• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.75-82
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• 2007

본 연구에서는 설계민감도 해석기법을 사용하여 구조물의 안정성, 즉 좌굴을 고려한 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 변수를 고려한 설계민감도 해석을 수행하기 위해 전미분 개념을 도입하고, 이를 이용하여 연속체기반의 변분방정식을 미분하여 민감도공식을 유도하였다. 기존의 유한차분법과 비교할 때 설계민감도 해석법의 장점은 설계변수의 갯수에 상관없이 매우 적은 해석횟수를 가지고도 민감도를 더 정확하게 계산할 수 있으며, 해석결과만을 이용하여 민감도계산을 수행하므로 상용 해석 소프트웨어를 활용할 수 있다는 것이다. 한편 좌굴문제를 다룰 때는 일반적으로 보나 쉘 같은 구조요소를 이용하지만 본 연구에서는 솔리드 요소를 이용한 연속체 모델로 고려하였는데 그 이유는 연속체 모델을 이용하면 뚱뚱한 형상뿐만 아니라 보나 쉘 같은 슬림(slim) 한 모델을 모두 해석할 수 있기 때문이다 설계민감도를 활용하여 여러 가지 좌굴문제에 대해 형상 설계민감도 계산 및 최적설계를 수행하였다. 그 결과 실행함수가 매우 빠르게 수렴하는 것을 확인할 수 있었고, 설계변수가 많아지고 해석시간이 길어질수록 더 효율적인 것을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권3호
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• pp.49-56
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• 2002

본 연구에서는 평탄형 (exact) GaAs 기판과 $2^{\circ}$, $6^{\circ}$, $10^{\circ}$ 경사형 (offcut) GaAs 기판 등 네 종류의 기판에 유기금속 기상성장장치를 이용하여 InGaP 에피막을 성장시켰고, 기판경사도에 따른 계면의 탄성특성이 InGaP 에피막의 전위밀도에 미치는 영향에 대하여 최초로 연구하였다. 탄성변형은 TXRD의 격자부정합과 격자 misfit등을 고려하여 산출되었고, 전위밀도는 에피막의 x-선 반치폭을 이용하여 계산되었다. 기판경사도가 $6^{\circ}$일 때 계면의 탄성특성이 가장 양호하였고, x-선 반치폭은 가장 낮았다. 11 K PL측정 결과, 기판경사도 증가에 따라 PL 발진파장은 감소하였고, 기판경사도가 $6^{\circ}$에서 PL 강도 역시 가장 높았다. 에피막의 TEM 관측 결과, 회절패턴은 전형적인 zincblende 구조를 보였고, 기판경사도 $6^{\circ}$에서 전위밀도가 가장 낮게 관측되어 TXRD 및 저온 PL측정 결과와 부합되었다. 본 연구의 결과와 소자제작 특성 및 빔특성을 종합적으로 고려해 볼 대, 광전소자용 InGaP/GaAs 이종접합구조에서 최적의 기판경사도는 $6^{\circ}$임을 밝혔다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.439-450
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• 2003

근래에 들어서 경제적 및 계획적인 요구에 의하여 충고를 줄일 수 있는 이점을 가진 플랫플레이트 구조물이 많이 건설되고 있다. 구조기술자들은 실무에서 플랫플레이트 구조물을 해석하기 위하여 일반적으로 유효보폭모델을 사용한다. 그러나 유효보폭 모델을 적용하기가 어려운 경우에는 유한요소법을 사용할 필요가 있으며, 이때 바닥판의 정확한 거동을 예측하기 위해서는 세분한 유한요소 모델을 사용하는 것이 필요하다. 전체 구조물을 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 정확한 해석결과를 쉽게 얻을 수 있는 효율적인 해석기법을 제안한다. 제안된 해석기법은 행렬응축기법을 통하여 생성된 수퍼요소를 사용하며 수퍼요소 경계부분의 변형적합조건을 만족시키기 위하여 수퍼요소를 개발할 때 가상보를 도입한다. 본 연구에서는 슬래브의 탄성계수를 감소시킴으로서 유효보폭모델에서 사용되고 있는 강성저감을 고려하였다. 수많은 요소론 사용한 유한요소모델 및 유효보폭모델을 사용하여 여러 가지의 예제구조물에 대하여 정적해석과 동적해석을 수행하고 본 연구에서 제안된 해석방법에 의한 결과와 비교함으로써 제안된 방법의 효율성과 정확성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.149-158
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• 2010

