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한국전산구조공학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
- 발행기관 한국전산구조공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1229-3059 (Print)2287-2302 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2024
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- 십진분류KDC 531DDC 624
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제14권 3호 (2001년 9월) 14건
1.
2001.09
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이 논문은 회전식 수문(radial gate)의 구조해석에 근거하여 지지점 위치에 따른 모멘트 분배를 최적화하는 것에 관심을 두고 있다. 회전식 수문(radial gate)의 경제적인 관점에서의 중요성에도 불구하고 이의 지지점 위치에 따른 최적설계에 관한 자료를 찾기 어려운 실정이다. 그래서 본 연구에서는 주판(skin plate)의 곡률 반경, 수심, 동압 등의 주어진 자료를 이요약하여 지지점(gate arm)의 수가 2개인 경우와 3개인 경우에 대하여 곡선형태의 주판(skin plate)에서 지지점 (arm)의 최적 위치를 얻어서 설계자료에 의한 것들과 비교한다. 그 결과 최적 설계에 의한 회전식 수문 (radial gate)의 치수가 설계자료에 의한 것에 비해 현저히 감소되는 것을 알 수 있다.
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2.
2001.09
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자동차 경량화를 지향하는 초경량차체 기술 중에서 합체박판기술을 이용한 수 있는 일련의 최적설계 기법을 제안하고 기존의 자동차 도어 내판에 적용하여 경량화를 수행하였다. 먼저, 내판에 부착되는 보강재를 제거한 후 취약해진 강성을 보강하기 위한 파트 선정을 위해 위상 최적설계를 수행하여 대략적인 파트 분포를 결정하였다. 그 다음 상세설계 단계로서 각 파트의 두께는 치수 최적설계를 이용하여 정하고, 형상 최적설계로 최종 용접선을 결정하였다. 이러한 일련의 최적화를 위해 상용 소프트웨어인 GENESIS가 사용되었다.
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3.
2001.09
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본 논문에서는 클러스터 시스템을 이용하여 프리스트레스트 콘크리트 프레임의 병렬 비선형해석이 가능한 해석수단을 제시하였다. Win 98 및 Linux 운영체제 하의 PC 및 Ethernet을 활용하여 저가의 클러스터 시스템을 구축하였고 메시지 전송을 위하여 MPI를 사용하였다. 비선형해석에 있어 해석시간의 대부분을 차지하는 반복계산과정 중 병렬계산에 의한 효율이 높은 접선강도매트릭스의 형성 및 요소응력계산, 재료상태 결정, 부재파괴 검토, 불평형하중 계산과정에 대한 병렬계산 알고리즘을 메시지 전송방식을 이용하여 제시하고 클러스터 시스템 상에서 구현했다. 캔틸레버 보와 PSC 거더교를 대상으로 클러스터 컴퓨팅을 이용한 비 선형해석을 수행한 결과 노트가 4개일 경우의 성능향상은 고려한 비선형형성 및 문제의 크기에 따라 다르나 Win98 환경에서 최소 2.46배에서 최대 3.18배로 나타났고 Linux 환경에서 최소 3.16배에서 최대 3.74배로 나타났으며 통신환경의 개선에 따라 증대될 것으로 기대된다.
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4.
2001.09
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본 논문은 캔틸레버 복합 적층판의 고유진동에 대하여 3차원으로 해석한 연구를 제시하고 있다. 본 연구에서는 고정단에서의 경계조건을 엄밀히 만족하고 수학적으로 완전한 다항식으로 표현되는 근사 변위와 Ritz 방법을 이용하여 Lagrangian범함수의 정상값을 구하였다. 3차원 모델의 정확도는 무차원 진동수의 수렴연구를 통하여 이루어졌으며, 또한 기존 문헌상의 해석 및 실험 결과와의 비교를 통하여 본 연구 결과의 정확성을 검토하였다. 본 논문에서 제시된 3차
원 진동수의 결과를 이용하여 캔틸레버 복합 적층판의 기하학 및 재료 매개변수 즉, 형상비(a/b), 폭두께비(a/h), 재료의 직교 이방성, 플라이 수(NP), 섬유 배향각(), 및 적층 순서가 미치는 효과를 설명하였다.
