• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.36-43
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• 2010

본 연구는 원형 및 비원형(타원형)단면을 갖는 복합폐합쉘의 좌굴하중 및 모드형상을 비교 분석하였다. 이때, 면내 회전자유도를 갖는 평면응력 요소와 추가변형률과 대체전단변형률을 도입한 휨 요소를 결합한 4절점 쉘 요소(4EAS-FS)를 작성하여 좌굴해석을 수행하였다. 해석모델의 매개변수는 기하학적 형상, 종횡비 및 화이버 보강각도로 설정하여 그에 따른 영향을 고찰하였다. 본 연구에서 제시한 원형 및 비원형 단면을 갖는 폐합쉘의 임계좌굴하중과 모드형상에 대한 폐합쉘 길이, 두께, 단면계수 및 화이버 보강각도 등 설계변수의 영향을 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.81-92
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• 2011

팽윤성 점토의 전단강도 및 유변학적 특성은 점토입자의 크기, 양이온 교환능력, 점토광물학적 조성과 형상 등에 영향을 받는다. 본 연구는 고운 분말가루의 와이오밍(Wyoming) 벤토나이트에 대해 염화나트륨 0g/L 와 30g/L 농도로 24시간 수화시킨 후 염분농도에 따른 물성-강도특성 및 유변학적 특성변화를 살펴봄으로써, 유변학적 특성, 유변화적 모델들의 적용성 및 흙 입자의 구조변화에 따른 항복응력-점도와의 상관관계를 설명하고자 한다. 실험결과에 따르면, 팽윤성 점토는 전단담화(shear thinning)와 항복응력과 소성점도로 표현가능한 Bingham 유체 거동을 보이는 것으로 조사되었다. 염분농도가 낮고 함수비가 높아질수록 벤토나이트는 완전소성거동에 가깝게 나타나며, 전단변형률속도에 따른 변화의 폭이 미미한 것으로 조사되었다. 반면, 염분농도가 높아질수록 전형적인 전단담화거동을 보이며, 전단변형률속도를 증가시킬수록 염분농도에 따른 벤토나이트의 전단강도의 차이는 커진다. S=0g/L에 대해 Carreau, Herschel-Bulkley 및 멱수법칙 모델이, S=30g/L에 대해서는 이중선형, Herschel-Bulkley 및 멱수법칙 모델 등이 흐름특성을 가장 잘 표현한다. 이것은 염분농도에 따른 흙 입자간 구조적 배열과 형상이 입자간 발생하는 인력인 능-능(EE), 능-면(EF), 및 면-면(FF) 구조를 변화시키고 역학적 특성에 영향을 미치기 때문이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.345-352
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• 2014

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 형상 최적설계 기법에서 얻은 CAD 정보를 직접 활용하여, 3D 프린터를 활용한 실험적 검증을 위한 시편을 제작하였다. 유한요소법에서는 요소망에 내재하는 기하학적인 근사가 응답과 설계민감도 해석에서 정밀도 문제를 발생시킨다. 더욱이 유한요소 기반 형상 최적화 과정에서는 CAD와의 정보교환이 필수적이나 그 과정에서 최적설계 정보의 손실이 발생할 수 있다. 아이소-지오메트릭 기법은 CAD에서 사용된 동일한 NURBS 기저함수와 조정점을 사용하므로 법선벡터와 곡률과 같은 엄밀한 기하학적 정보를 응답해석과 설계민감도 해석에 사용할 수 있다. 또한 최적설계 과정에서 CAD와 정보교환 없이 복잡한 형상을 손쉽게 변경할 수 있다. 그러므로 최적의 설계의 재료량을 실험적 검증을 위한 시편제작에 엄밀하게 반영할 수 있다. 굽힘 하중을 받는 단순지지 구조물에 대한 최적설계 및 실험적 검증을 통해 최적형상이 초기 형상에 비해 더 큰 강성을 가지며 실험결과와 수치 해석결과가 매우 잘 일치함을 보였다. 또한 인장력을 받는 유공판에 대한 형상 최적설계를 수행하였으며, 비접촉식 3차원 변형 측정 장치를 이용하여 초기설계에 비해 최적설계에서 구멍주변에서의 응력집중 현상이 완화됨을 확인하였다. 따라서 수치적인 방법을 활용한 최적설계가 실제 구조물에 대한 실험에서도 유효함을 입증하였다고 할 수 있다. 또한, 아이소-지오메트릭 최적설계 방법론이 기존의 유한요소법에 비해서 최적설계 결과를 제작하여 활용하는데 있어서도 훨씬 효율적이고 엄밀한 방법임을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.493-504
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• 2008

