• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.87-94
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• 2014

페리다이나믹 이론은 재료파괴 및 균열진전 해석에 적합하다. 그러나 적분 방정식을 풀기위해 많은 비국부 상호작용을 해석해야만 하기 때문에 일반적으로 사용되는 국부 모델들에 비해 비효율적이다. 따라서 효율적이면서 정확한 해석 모델을 구성하기 위해 페리다이나믹 모델과 다른 국부 모델을 연성하는 연성 해석법의 개발이 필요하다. 연성 방법론 개발을 위해서는 불연속성 혹은 응력 집중이 발생될 것으로 예상되는 영역에는 페리다이나믹 모델을 구성하고 상대적으로 변형 거동이 복잡하지 않은 영역은 국부 모델을 구성하는 방법이 많이 사용된다. 본 연구에서는 최근에 개발된 힘-기반 연성 방법론을 소개한다. 이 방법론에서는 블랜딩 함수를 활용하여 연성 영역을 사이에 두고 페리다이나믹 모델과 탄성체 모델을 연성한다. 수치예제를 통해 연성 모델이 집중하중 해석 혹은 정적파괴 해석 문제를 효율적이고 엄밀하게 해석할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 문제들은 일반적인 탄성체 모델을 사용해서는 엄밀한 해석이 어렵다. 반면에 페리다이나믹 모델은 엄밀한 해석이 가능하지만 계산 시간과 비용이 매우 많이 요구된다는 문제점이 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.577-582
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• 2016

본 논문에서는 나노입자가 삽입된 고분자 복합재에서 형성되는 계면 상의 정량적인 열탄성 물성을 계산과학적 접근으로 제시하였다. 균질해법이 적용된 유한요소모델과, 미시역학법에 의한 3상 복합재의 열탄성 이론, 그리고 분자동역학 전산모사법이 본 연구에 모두 적용되었고, 이를 유기적으로 연계한 멀티스케일 모델을 수립하였다. 특히, 제시한 유한요소모델과 분자동역학 기반의 나노복합재 모델로부터 각각의 인장하중에 따른 계면의 변형에너지 밀도를 도출, 이를 직접 비교하는 과정이 본 멀티스케일 해석 과정에 포함되었다. 이로써 주어진 온도 조건에 따른 나노입자 주변의 계면 상에 대한 탄성계수와 그 두께를 물리적 엄밀해로써 정량 도출할 수 있다. 이렇게 얻은 고분자 나노복합재의 연속체모델은 다시 미시역학 모델과 연계함으로써, 최종적으로는 광범위한 온도 조건에 의한 재료의 열탄성 거동 및 유리전이거동이 계면 상의 두께와 기계적 물성에 미치는 영향에 대해 분석, 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.141-153
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• 1987

고층 건물의 정확한 거동을 구하기 위한 구조 해석은 컴퓨터 적용의 중요한 분야로 취급되어 왔다. 본 논문에서는 건축구조물에 대한 3차원적인 해석방법을 연구하였다. 이 해석 방법은 건물을 각각의 독립된 프레임의 조합체로 보고 해석하므로 매우 효율적이며, 건물의 3차원적인 거동에 관한 고려는 건물이나 하중이 대칭이 아닐 때는 특히 중요하다. 그리고 matrix condensation 기법을 이용함으로써 컴퓨터의 용량과 해석 시간이 상당히 절약되므로 매우 경제적이다. 본 논문의 건물 구조해석 컴퓨터 프로그램 PFS의 정확성과 효율성을 증명하기 위해 여러가지 예제들에 대해서 SAPIV 에 의한 해석 결과와 비교하였다. 그러므로, 본 논문에서 제안한 해석방법은 고층 건물의 구조 설계에서 매우 효율적이라 할 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.123-130
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• 2002

