건축구조물의 응답스펙트럼 해석법은 주로 내진설계를 위하여 많이 사용되고 있고 시간이력 해석법은 기계, 설비, 사람에 의한 하중 등이 건축물에 가해지는 경우에 많이 사용되고 있다. 응답스펙트럼 해석법과 시간이력해석법을 비교해 보면 시간이력 해석법은 복잡하고 분석이 어려우며 해석에 시간을 많이 필요로 하고 구조물이 복잡해질 경우에는 해석이 어려운 경우도 있다. 본 연구에서는 응답스펙트럼해석법을 이용하여 기계나 사람에 의한 하중을 받는 건축물 바닥판의 연직응답을 구하고자 한다. 이를 위하여 모드조합에서는 CQC기법을 적용하였으며, 사람의 활동을 중심으로 하중간의 상관관계를 분석하여 해석에 적용하였다. 제안방법은 시간이력해석결과와도 비교하였으며 하중간의 상관계수는 복수의 하중을 받는 바닥판구조물의 응답스펙트럼 해석에 반드시 고려해야 하는 결과를 얻었다.

원형축이 축방향으로 충격하중을 받으면 외경에서 반사된 파가 축의 중앙으로 집중되어 순간적으로 큰 응력이 발생하게 된다. 본 연구에서는 여러 가지 충격 축하중을 받는 횡등방성 반-무한 원형축을 대상으로 중실축 내의 종방향 응력전파를 축대칭 유한요소법과 Houtolt 시간적분법을 이용하여 프로그램을 작성하고 수치적으로 해석하여 그 결과를 횡등방성 재료의 재료구성비에 따라 자세히 설명한다. 제시된 해법의 타당성은 본 논문 수치 결과와 기 해석된 다른 해법에 의한 수치결과의 비교를 통해 검증된다. 여러 종류의 충격하중들에 따른 파동의 결과를 2차원, 3차원적으로 제시하여 축응력 전파를 이해하는데 기본 자료가 되도록 하였다. 또한 유한요소법을 이용하여 수치해석을 함에 있어 정확한 수치결과를 얻기 위한 무차원 동특성 시간변수에 대해 기술하였다.

축소시스템 기법은 전체 구조의 거동을 나타내는 저차 고유모드를 근사화한다. 지난 연구에서 축소 시스템을 구축하기 위한 2단계 축소기법을 제안하였다. 첫 단계에서 리츠벡터를 이용한 각 요소의 레일리 지수를 통해 요소 에너지를 예측 하고 이를 토대로 후보영역을 선정한다. 다음 단계에서 후보영역에 포함된 자유도로 축소된 1단계 축소 시스템에 순차적 소거법을 적용하여 최종적인 주자유도를 선정한다. 이번 연구에서는 2단계 축소 기법에 축소시스템 개선을 위한 반복적 기법을 적용하여 중간영역에서의 고차모드의 정확도를 추가적인 시스템의 확장없이 구하는 방법을 제안한다. 이 방법은 축소시스템에서 고유치와 고유모드의 정확도를 조절하는 것까지도 가능하다. 최종적으로 제안된 기법의 성능을 수치 예제를 통해 검증한다.

본 논문에서는 한두 부재의 순간적 결손에 따른 동적 거동을 정적해석을 통하여 합리적이고 효율적으로 해석할 수 있는 등가정적 연쇄붕괴 해석기법을 제시한다. 제시된 기법은 부재 결손에 따른 구조물 강성 변화 및 순간적 결손에 따른 동적거동 확대 효과를 등가의 하중으로 치환한 강성등가하중을 초기 구조물에 적용하여 해석하는 방법으로서 기둥을 하나씩 제거해 가며 반복해석을 수행해야 하는 연쇄붕괴해석 특성에 매우 효율적이면서도 신뢰성이 높은 장점을 갖는다. 제시한 강성등가하중에 의한 해석결과를 시간이력해석결과 및 GSA에 의한 해석결과와 비교한 결과, 휨모멘트, 축력, 및 수직변위 등의 측면에서 GSA에 의한 해석결과에 비해 시간이력해석결과에 상당히 근접하는 결과를 나타냈다. 이를 통해 강성등가 하중에 의한 해석기법이 GSA에 의한 정적해석방법을 대체하는 새로운 정적해석기법으로서 효용성이 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 극한 해상상태나 돌발적인 환경하중에서 양광시스템의 진수와 인양이 이루어질 때 발생할 수 있는 파이프의 점핑현상과 이에 의해 유발되는 파이프의 장력변화 및 위해도를 위한 해석기법을 제시하였다. 동적 과도응답 해석은 본 논문에서 제시된 기법에 의하여 여러 가지 형식의 임펄스에 대해 수행되어졌으며, 해석을 위한 모델로 KT-Submarine에서 사용하고 있는 '세계로호' 양광시스템의 진수, 인양 시스템을 선정하였다. 결과적으로 양광시스템관련 해상작업을 위한 지침이 제시되었다. 정성적인 해석기법의 검증과 비교를 위하여 ROV진수 시 발생 가능한 케이블장력 과도응답을 해석하였으며 이를 통하여, 본 연구에서 시도한 수학적 모델링과 이상화된 임펄스에 대한 파이프의 과도 응답과정이 충분한 정성적인 기초자료를 제공해 줄 수 있다는 점을 파악하였다.

