• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.45-57
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• 2015

본 연구에서는 토석류의 유하부 도달 속도 및 피해 영향범위 등의 흐름 특성을 파악하기 위하여 대변형 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 대변형 해석은 ABAQUS (Ver 6.13, 2013)의 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) 기법을 이용하였으며, 실제 토석류 발생 지역의 관측 값과 해석 결과를 비교함으로써 CEL 대변형 해석기법의 타당성을 검증하였다. 그 결과, CEL 대변형 해석기법은 토석류 거동을 합리적으로 예측 할 수 있음을 확인하였다. 또한 토석류의 흐름에 사방댐이 미치는 영향을 확인하기 위하여 추가적인 해석을 수행하여 분석하였다. 그 결과, 사방댐에 의해 유하부로 흘러 내려오는 토석류의 속도와 체적의 감소효과를 확인하였고 토석류에 의해 발생하는 충격력을 산정하였다. 이로 인하여 대변형 토석류 해석기법은 기존 사방댐 안정성 평가 및 사방댐 설계에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권8호
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• pp.29-38
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• 2015

최근 기존의 유한요소 해석기법으로는 항타 말뚝 관입과 같은 대변형 문제를 적절히 모사하기 어렵기 때문에 대변형 해석기법을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 항타 관입의 3차원 대변형 해석을 수행하고자 한다. 현장 시험 결과와 비교를 통해, CEL 기법의 타당성을 검증하였고, 그 결과 본 연구에서 적용한 CEL 기법이 기존 유한요소 해석 기법으로는 구현이 불가능한 항타 말뚝 관입의 전반적인 거동을 합리적으로 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 항타 개단말뚝의 특징인 선단부근에 응력이 집중되는 현상을 적절히 예측함을 알 수 있었다. 이를 통해 CEL 기법을 이용하여 항타 관입 해석이 가능한 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.5-13
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• 2016

본 연구에서는 대변형 해석기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian 해석기법을 적용하여 TBM 굴진으로 발생하는 굴착손상영역을 분석하였다. 실제 TBM 굴진과정을 모사하기 위해 quasi-static 조건을 고려하여 동적해석을 수행하였으며, 해석시간의 효율성과 정확도를 만족시키는 최적의 조건을 찾기 위해 mesh 및 TBM 굴진속도를 변수로 하여 case study를 수행하였다. 또한 암반 종류 및 터널 직경이 굴착손상영역에 미치는 영향을 확인하기 위해서 매개변수연구를 수행하였다. 수치해석 결과, TBM 굴착으로 인한 굴착손상영역은 대부분의 경우 0.4D 이내로 나타났으며, 터널직경이 커짐에 따라 굴착손상영역도 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권12호
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• pp.21-33
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• 2017

본 연구에서는 항타시공성(BPM, blow per meter)을 고려하여 대구경 항타강관말뚝을 시공하였을 때 발생하는 폐색효과를 분석하였다. Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL)해석 시 적용된 항타에너지는 파동방정식을 이용하여 산정하였고, CEL 대변형 3차원 유한요소 해석을 수행하여 말뚝 항타시공 과정을 모사하였다. 본 연구 결과, 말뚝 직경이 증가함에 따라 목표 깊이까지 소요되는 항타에너지는 증가(일정한 BPM인 경우에 해당함) 하였으며, 그 결과 soil plugging index(SPI)는 서로 유사하게 나타나지만 폐색효과는 감소함을 알 수 있었다. 또한, 말뚝의 근입 깊이가 증가할수록 SPI는 서로 유사한 값을 나타냈으나 관내토에서 발생하는 수평토압이 증가하게 되어 폐색효과는 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과, 폐색효과의 대표적 영향인자인 말뚝 직경, 말뚝 근입 깊이, 지반 탄성계수, BPM에 따른 관내토의 수평토압계수 분포 경향을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.27-36
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• 2016

개단말뚝은 폐색정도에 따라 지지력이 다르게 나타나므로 개단말뚝 설계시 폐색효과를 고려하여야 한다. 이에 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 말뚝의 항타 관입을 모사하여 사질토, 점성토 지반조건, 단일 지반의 탄성계수, 말뚝 선단지지 조건, 다층지반 조건에 대한 영향 분석을 수행하였다. 해석 결과 사질토 지반에서 점성토 지반보다 폐색정도가 큰 것으로 확인되었고, 사질토의 경우 지반의 강성이 클수록 폐색정도가 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝 선단이 지지층에 근입된 경우, 그렇지 않은 경우보다 정지토압계수가 크게 나타나 폐색정도가 큰 것으로 확인되었다. 또한, 지반의 배열이 이질층인 경우 지반강성에 따라 정지토압계수가 다르게 결정됨을 알 수 있었다. 따라서 지반조건, 지층 등에 따라 정지토압계수를 다르게 적용하여 관내 내부마찰력을 산정할 필요가 있으며 이를 반영한 합리적인 지지력 산정을 할 필요가 있음을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권2호
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• pp.209-222
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• 2022