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5.
2001.09
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탄성 반도체 칩과 점탄성 접착제층의 계면에 존재하는 모서리 균열에 대한 응력확대계수를 조사하였다. 이러한 균열들은 자유 경계면 부근에 존재하는 응력 특이성으로 인해 발생할 수 있다. 계면 응력상태를 해석하기 위해서 시간 영역 경계요소법이 사용되었다. 작은 크기의 모서리 균열에 대한 응력확대계수가 계산되었다. 점탄성 이완으로 인해 응력확대계수의 크기는 시간이 경과함에 따라 작아진다.
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6.
2001.09
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이 논문에서는 이동식 지보를 이용한 MSS공법에 의해 건설되는 콘크리트 교량의 설계 모멘트를 산정하기 위한 관계식을 제안하고 있다. 각 시공 단계에 따른 시간 의존적 거동해석을 통해 교량의 부재력 변화와 처짐 변화를 고찰하였으며 변위와 하중조건을 토대로 한 지배방정식을 구성한 후 복잡한 장기 거동 해석 없이 탄성 해석 결과를 토대로 설계 부재력과 임의의 시간 경과 후 모멘트 변화를 예측할 수 있는 관계식을 구성하였다. 나아가 다양한 예제 해석을 통해 제안한 관계식의 적용성을 검증하였으며 모멘트 포락선을 토대로 보다 합리석인 설계 부재력의 산정 방안을 소개하였다.
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7.
2001.09
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본 연구에서는 무단변속시에 사용되며, 세 개의 유성기어로 구성된 복합유성기어가 기어의 회진시 비선형적인 기어의 강성과 감쇠를 고려하여 모델링 되었고, 복합유성기어의 운동 방정식이 유도되었다. 소음과 진동의 원인인 선기어의 중심궤적이 구하여진 상태방정식에 4차 룬게-쿠타 수치해석 방법을 수행함으로써 구하였다.
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8.
2001.09
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상용 구조해석 프로그램을 이용한 구조물의 최적설계에서는 최적화 프로그램과 구조해석 프로그램의 연결 및 두 프로그램 사이의 데이터 교환이 용이하지 못하다. 최근 많은 구조물 설계자들은 근사 최적화 기법을 이용하여 이와 같은 문제들을 해결하고 있다. 일반적으로 최적실계 문제의 설계변수에 대한 설계영역은 아주 작은 값에서 아주 큰 값으로 범위가 정해진다. 이렇게 넓은 설계영역에서 생성된 시스템 응답 근사식의 정확도는 떨어지게 되며, 이는 근사 최적해에 지배적인 영향을 미친다. 따라서, 본 연구의 목적은 넓은 설계영역에서 정확도가 높은 근사식 생성을 위한 순차 설계영역법 개발에 있다. 순차 설계영역에서의 근사식은 반응표면법을 이용하여 구성하고, 반응표면법에 필요한 실험방법으로는 직교 배열표를 사용한다. 본 연구에서는 순차 설계영역법의 신뢰도 검증을 위하여 3부재 및 10부재 트러스 구조물을 수치예제로 선정한다.
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9.
2001.09
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본 논분은 평판구조물의 동적 시간이력해석을 수행하기 위하여 개발된 사절점 판요소에 대하여 기술하였다. 이 요소는 두꺼운 판에서 발생하는 횡전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도달하였다. 알려진 바와 같이 RM가정을 바탕으로 개발된 판요소가 얇은 판에 적용되면 전단강성 과대현상(,Shear Locking Phenomenon)을 일으키는데 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 가변형도법을 이용한 대체변형도를 자연좌표계에 준하여 명시적으로 유도하였다. 개발된 저차 판요소는 중앙 차분법을 이용한 명시적인 동적 해석 알고리즘에 적용되었으며 이때 판의 대각질량행렬은 특별집중질량법을 사용하여 형성하였다. 개발된 판의 성능은 수치예제를 통하여 평가하고 검증하였다.
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10.