A general formulation for shape design sensitivity analysis over three dimensional beam structure is developed based on a variational formulation of the beam in linear elasticity. Sensitivity formula is derived based on variational equations in cartesian coordinates using the material derivative concept and adjoint variable method for the displacement and Von-Mises stress functionals. Shape variation is considered for the beam shape in general 3-dimensional direction as well as for the orientation angle of the beam cross section. In the sensitivity expression, the end points evaluation at each beam segment is added to the integral formula, which are summed over the entire structure. The sensitivity formula can be evaluated with generality and ease even by employing piecewise linear design velocity field despite the bending model is fourth order differential equation. For the numerical implementation, commercial software ANSYS is used as analysis tool for the primal and adjoint analysis. Once the design variable set is defined using ANSYS language, shape and orientation variation vector at each node is generated by making finite difference to the shape with respect to each design parameter, and is used for the computation of sensitivity formula. Several numerical examples are taken to show the advantage of the method, in which the accuracy of the sensitivity is evaluated. The results are found excellent even by employing a simple linear function for the design velocity evaluation. Shape optimization is carried out for the geometric design of an archgrid and tilted bridge, which is to minimize maximum stress over the structure while maintaining constant weight. In conclusion, the proposed formulation is a useful and easy tool in finding optimum shape in a variety of the spatial frame structures.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.984-991
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• 2009

본 연구에서는 충격파 및 유동박리효과를 고려하여 항공기 동체-날개 형상(DLR-F4)에 대한 천음속 공탄성 응답해석을 수행하였다. 시간 영역에서 전산유체역학, 유한요소모델 및 전산구조동역학 기법을 활용한 유체-구조 연계시스템을 적용하여 공탄성 해석을 수행 하였으며, 이를 이용하여 비행체의 설계에 정확하고 유용한 결과를 제시할 수 있다. 천음속 영역에서 항공기 동체-날개 형상에 대해 비선형 비정상 공력해석을 수행하기 위하여 6면체 구조 격자를 생성하였고, Navier-Stokes 방정식을 적용하였다. 항공기 동체-날개 형상의 정적 및 동적 공탄성 응답 특성을 파악하였고, 항공기 설계 및 시험 연구자에게 실제적이고 유용한 결과를 제시할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권6호
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• pp.532-540
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• 2008

최근 구조변형을 고려한 항공기의 공력특성을 계산하는데 필요한 CFD와 CSD 기법이 연계된 FSI 시스템에 관한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서는 유체유발 구조 변형을 고려한 수렴된 구조형상에 대한 공력특성 예측을 위해 유체-구조 연계 시스템인 FSI(Fluid- Structure Interaction)를 구축하였다. 각 모듈의 연계, 특히 CSD와 CFD의 결합 및 변형된 형상에 대한 공력격자 재생성을 위해 VSI(Volume Spline Interpolation)와 격자 변형 코드를 개발하였으며, 공력과 구조의 해석 모듈로 상용 프로그램인 FLUENT와 NASTRAN을 사용하였다. 구축된 시스템을 DLR-F4 날개에 적용하여 정적 유체-구조 연구를 수행하였으며, 그 결과 마하수 0.75에서 변형된 형상에 대한 양력 및 항력 계수는 약 20.26%, 18.5% 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권1호
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• pp.39-46
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• 2018

선사들 간의 전략적 제휴관계를 통한 얼라이언스 및 대형선사가 꾸준하게 출범함에 따라 이들을 고객으로 유치하고 유지하는 것은 허브항의 지위를 차지하는데 중요한 요소로 부각되고 있다. 컨테이너 터미널의 경우 연구가 활발하게 진행되어 있기 때문에 이를 기반으로 정책적 전략을 수립하는 것이 수월하다. 그에 반해 벌크터미널은 상대적으로 연구가 부족한 실정이다. 그러나 컨테이너터미널과 벌크터미널은 항만이라는 동일 범주에 포함되는 것으로 전체적인 관점에서 실증연구가 필요하다고 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 구조방정식분석을 활용하였다. 전체 측정모델의 분석결과 벌크터미널의 '성과-재계약의도'를 제외한 모든 항목이 유의한 것으로 나타났다. 본 연구는 기존에 시도되지 않았던 컨테이너터미널과 벌크터미널 간의 비교를 시도함으로써 향후 다양한 차원에서의 실증연구 활성화에 크게 기여할 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.93-101
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• 2010