Finite element analyses using coupled Eulerian-Lagrangian technique are performed to investigate the effect of soil conditions on plugging of open-ended piles in sands. Results from numerical simulations are compared against the data from field load tests on three open-ended piles and show very good agreement. A parametric study focusing on determination of the coefficient of lateral earth pressure (K) in soil plug after pile driving are then performed for various soil densities, end-bearing conditions, and layering conditions. Results from the parametric study suggest that the K value in the soil plug - and hence the degree of soil plugging - increases with increasing soil densities. The analysis results further show that the K value within the soil plug can reach about 63 to 71% of the coefficient of passive earth pressure after pile driving. For layered soil profiles, the greater K values are achieved after pile driving when the denser soil layer is present near the pile base regardless of number of soil layers. This study provides comprehensive numerical and experimental data that can be used to develop advanced theory for analysis and design of open-ended pipe piles, especially for estimation of inner shaft resistance after pile driving.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.503-506
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• 2005

In this study, optimization design technique for control of solid-fluid coupled force (sloshing) using evolutionary method is suggested. Artificial neural networks(ANN) and genetic algorithm(GA) is employed as evolutionary optimization method. The ANN is used to analysis of the sloshing and the genetic algorithm is adopted as an optimization algorithm. In the creation of ANN learning data, the design of experiments is adopted to higher performance of the ANN learning using minimum learning data and ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian) numerical method is used to obtain the sloshing analysis results. The proposed optimization technique is applied to the minimization of sloshing of the water in the tank lorry with baffles under 2 second lane change.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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• pp.247-250
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• 2007

Flexible media such as the paper, the film, etc. are thin, light and very flexible. They behave in geometrically nonlinear. Any of small force makes large deformation. So we must including aerodynamic effect when its behavior is predicted. Thus, it becomes fully coupled fluid-structure interaction(FSI) problem. In FSI problems, where the fluid mesh near the structure undergoes large deformations and becomes unacceptably distorted, which drive the time step to a very small value for explicit calculations, the arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) methods or rezoning are used to create a new undistorted mesh for the fluid domain, which allows the calculations to continue. In this paper, FE sheet model considering geometric nonlinearity is formulated to simulate the behavior of the flexible media. Aerodynamic force to the media by surrounding air is calculated by solving the incompressible Navier-Stokes equations. Q2Q1(Taylor-Hood) element which means biquadratic for velocity and bilinear for pressure is used for fluid domain. Q2Q1 element satisfies LBB condition and any stabilization technique is not needed. In this paper, cantilevered sheet in the viscous incompressible Navier-Stokes flow is simulated to check the mesh motion and numerical integration scheme, and then falling paper in the air is simulated and the effects of some representative parameters are investigated.

• 풍력에너지저널
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• 제14권1호
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• pp.21-28
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• 2023

This paper investigates the resistance performance of drag anchors used for aqua farms installed in southwestern offshore wind farms in Korea. These anchors have been employed for a long time without any quantitative evaluation. Experimental campaigns were performed at the target site and the results were used to validate the numerical model by changing the penetration depths in the uniformly distributed seabed (i.e., flat). Based on the validated model with good agreement with the experiments (ARE 1.8 %), the resistance of the anchor with different pullout angles was thoroughly examined. It is worth noting that the Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) technique was applied to account for the large deformation of the anchor; Eulerian for the seabed and Lagrangian for the structure. The numerical results indicated that the pullout resistance is vulnerable to horizontal inclined force rather than vertical inclination, implying that the optimum performance is ideally expected to be 0-degree force applied.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권10호
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• pp.17-29
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• 2016

본 연구에서는 지반침식 및 연행작용을 고려한 토석류 해석을 위한 모델을 개발하였으며, 이를 대변형 3차원 유한요소 해석을 통해 거동을 분석하였다. 지반침식 및 연행작용을 고려한 토석류 해석 모델은 토석류에 의한 지반의 변형속도에 따른 전단강도 감소를 고려하였으며, 대변형 해석은 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL)기법을 이용하였다. 모델의 적정성을 확인하기 위하여 지반침식 및 연행작용을 고려한 실내실험(Mangeny et al., 2010)을 모사하여 거동을 비교하였으며, 또한 실제 발생한 우면산 래미안 유역의 토석류를 대상으로 연행작용을 고려한 해석과 고려하지 않은 해석 결과를 비교함으로써 연행작용에 따른 토석류의 거동 및 피해영향 범위를 분석하였다. 그 결과, 실내 모형실험의 결과를 적절히 모사할 수 있었으며, 실제 유역규모의 해석에서도 토석류의 흐름에 의해 원지반의 침식 및 연행작용을 모사할 수 있었으며 연행작용으로 인해 유하부로 흘러내려오는 토석류의 체적과 속도가 증가하는 것을 확인하였다. 이로 인하여 본 연구에서 제안한 해석 모델은 지반의 침식 및 연행작용을 고려하여 토석류의 속도, 토석류의 규모 및 피해 면적을 적절히 예측할 수 있을 것으로 판단된다.