곡선보의 고유진동수를 측정하기 우하여 이론적인 해석과 실험 및 유한요소법해석을 실시하였다. 본 논문에서는 모우드해석을 위한 실험에서 얻어지는 결과로부터 곡선보의 동특성의 하나인 고유진동수를 구하였다 먼저, 이론식을 통해 구조물의 동특성을 파악하고, 유한요소해석과 실험에 의한 결과를 비교 검토하여 구조물의 동적해석에 있어서 모우드해석법의 적용성을 보였다.

지진 다발 지역인 일본에서 최근 초고층 건축물에 전단키를 갖는 면진 구조물에 많이 건설되고 있으며 초고층 건축물은 중저층 건축물과 비교하여 고유진동주수가 크기 때문에 지진하중이 작아 지진에 대한 피해가 적다. 지진에 의하여 큰 전단력이 발생할 경우에 전단키를 갖는 면진장치의 전단키는 파괴되고 면진장치가 지진에 거동하게 되며 만약에 퐁하중이 지진하중보다 크다면 전단키를 지진하중에 대하여 설계하는 것이 아니라 풍하중에 의하여 설계하여야 한다. 중진지역인 한국에서도 면진 건축물에 있어서 전단키의 필요성 요구되며 이에 대한 검증이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 5층과 15층 면진 건축물에 대하여 전단키를 적용하고 지진해석을 실시하여 그 거동을 비교분석, 면진 건축물에 대한 전단키의 필요성을 알아보았다.

가섭선 및 애자가 연결되어 있는 복잡한 구조물인 송전철탑의 3차원 모델링을 통하여 동특성을 파악하고, 풍하중에 대한 응답 특성을 정적, 동적 및 좌굴 해석을 가섭선의 절단 유무에 따라 분석하였다. 우선, 고유치해석을 통해, 송전철탑이라는 구조시스템이 일반 건축물과는 달리 극소수의 저차 모드가 구조물의 동적 거동을 좌우하지 않고, 상대적으로 많은 모드들이 동적 거동에 기여한다는 것을 확인하였다. 두 번째로, 정적 해석과 좌굴 해석을 통해, 대상 구조물이 정적인 개념의 풍하중에 대해서 구조적으로 안전하고 좌굴에 대해서도 충분한 안전율을 확보하고 있음을 확인하였다 그러나, 모든 가섭선이 단절되는 극단적인 경우에는 안전율이 상당히 낮아졌으며 이러한 경우에 구조물의 붕괴 및 전도를 방지할 대책에 대한 검토가 필요하다고 사료된다 마지막으로, 풍하중의 시간에 따른 변화를 고려한 동적해석을 통해, 풍하중의 동적 변동성분이 구조물의 응답을 증가시키고 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 고층 RC 골조구조물의 횡변위를 정량적으로 제어할 수 있는 방안을 제시한다. 이를 위해 수학적인 일반성을 가지면서 큰 규모의 문제도 효율적으로 다룰 수 있는 근사화 개념을 도입하여 횡변위 구속조건식을 설정한다. 아울러 구조부재의 단면특성 관계식을 설정함으로써 설계변수의 수를 줄여주고, 초기에 주어진 단면형상이 최적설계 과정동안 계속 유지된다는 가정을 이용하여 최적설계결과에서 구해진 단면특성에 따라 부재단면크기를 산출하는 방안을 강구한다. 특히 근사화된 횡변위구속조건식을 정식화 하기 위해 동적 변위민감도해석 방안이 고려된다. 이와 같이 제시된 동적 강성최적설계 기법의 효용성을 검토하기 위해 10층과 50층 규모의 삼차원 RC 골조구조물 모델이 고려된다.