열차의 제동 및 궤도의 조도가 교량의 동적 거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 교량구간에서 열차와 교량의 상호작용과 연행하중효과를 라그랑주 운동방정식을 사용하여 고려하였다. 뉴마크 직접적분법을 사용하여 유도한 운동방정식의 해를 구하였으며, 조도성분에 대한 고려는 레일의 조도성분에 대한 PSD 제안 곡선을 사용하였다. 열차의 급제동에 따른 제동효과에 대한 고려는 ASTM E503-82에서의 감속도의 변화량을 근간으로 미끄럼저항을 모형화하였으며, 제동시의 구름저항은 고려치 않았다. 단순지지된 교량과 열차 1량에 대한 예제를 통해 이 연구에서 제안된 방법에 대한 수치적 검증과 매개변수해석을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.351-356
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• 2022

본 논문에서는 3차원 엮임 재료의 유체투과율 향상을 목적으로 수치해석 데이터 기반의 물성치 회귀 분석 및 최적설계를 소개한다. 우선 3차원 엮임 재료를 구성하는 와이어 사이의 간격을 결정하는 배율 계수를 매개변수화 하여 다양한 배율 조합을 가지는 수치 모델을 생성하였고, 전산 수치해석을 통해 계산된 각 모델의 체적 탄성계수, 열전도 계수, 유체투과율 데이터를 이용하여 다항식 기반의 회귀 분석을 수행하였다. 이를 사용해서 체적 탄성계수와 유체투과율 사이의 다목적함수 최적설계를 통한 파레토 최적해를 도출하였으며, 두 물성치가 서로 상충 관계에 있음을 확인하였다. 한편 3차원 엮임 재료의 열전달 효율을 높이기 위해서 유체투과율을 최대화 시키는 것을 목적으로 경사도 기반 최적설계를 수행하였고, 제약조건인 체적 탄성계수의 크기별 유체투과율의 변화율을 분석하였다. 그 결과 설계자가 원하는 최소한의 강성을 가지는 최대 유체투과율 설계 모델을 얻어낼 수 있음을 확인하였으며, 회귀 방정식을 통해서 얻어진 설계가 높은 정확도를 가지고 있음을 추가적으로 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.35-43
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• 2016

본 연구에서는 고온시 고강도강재를 사용한 엔드플레이트 접합부의 회전 거동 변화를 파악하기 위해 유한요소 해석프로그램을 이용하여 모델링하고 기존 연구를 대상으로 비교분석한다. Eurocode 3에서는 휨 저항모멘트에 대한 예측식이 주어지고, 이를 통해 3가지 파괴모드를 파악한다. 해석 모델은 온도, 엔드플레이트 두께 및 강재를 변수로 하여 이에 따른 초기회전강성, 소성회전강성 및 휨 저항모멘트 등을 분석한다. 회전강성 및 휨 저항모멘트는 엔드플레이트의 두께 및 재료에 따른 변화를 온도 별로 분석하고 회귀식을 제시하여 고강도강재를 사용한 접합부의 변화를 비교하고자 한다. 그 결과 초기회전강성은 1차식, 소성회전강성 및 휨 저항모멘트는 2차식으로 회귀식을 제시하였다. 고온시 고강도강재는 일반강재에 비해 휨 저항모멘트비는 감소하였고 두께에 대한 영향이 더 작았다. 고온시 고강도강재를 적용하였을 때 상온시에 비해 초기회전강성 기울기는 감소하였고 휨 저항모멘트의 증가율은 완만하게 나타났으며, 소성회전강성 변화는 영향을 미치지 않았다.