2001.09
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이 연구는 공간 트러스의 비선형 해석을 위한 해석기법의 수치해석적 효율성에 관한 것으로써, 좌굴 이후의 거동 파악이 가능한 복합 호장법을 제안하였다. 복합 호장범은 현 강성변수를 제어변수로 사용하여, 안정구간에서는 선취법이 첨가된 Secant-Newton법을 사용하여, 불안정구간에서는 가속법이 첨가된 호장법을 사용하는 방법이다. 해석기법의 효율성을 비교하기 위하여 제시된 수지예제에 대한 해의 정확성, 수렴성, 계산시간을 기존의 호장법과 비교하였다. 공간 트러스의 기하학적 비선형 해석에 있어서는 이 연구에서 제안된 복합 호장법이 기존의 호장법보다 수치 해석적 효율성이 뛰어난 것을 알 수 있었다.
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11.
2001.09
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이 논문은 연속성을 갖는 탄성지반 위에 놓인 곡선부재의 자유진동에 관한 연구이다. 연속성을 갖는 탄성지반을 Pasternak 지반으로 모형화하여 곡선부재의 자유진동을 지배하는 무차원 상미분방정식을 유도하였다. 상미분방정식에는 회전관성과 전단변형효과를 고려하였다. 곡선부재의 선형은 원호형, 포물선형, 정현형, 타원형의 4가지를 채택하였고, 단부조건으로는 회전-회전, 회전-고정, 고정-고정의 3가지를 채택하였다. 실험실 규모의 실험을 실시하고 본 연구의 결과와 비교하여 연구의 타당성을 검증하였다. 수치해석의 결과로 무차원 고유진동수와 곡선부재의 변수들 사이의 관계를 표 및 그림에 나타내었으며 진동형의 예를 그림에 나타내었다.
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12.
2001.09
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본 연구에서는 균열의 특이성과 불연속성을 Element-Free Galerkin(EFG) 법에 반영하기 위해 특이기저함수를 포함하는 확장항을 기존의 EFG 근사함수에 추가하고 균열면을 가로지르는 형상함수 구성시 불연속함수를 적용한 향상된 EFG 균열해석기법을 제안하였다. 기존의 EFG법이 균열선단주변의 특이응력장을 표현하기 위해 상당한 절점추가를 필요로 하지만 본 연구에서 제안한 기법은 절점의 추가나 해석모형의 수정이 필요 없다. 또한, 기존의 확장근사함수를 사용하는 EFG법이 계방정식의 크기를 상당히 증가시키는데 반해, 개선된 EFG 균열해석기법은 확장근사함수를 적용범위를 국소영역으로 제한하여 계방정식의 크기증가를 최소화하고서도 정도 높은 수치해를 얻었다. 수치예제는 제안된 기법의 향상된 면모와 효율성을 검증하여 준다.
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13.
2001.09
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본 논문에서는 지하수의 영향을 고려하여 발파로 인한 폭발하중에 대한 지하공동구조체의 3차원 동적해석을 수행하였다. 지하공동 주변 암반체는 13.5%의 공극율을 갖는 석회암으로 가정하였으며, 동일한 폭발하중에 대해 주변 암반체의 공극이 완전히 건조한 경우와 이 공극이 완전 포화된 경우로 나누어 해석을 수행하였다. 수치해석결과 지하공동구조체가 포화된 암반체에 위치하는 경우가 건조한 암반체에 위치하는 경우에 비해 속도, 변위, 응력이 모두 크게 발생하였다. 그리고 포화된 암반체의 지하공동구조체 부근에서는 전단파괴의 가능성이 발생함을 확인할 수 있었다.
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14.
2001.09
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본 논문은 등분포 면내응력을 받고 비균질 Pasternak지반에 의해 지지된 장방형판의 진동해석을 다룬 것이다. Winkler 지반계수와 전단지반계수가 고려된 2 변수지반을 Pasternak 지반이라 불리운다. 판의 중앙부분과 가장자리부분의 Winkler 지반계수값을 각각 k₁과 k로 선택하였고 전단지반계수값은 판의 전지역에 대해 일정한 값을 취하였다. 전체 휨강성행렬, 기하강성행렬, 질량 행렬 및 Pasternak 지반의 강성행렬을 조합하고 이 행렬들로 이루어지는 고유값 문제를 푼다. 그 결과 지반강성을 고려할 때 전단지반계수가 무시되면 안된다는 것으로 나타났다.
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