자유도 수가 많은 고층 구조물의 해석하기 위해 모든 층에 sensors를 설치하는 것은 비 실용적이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 "reduced-order control" 방법이 소개되었다. 본 논문은 동적압축법(dynamic condensation method)이 제안되었다. 이 압축법은 반복법으로 "Guyan condensation"의 initial approximation을 적용하였다. 본 논문에서 제시된 동적압축법(dynamic condensation)은 원하는 값을 얻을 때까지 지속적으로 updated가 되며, 결과는 기존의 "Guyan condensation"보다 정확한 결과를 나타내었다. 또한 "eigenvalue shifting technique"을 적용하여 iteration으로 계산되는 시간을 크게 단축하였다. "Reduced-order system"을 도입하기 위한 두가지 schemes이 토의되었다. 제시된 동적압축법 효과의 증명을 위해 능동 동조질량감쇠 고층빌딩의 수치 해석이 토의되었고, 단지 두 번의 반복(iterations)을 통한 결과는 매우 정확한 것으로 나타났다.

This paper describes dynamic characteristics of a power transmission tower consisting of lots of power lines and insulators. A numerical 3D modeling for the static, dynamic and buckling analyses of the power transmission tower is presented considering the case when the power lines are cut. Eigenvalue analysis indicates that the transmission tower shows different behavior comparing to usual structures governed by several low modes. The transmission tower is governed by lots of modes. It is verified that the transmission tower is structurally safe against the static wind and buckling loads. But the structural and buckling safety is not guaranteed when all power lines are cut, which comes to collapse the transmission tower. Further study is in need to overcome such case. Wind dynantic analysis shows that fluctuating wind loads increase the response of the tower.

본 논문에서는 동적하중 재하 시 공간 강뼈대 구조물의 비선형 시간이력 해석에 대한 간편하고 효율적인 수치해석 기법을 제시하였다. 뼈대의 강성행렬에 안정함수를 적용함으로서 기하학적 비선형성 즉 및 효과를 고려하였다. 접선계수 개념 및 New Orbison 완전 소성면에 기초한 연화소성힌지를 적용하여 축방항력에 의한 부재의 점진적 항복 및 휨에 의한 부재의 부분 소성화를 고려하였다. 증분형태로 정식화된 뼈대 구조의 동적평형방정식의 해를 수치적으로 구하기 위하여 적분형태의 평균가속도법을 사용하여 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 검증 예제에 대하여 보요소 모델을 사용한 ABAQUS 및 개발된 프로그램에 의한 해석결과를 비교함으로서 개발된 프로그램의 정밀도와 해석시간에 대한 효율성을 입증하였다.

다양한 분야에서 방사선물질을 수송하기 위해 사용되고 있는 수송용기(cask)는 국내 원자력안전규정 및 IAEA 운반규정에서 정한 9m 자유낙하충격의 가상사고조건을 만족시켜야 된다. 현재까지 수송용기의 낙하충격력은 주로 복잡한 계산과정을 갖는 유한요소해석에 의해 수행되어 왔다. 본 논문에서는 수송용기 본체의 동적충격응답에 대해 모드중첩기법을 이용하여 해석하고 그 해법방법을 제시하였다. 해석결과는 이전에 실시되었던 시험결과와 유한요소해석과 비교를 통하여 그 타당성을 입증하였다. 본 해석방법은 유한요소 해석과 비교하여 간단한 방법으로서 수송용기에 대한 대체적인 동적응답을 예측할 수 있다.

본 저자의 이전연구(김문영 등, 2004)에서는 2차원 차량 모형과 전단변형 및 회전관성 효과가 고려된 현수교요소와의 상호작용을 고려한 2차원 수직응답에 대한 동적해석을 수행하였다. 본 연구에서는 전단변형 효과와 편심차량의 효과를 알아보는데 목적을 두었다. 이를 위하여 전단변형 및 회전관성 효과가 고려된 3차원 현수교의 수직, 비틂에 대한 고유진동수와 모드형상, 그리고 교량-차량 에너지로부터 라그랑지안식을 이용하여 상호작용을 고려할 수 있는 3차원 운동방정식을 유도한다. 이후 모드중칩법을 이용하여 유도된 운동방정식을 Newmark method를 사용하여 동적해석을 수행한다. 마지막으로 본 연구에서 제시한 이론을 따라 수치해석예제를 수행하여 차량의 동적거동을 분석한다.