본 논문은 유한요소법을 이용하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 높은 혈압이 작용할 때 발생하는 비선형 탄성 변형률을 계산하였다. 상용 유한요소해석 코드인 MISA의 수치해석기법을 채택하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 대하여 판첨의 두께를 조금씩 변화시키면서 구조해석을 수행하여 판첨내에 발생하는 최대응력이 판첨재질(Si-Alloyed PyC)의 항복응력보다 작도록 판첨 표면에 혈압이 작용할 시에 판첨에 발생하는 탄성변형률을 계산하였다. 따라서 높은 혈압 작용 시에 판첨의 재질에 따른 물질비선형변형률 보다는 구조적인 기하학적 형강비선형변형률만이 예상되기 때문에 오직 기하학적 형상비선형성만 가정되었다. 계산된 선형, 비선형 변형률들은 발생한 탄성변형률의 비선형성을 확인하기 위하여 비교검토 되었다 비교검토 결과는 비교적 매우 얇은 판첨에서 혈압이 높게 작용할 때에 높은 탄성변형률이 발생하는 것을 보여주고 있다. 그렇지만 동시에 해석결과는 매우 낮은 혈압이나 매우 두꺼운 두께의 판첨에서는 높은 혈압이 작용하더라도 매우 작은 탄성변형률이 발생함을 보여주고 있다. 따라서 기계식인공심장판막의 구조설계 시 비선형 구조해석은 꼭 필요함을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.39-49
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• 1993

전단변형(剪斷變形) 효과(效果)가 고려되는 공간(空間)뼈대 구조(構造)의 기하학적(幾何學的)인 비선형(非線形) 해석(解析)을 수행하기 위한 두 가지 방법 즉, 유한분절법(有限分節法)과 유한요소법(有限要素法)을 제시한다. 유한분절법(有限分節法)의 경우에는 평형방정식(平衡方程式)을 직접(直接) 적분(積分)하므로써 휨과 비틂거동(擧動)에 대한 엄밀(嚴密)한 접선강도(接線剛度) 매트릭스가 유도되는 반면에 유한요소법(有限要素法)의 경우에는 전단변형(剪斷變形)을 고려하는 Hermitian 다항식(多項式)을 형상함수(形狀函數)로 사용하므로써 탄성(彈性) 및 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스가 산정된다. 또한 축방향력(軸方向力)이 영(零)인 경우에 휨 및 비틂거동으로 인한 부재양단의 길이변화를 보정하는 Bowing 함수와 불평형하중의 산정방법을 제시한다. 선택된 예제(例題)들을 해석(解析)한 결과들과 다른 문헌(文獻)의 결과들을 비교, 검토하므로써 본(本) 논문(論文)에서 제시된 이론(理論)의 정당성(正當性)을 입증(立證)한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.454-464
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• 1987

본 연구에서는 충격하중하에서 고변형도 .epsilon.=ln(h/h$_{o}$ )＞1.0, 고변형도율 (.epsilon.＞$10^{3}$m/s/m)로 변형하는 재료에 대하여 응력, 변형도, 변형도율사이의 함수관 계를 유도하고, 다음과 같은 현상들을 규명하였다. (1) 고변형도율에서 응력, 변형 도, 변형도율사이의 함수관계식 유도. (2) 압축하중시 시편과 접촉부재사이의 접촉면 에서 발생하는 마찰영향의 조사. (3) 유동응력과 시편의 기하학적 형상사이의 관계식 유도. (4) 압축하중시 재료의 제동현상(lock-up phenomena)의 해석.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.93-103
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• 1994

본(本) 논문(論文)에서는 내부(內部)힌지가 있는 평면(平面) 뼈대구조(構造)의 기하학적(幾何學的)인 비선형(非線型)을 수행하기 위한 두 가지 해석방법(解析方法) 즉, 유한분절법(有限分節法)과 유한요소법(有限要素法)을 제시한다. 유한분절법(有限分節法)의 경우에는 내부(內部)힌지에 대한 경계조건(境界條件)이 고려된 평형방정식(平衡方程式)과 힘-변위(變位) 관계식(關係式)을 직접(直接) 적분(積分)하여 엄밀한 접선강도(接線剛度) 매트릭스를 유도한다. 유한요소법(有限要素法)의 경우에는 내부(內部)힌지와 전단변형(剪斷變形)의 영향이 고려된 Hermitian 다항식(多項式)을 형상함수(形狀凾數)로 사용하여 탄성(彈性) 및 기하학적(幾何學的)인 강도(剛度)매트릭스를 산정한다. 제시된 이론(理論)의 정확성(正確性)과 타당성(妥當性)을 입증(立證)하기 위하여, 선택된 예제(例題)의 해석결과(解析結果)를 제시한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권5호
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• pp.459-465
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• 2011