본 연구에서는 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 변단면 단일 현장타설말뚝의 거동특성을 분석하였다. 이를 위하여 실제 시공된 현장타설말뚝에 대한 말뚝재료의 균열 휨모멘트 및 균열 수평하중을 산정하였고, 국내 외에서 적용하고 있는 대표적인 수평변위 기준과의 비교분석을 수행하였다. 또한 구조적 특성을 파악하기 위하여 설계자료를 토대로 재료 및 지반조건을 반영한 현장타설말뚝의 거동을 예측하여 변단면 설계의 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 재료의 항복거동과 P-${\Delta}$ 효과 고려시, 이를 고려하지 않는 경우와 비교하여 최대 모멘트가 지표면 부근에서 발생하여 소성힌지 위치에 영향을 주는 것을 나타났으며, 말뚝의 재료파괴는 주로 기둥부의 단면적이 작은 말뚝-기둥 접합부에서 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 주로 말뚝이 수평변위 기준에 도달하기 전에 재료의 파괴가 먼저 발생하기 때문에 말뚝의 항복효과를 고려해야 함을 알 수 있었다. 본 연구 결과, 변단면 단일 현장타설말뚝의 설계 시 불확실성을 고려하여 지지력을 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 해석기법을 통하여 거동특성을 정확히 예측한다면 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권3호
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• pp.323-339
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• 2020

In steel framed-tube structures (SFTSs), the plastic hinges at beam-ends cannot be adequately improved because of the large cross sections of spandrel beams, which results in the lower ductility and energy dissipation capacities of traditional SFTSs. To address this drawback, high-strength steel fabricated SFTSs with bolted web-connected replaceable shear links (HSFTS-SLs) have been proposed. In this system, shear links use conventional steel and are placed in the middle of the deep spandrel beams to act as energy dissipative components. In this study, 2/3-scaled HSFTS-SL specimens were fabricated, and cyclic loading tests were carried out to study the seismic performance of both specimens. The finite element models (FEMs) of the two specimens were established and the numerical results were compared with the test results. The results showed that the specimens had good ductility and energy dissipation capacities due to the reliable deformation capacities. The specimens presented the expected failure modes. Using a shorter shear link can provide a higher load-carrying capacity and initial elastic lateral stiffness but induces lower ductility and energy dissipation capacity in HSFTS-SLs. The performance of the specimens was comparable to that of the original sub-structure specimens after replacing shear links. Additionally, the expected post-earthquake recoverability and resilience of the structures could be achieved by replacing shear links. The acceptable residual interstory drift that allows for easy replacement of the bolted web-connected shear link was 0.23%. The bolted web-connected shear links had reliable hysteretic responses and deformation capacities. The connection rotation had a notable contribution to total link rotation. The results of the numerical analysis run for the proposed FEMs were consistent with the test results. It showed that the proposed FEMs could be used to investigate the seismic performance of the HSFTS-SL.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권7호
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• pp.561-568
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• 2013

7,000lb 급 헬리콥터를 위한 무베어링 로터 허브 시스템을 설계한 후, 무베어링 로터 허브 시스템의 주요 구성품 중 하나인 유연보에 대해 요구수명 8,000시간을 만족하는지 확인하기 위한 피로해석을 수행하였다. 2차원 탄성 보 모델에 대한 단면 구조해석 방법을 적용하였으며, 정적구조해석을 통해 피로손상에 취약할 것으로 예상되는 두 단면에 대한 피로해석을 수행하였다. 구조해석을 위해 VABS를 사용하여 유연보 단면 형상에 대한 인장, 굽힘 및 뒤틀림 강성을 계산하였고, wohler equation을 적용하여 유연보를 구성하는 두 가지 복합재 소재에 대한 S-N 곡선을 생성하였다. CAMRAD II를 통해 무베어링 로터 시스템의 하중해석을 수행하였으며, 하중해석 결과를 HELIX/FELIX 표준하중 스펙트럼에 적용하여 무베어링 로터 시스템의 하중 스펙트럼을 생성한 후, 이를 통해 피로해석을 수행하였다.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.53-64
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• 1999