본 논문에서는 평판구조물의 정적 및 동적해석에 사용할 목적으로 성능이 향상된 평판유한요소를 제시하였다. 이 요소는 비적합변위형과 선택적 감차적분방법 그리고 대체전단변형률장을 복합적으로 적용하여 각각의 장점들을 포함하는 향상된 거동을 보여주고 있다. 또한 비적합변위형의 적용으로 발생되는 조각시험의 실패 문제점을 해결하기 위하여 직접수정법을 평판유한요소의 개선에 사용하였다. 대표적인 검증문제에 대한 수치해석작업을 통하여 본 연구에서 개발한 요소는 가상적인 제로에너지모드 및 전단잠김현상의 발생과 같은 문제를 나타내지 않음을 알 수 있었다. 특히 찌그러진 형상으로 모형화 한 경우에 있어서도 전단잠김현상이 발생하지 않았다. 본 연구에서 수행한 동적반응해석 시험에 있어서도 이론해와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

이 논문에서는 포화된 2상 지반의 동적해석에서 원역을 모형화하기 위한 새로운 무한요소를 제안하였다. 무한요소법은 무한영역 또는 반무한영역을 모형화해야 하는 공학문제에 효과적으로 적용되어 왔다. 그러나 현재까지 개발된 2상지반의 동적해석을 위한 무한요소는 형상함수에 사용될 수 있는 파동성문이 2개(Pl파와 P2파)로 한정되어 있다. 이 논문에서는 이와 같은 제한을 없애고 임의 개수의 파동성분을 고려할 수 있도록 하는 정식화 과정을 제안하였다. 구조물을 포함하는 근역은 유한요소로 나타내며 원역은 평행층상 반무한 지반으로 가정하였다. 제안된 무한요소의 타당성은 1차원 및 2차원 파동전달문제를 해석하고 이를 이론해 및 정밀수지해석 해와 비교하여 검증하였다.

비보존력을 받는 보-부재의 질량행렬, 탄성강도행릴, circulatory비보존력의 방향변화로 인한 load correction강도행력, 그리고 Winkler 및 Pasternak지반강도행렬을 고려한 운동방정식을 유도하고 divergence 및 flutter에 의한 안정성 해석을 수행한다. 또한 내적 및 외적 감쇠계수를 운동방정식에 포함시킴으로써 감쇠효과를 고려하고, 2차 고유치문제의 해법(quadratic eigen problem solution)을 적용하여 flutter에 미치는 영향을 조사한 후, Beck's column, Leipholz's column 및 Hauger's column에 대하여 비보존력의 방향파라미터 에 대한 임계하중의 영향, 내적 및 외적 감쇠계수 및 Winkler 및 Pasternak지반에 의한 임계하중의 영향을 각각 조사한다.

본 논문에서는 수직으로 시추된 해양 파일에 대한 새로운 동적 해석절차가 제안되고 전형적 설계문제에 의하여 검증된다. 해수에 잠긴 파일의 구조는 물론 해양파도와 조류에 의한 힘도 유한요소법에 의해서 정식화되고 모델링된다. 유한요소 방정식에 적합한 파력을 구하기 위해서 여러 가지 파도이론 가운데서도 Airy의 파도이론이 시험되고 선정되었다. 조류의 후방와류에 기인한 횡방향 양력은 Strouhal 진동수와 적절한 양력계수를 가진 간단한 조화함수에 기초한다 파일에 대한 고유진동수 해석과 주파수 응답해석은 정식화 결과를 NASTRAN에 입력하여 계산되었다. 여기서 제안된 절차에 의해 얻어진 동적 변위와 응력의 결과는 기본설계해석 단계로서 해양파일의 파력과 조류 양력에 의한 동적거동을 구할 수 있으며 설계에 응용될 수 있음을 보여준다

본 논문에서는 유연한 철제와 목조 지붕구조체를 가진 1/2 축소 전단벽 건물의 진동대 실험결과를 이용한 성공적인 구조물의 재해석과 선형ㆍ비선형 동적특성을 연구하기 위한 해석모델링 방법에 대해서 연구하였다. 대상 건물은 유연한 지붕구조체와 4개의 보강조적조 전단벽으로 구성되어 있다. 유연한 지붕구조체의 동적특성 때문에 다자유도 모델을 사용하였으며, 다수의 선형 및 비선형 동적해석을 실행하기 위하여 구조물의 자유도를 단순화하였다. 각각의 구조부재의 이력특성과 재료특성 그리고 동적해석을 수행하기 위한 주요 구조변수의 적절한 설정 방법에 대하여 고찰하였다.