대퇴골 근위부의 기하학적 형상은 대퇴골 경부 골절과 중요한 상관관계를 가지고 있는 것으로 보고되고 있다. 기존의 연구에서는 인장실험법과 유한요소해석법을 이용하여 상관관계를 분석해왔다. 그러나 이 방법들은 인체의 미리 정의된 대퇴골 형상을 변경할 수 없고, 다수의 시험편들을 확보하기 어렵기 때문에 다양한 시험편과 모델을 적용할 수 없다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대퇴골 골절 해석에 폭넓게 사용할 수 있도록 매개변수로 기하학적 형상 변형이 가능한 대퇴골 모델을 이용하여 대퇴골 골절과 형상 매개변수의 관계를 분석하였다. 이 관계를 분석하기 위하여 4가지 주요 매개변수(대퇴골두 직경, 대퇴경부 직경, 대퇴경두간 길이, 대퇴경간각)를 이용하여 다양한 해석 모델을 생성하여 유한요소해석을 수행하였다. 이 후 대퇴골두에서의 반력(reaction force)과 경부에서의 응력 분포(stress distribution)를 분석함으로써 유한요 소해석을 수행하였고, 대퇴경부 직경이 대퇴골 경부 골절에 가장 큰 영향을 미치고 대퇴골두 직경이 가장 작은 영향을 미치는 결과가 나타났다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.24-34
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• 2010

본 논문은 전단변형효과를 고려한 복합신소재 적층 쉘을 해석하기 위하여, 일반 쉘의 지배방정식을 유도하고, 이 방정식을 풀기 위하여 수치해석 기법중 하나인 유한차분법을 수행하였다. 유한차분법을 미분방정식을 지배방정식으로 가지는 구조물 해석시 간편하게 사용될 수 있고, 오차의 범위를 선택적으로 정할수 있는 장점이 있다. 수치해석 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수렴도 분석과 범용 구조해석 프로그램인 LUSAS의 해석결과와 비교하였다. 본 논문의 목적은 전단변형 효과를 고려한 일반 쉘의 거동 특징 및 분석, 복합재료로 구성되었을 경우 정확한 거동을 분석하고, 쉘 구조물이 보다 높은 강성을 가질 수 있도록 하는 적절한 화이버의 보강방안과 다양한 조건 변화를 통해서 최적의 쉘 구조물을 제시하는 것이다. 쉘의 곡률의 변화에 따른 거동과 합응력의 변화를 분석하고, 쉘의 높이-너비 비와 화이버 보강각도 변화에 따른 처짐 및 합응력의 변화를 비교, 분석하여 보다 유리한 쉘 구조물을 제시하였다. 또한 다양한 하중을 가하여 쉘의 형상 변화를 비교 분석함으로서 비등방성 재료로 이루어진 일반 쉘의 거동에 대하여 분석하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권5호
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• pp.61-71
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• 2007

Navier 해 및 유한요소 해를 두께 방향으로 재료의 성질이 변하는 점진기능재료 판 및 쉘의 해석을 위해 제시하였다. 판과 쉘의 두께를 따라 완만하게 변하는 등방성 구조물의 두께방향에 따른 역학적 특성을 고려하기 위하여 S 형상 함수를 적용한 점진기능재료를 고려하였다. 비선형 9 절점 요소기저 Lagrangian 쉘 요소의 정식화를 기하학적 비선형 해석을 위해 제시하였다. 자연 좌표계에 의한 변형률이 본 연구의 쉘요소에 사용된다. 1차 전단변형이론에 의한 수치 해석 예제로 상면과 하면의 탄성 계수의 변화, 하중조건, 형상 비 그리고 폭-두께 비에 따른 역학적 거동을 연구하였다. 또한 거듭제곱 매개 변수의 변화에 따른 점진기능재료 구조물의 결과들을 조사하였다.