158
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• 2005

본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 Pasternak 지반 위에 놓인 보강판의 고유치해석을 수행하였다. 보강판 해석은 Mindlin 판 이론과 Timoshenko 보-기둥 이론을 적용하여 해석하였으며, 유한요소법 적용시 판요소는 8절점 Serendipity 요소계를, 보요소는 3절점 유한요소를 적용하였다. 탄성지반은 지반의 연속성을 고려한 Pasternak 지반으로 모형화하였다. 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 이 연구의 결과를 문헌, 실험 및 SAP 2000의 결과와 비교하였다. 이 연구의 결과로 문헌 해가 존재하지 않는 Pasternak 지반 위에 놓인 보강판의 지반 변수의 변화 및 보강재 크기에 따른 고유진동수를 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.1-8
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• 1992

지반을 반무한 탄성체로 가정할 때 판과 지반간의 접촉압력을 유한요소법으로 해석하는 방법은 크게 두 가지로 생각할 수 있다. 그중 가장 직접적인 방법은 판과 지반을 모두 요소로 분할하는 방법이다. 즉 판은 평판요소로 지반은 유한한 범위에서 입체요소로 분할하는 방법을 말한다. 이 방법은 지반의 강성도행렬이 과대해지고 만약 상부구조가 판이 아닌 큰 규모의 구조물일 경우에는 전체강성도행렬이 너무 커지고 강성도행렬의 대폭도 대단히 커지게 되어 실용적 방법이라 할 수 없다. 또 한 가지 방법은 반무한 탄성체의 표면에 집중하중이 작용하는 경우에 대한 Boussinesq의 해를 이용하여 지반전체를 한개의 요소로 취급하는 방법이다. 이 방법을 택할 경우에는 판과 지반의 총접촉절점수와 같은 차수인 유연도행렬의 역을 구해야 한다. 더구나 유연도행렬은 대폭이 행렬의 차수와 동일하고 비대칭이므로 그 역을 구하는 것이 결코 실용적이라 할수 없다. 본 연구에서는 역행렬을 구하는 과정을 회피하는 한가지 방법으로 접촉절점에서의 접촉압력을 먼저 구하여 반력분포를 결정한 다음 상부구조와 지반의 변위 및 응력을 개별적으로 구하는 방법을 사용한다. 이 방법은 Cheung 등이 최초로 사절점 직사각형요소에 대하여 이론상으로만 제안한 것이나, 판의 절점위치에서의 등가접지압이 일정한 지배영역에 등분포한다고 가정하고 있다. 본 연구에서는 8절점 등매개변수요소를 이용하여 곡선경계의 요소분할이 가능하도록 하였고 판의 한 요소와 접하는 지반영역을 Gauss 적분의 가중값과 통일한 넓이의 소영역들로 분할하여 각 소영역에 Gauss 적분점에서의 접지압이 등분포한다고 보고 계산한 점이 다르다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1117-1125
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• 2013

후판압연 중에 발생하는 소재의 평면형상과 손실량을 정확하게 고찰할 수 있는 유한요소에 기초한 접근법을 제시한다. 압연의 패스 수가 증가함에 따른 소재의 선, 후단부의 형상을 연속적으로 모사할 수 있는 3 차원 유한요소모델을 도입하였다. 본 모델의 가장 큰 특징은 다단 압연을 할 수 있도록 롤 갭이 순차적으로 감소됨에 따라 소재의 압연 방향을 바꾸면서 중단 없이 해석 가능하다는데 있다. 유한요소해석에서 요구되는 재료상수는 열간 인장시험에 의해서 실험적으로 얻어졌다. 제시된 유한요소모델의 유용성을 입증하기 위해서 파이롯트 열간 판압연 시험을 실시하였다. 제시된 유한요소모델로 계산된 평면형상과 손실량이 판압연 시험에서 실제 측정된 양과 매우 잘 일치하는 결과를 얻었다. 제시된 모델로 예측한 손실량과 판압연 시험에서 측정한 양 사이의 오차는 5% 이하로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.147-158
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• 2004

많은 장점을 가진 복합재료를 사용한 보강판에 대하여 지금까지 많은 연구자들이 변위법에 근거한 등매개변수 평판 요소와 보요소를 결합한 유한요소법을 사용하여왔다. 이러한 유한요소법은 보요소를 평판 요소의 절점에 대한 강성으로 치환하기 때문에 보강재에 대한 국부적인 거동을 파악할 수 없으며 복합적층 구조인 경우 그 적용성이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 복합재료 보강판의 해석에 있어 보강재 및 판에 대하여 3차원 쉘요소를 사용하여 거동을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 Reissner-Mindlin의 1차 전단변형이론을 사용하였다. 그러나 Reissner-Mindlin이론에 의한 등매개변수 평판 휨 요소는 판의 두께가 얇아지는 경우 일반적으로 전단잠김현상과 가상의 제로에너지 모드가 발생하는데 이를 제거하기 위해 대체전단변형률장을 사용하였다. 폭-두께비, 형상비 뿐만아니라 경사판의 경사각 변화에 따른 임의방향 보강재를 갖는 단순지지된 복합적층 구형 및 경사판에 대한 처짐분포를 비교 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.519-525
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• 2009

본 연구에서는 복합재료 적층판에서 균열 생성 및 전파로 이루어지는 계면박리 현상을 모사하기 위하여 응집영역모델을 사용하였다. 응집영역모델을 고려한 유한요소해석을 수행하기 위하여 응집요소를 수식화하였으며, 상용유한요소 프로그램인 Abaqus의 사용자 정의 서브루틴 UEL로 구현하였다. 제안된 응집요소의 타당성과 유효성을 평가하기 위하여 복합재료 적층판의 이중외팔보(double cantilever beam) 시험과 ENF(end notched flexure) 시험결과와 유한요소해석 결과를 비교하였다. 해석 결과는 거시적인 하중-변위 곡선을 비교적 잘 예측하였다. 또한 응집요소를 이용한 유한요소해석시 탄성계수와 응집요소의 크기가 구조물의 하중-변위 곡선에 미치는 영향을 수치적으로 연구하였다. 균열 전파 경로의 격자 의존성을 최소화하고 하중-변위 곡선에 나타나는 지그-재그 현상을 제거하기 위하여 균열 선단에서 충분히 작은 응집요소가 사용되어야 한다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 춘계학술대회논문집; 부산수산대학교, 10 May 1996
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• pp.335-341
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• 1996

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.

• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.29-35
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• 2011

전통적인 특성길이 방법을 이용하여 원공이 있는 복합재 적층판의 강도를 예측하기 위해서는 원공이 있는 적층뿐만 아니라 원공이 없는 적층판에 대한 시험 결과와 유한요소해석이 필요하였다. 본 논문에서는 응력집중계수와 재료상수를 이용하여 유한요소해석 없이 복합재 적층판 원공 주위의 응력분포 및 인장특성길이를 추정하고, 이를 바탕으로 원공이 있는 복합재 적층판의 인장강도를 예측할 수 있는 방법을 제안하였다. 또한 새로운 방법에서는 재료의 효과가 변수로 고려되므로 다양한 재료에 대한 적용이 가능하며 원공이 있는 복합재 적층판에 대한 시험도 생략할 수 있다. 적층판 주위의 응력분포는 유한요소해석과의 비교를 통해 검증하였고, 최종적으로는 USN125 탄소/에폭시 적층판을 제작하여 파손하중 예측 결과와 시험 결과를 비교하였다. 원공이 있는 다양한 형상의 복합재 적층판의 파손강도 예측 결과는 최대 8% 이내의 오차로 시험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.