LCP원섬유(fibril)와 폴리아미드6 (PA6)수지로 사출성형된 복합재료 박판(molded thin composite plaques)의 미세구조와 굽힘강도에 대한 에폭시수지 함유율의 효과를 살펴보았다. 성형은 LCP원섬유의 용융점 이하에서 하였으며 이렇게 만들어진 판재는 횡방향 배향을 보이는 두께 $65-120{\mu\textrm{m}}$의 표피층(surface skin layer), 유동방향과 거의 일치하는 배향을 보이는 표피아래층(sub-skin layer), 아크형 곡선유동형태를 보이는 심층(core layer)으로 구성되어 있었다. 에폭시함유율이 달라도 각 층의 미세구조방향은 유사하였으나 에폭시함유율이 증가함에 따라 LCP영역(domain)이 원섬유상에서 층상구조로 변했고 거시적 파괴진로(fracture path)는 인장형에서 전단형으로 바뀌었다. 또한 에폭시 4.8vol%에서 가장 우수한 굽힘강도와 파단변형율을 보였다. 굽힘강도를 수치해석한 결과 에폭시성분을 복합재에 부가하면 각 층의 두께와 미세구조 같은 기하학적인 형태가 변하면서 각 층 자체의 탄성계수와 강도가 열등화 되었음을 알았다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1381-1388
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• 1993

본 연구에서는 구조계와 제어계가 결합된계에 대하여, 성능 평가함수의 구조 설계변수에 대한 감도를 Riccati방정식으로부터 직접 해석할 수 있는 효율적인 방안을 제시하여 동시최적설계가 가능토록한다. 그리고 유색잡음의 불규칙 노면입력을 받는 차체탄성을 고려한 Hac의 2륜 차량의 모델에 LQG제어를 행한 경우에 대하여, 본 연구 방법을 적용시켜 동시 최적화를 수행한 제어성능 특성을 종래의 최적제어만에 의한 제어성능과 비교, 검토 한다. 구조설계변수로는 현가장치의 강성특성, 감쇠특성 및 현가장치 지지점의 위치로 선정한다.

• Computers and Concrete
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• 제26권1호
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• pp.75-94
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• 2020

The aim of this research is to investigate free vibration of a novel five layer Timoshenko microbeam which consists of a transversely flexible porous core made of Al-foam, two graphen platelets (GPL) nanocomposite reinforced layers to enhance the mechanical behavior of the structure as well as two piezo-magneto-electric face sheets layers. This microbeam is subjected to a thermal load and resting on Pasternak's foundation. To accomplish the analysis, constitutive equations of each layer are derived by means of nonlocal strain gradient theory (NSGT) to capture size dependent effects. Then, the Hamilton's principle is employed to obtain the equations of motion for five layer Timoshenko microbeam. They are subsequently solved analytically by applying Navier's method so that discretized governing equations are determined in form of dynamic matrix giving the possibility to gain the natural frequencies of the Timoshenko microbeam. Eventually, after a validation study, the numerical results are presented to study and discuss the influences of various parameters such as nonlocal parameter, strain gradient parameter, aspect ratio, porosity, various volume fraction and distributions of graphene platelets, temperature change and elastic foundation coefficients on natural frequencies of the sandwich microbeam.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.81-92
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• 2008

일반적인 강구조물의 연결은 강절(rigid) 또는 활절(hinge)로 취급되고 있으나 실제 강구조물은 연결부위에서 부재간의 상대적인회전이 허용됨으로 인해 부분강절(semi-rigid)의 특성을 갖게 된다. 본 연구에서는 부분강절을 회전스프링으로 가정하여 부재 단부에 적용시킨 평면 뼈대구조물의 엄밀한 접선강도행렬을 유도하고 이를 다시 탄성강도행렬과 기하학적 강도행렬로 분리 유도함으로써 부분강절을 갖는 평면 뼈대구조물의 안정성해석을 위한 일반화된 해석방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여, 보-기둥부재의 좌굴조건을 만족시키는 처짐함수로부터 안정함수(stability function)를 유도하고, 횡변위(sway)를 고려한 힘-변위관계와 적합조건을 고려하여 정확한 접선강도행렬을 제시하였다. 본 연구의 타당성과 실용성 제고를 위해 두 가지 방법에 의한 수치해석프로그램을 개발하였고 다양한 해석예제를 통해, 타 연구자 해석 결과와 비교하고 부분강절이 구조물의 좌굴강도에 미치는 영향에 대하여 조사한다.