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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 ~ 2023
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
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제17권 4호 (2004년 12월) 12건
1.
2004.12
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본 논문은 에너지소산 제어알고리듬의 제어이득 산정에 관하여 연구하였다. Lyapunov안정성이론에 기초하여 속도 되먹임 포화제어알고리듬, 뱅뱅제어 알고리듬 그리고 에너지게인 제어알고리듬을 제안하였고, 이 알고리듬의 성능을 평가하고 비교하였다. 속도 되먹임 포화제어알고리듬과 에너지게인 제어알고리듬에서는 포화현상을 고려하였고, 뱅뱅제어에서는 경계층을 이용하여 채터링현상을 고려하였다. 수치적인 해석을 통해서 제안된 제어알고리듬이 바람하중에 의해 야기되어지는 구조물의 에너지를 효과적으로 소산시킬 수 있음을 보여주었다.
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2.
2004.12
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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.
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3.
2004.12
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강구조물에 있어서 여러 가지 환경요인에 의해 균열 및 부식 등의 문제가 발생되고 있다. 이는 구조물의 내구성을 저하시키는 요인이 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 용접 보수보강방법을 사용할 수 있다. 이러한 보수용접은 전단 및 용접과 같은 입열 과정을 필연적으로 수반하고 있다. 따라서 이러한 입열과정에 있어서 발생되는 잔류응력 및 변형의 예측제어방지는 구조물의 안전이라는 측면에서 볼 때 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 및 3차원 유한요소 해석을 수행하여 가스전단 및 아크용접에 의해 얻어진 절단 및 용접 잔류응력과 변형을 구하였으며, 2차원 및 3차원 해석기법에 따른 그 값의 정도를 명확히 하였다. 해석기법에 따라 2차원 및 3차원 해석을 수행하여 얻은 절단 및 용접 잔류응련의 분포 및 그 절대치는 유사한 값을 나타내었다.
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4.
2004.12
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팻취 보강된 철근콘크리트 구조물 해석을 위한 p-version 비선형 유한요소 모델이 제시되었다. 이방성 적층평판이론에 기초를 둔 제안된 모델은 Total Lagrangian기법에 기초한 von Karman의 대변형-소변형률 이론과 증분소성이론(incremental theory of plasticity)을 적용하였다. 콘크리트의 경화법칙(hardening rule)과 그에 따른 파괴기준을 고려하고, 단부 계면 층분리 모델(plate-end interfacial debonding model) 즉, 보강판 끝 부분에서의 콘크리트 탈락에 대한 기준으로서 Oehlers Model과 Raoof and Zhang Model을 사용하였다. 콘크리트는 두께 방향으로 층상화기법(layered model)이 이용되며, 철근과 보강판은 환산층(smeared reinforcing layer)으로 계산되도록 하였다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되며, 절점에서의 응력값 산출을 위해 Gauss Lobatto 수치적분법을 사용하였다. 본 연구의 목적은 p-version 유한요소법을 사용하여 RC구조물에 대한 수피해의 정확도 및 모델의 단순성을 높인 수 있도록 하였다. 따라서, 철근과 콘크리트모델에 대한 이론적 근거는 기존의 연구문헌에 근거를 두었으며, 수치해석의 적정성은 팻취 보강된 RC보와 슬래브에 대한 문헌의 실험치 및 해석치와 비교 분석되었다.
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5.
2004.12
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이 연구에서는 교량의 모드자료를 이용한 구조해석모델의 개선에 관하여 연구하였다. 교량의 초기해석모델은 도면 및 현장조사결과를 바탕으로 작성되므로, 시간에 따라 손실된 강성의 영향 및 경계조건 등을 합리적으로 반영하기 어려우며, 따라서 구조물에 대한 정적 혹은 동적실험을 수행하고, 그 결과를 반영하여 해석모델을 개선하는 것이 바람직하다. 이 연구에서는 구조물의 고유주파수 및 모드형상 등의 모드특성을 바탕으로 추계론적 최적화 기법인 유전자 알고리즘을 이용하여 해석모델을 개선하고자 하였다. 임진강교 및 행주대교에 대한 동적실험 자료를 이용하여 교량의 모드특성을 추정하였으며, 추정된 모드특성을 바탕으로 유전자 알고리즘을 이용하여 수치해석모델을 개선하였다. 개선된 모델을 사용하여 해석한 결과, 초기해석모델에 의한 해석결과보다 실험으로 추정한 모드특성에 가까움을 확인하였고, 이로부터 개선모델의 합리성을 검증하였다.
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6.
2004.12
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재료나 핵연료조사시험에서 다공원통형구조물의 모든 구성품에서 감마열 및 fission과 같은 열원이 발생한다. 본 연구는 조사시험중 다공원통형구조물의 열적건전성을 평가하기 위해 온도분포에 대한 일반해를 구하는데 그 목적이 있다. 다공원통형 구조물의 온도해석을 위해 2차원 열전토 방정식을 이용하였다. 유한요소해석은 ANSYS 6.1을 이용하여 수행하였다. 다공원통형 구조물의 온도해석에서 이론해석결과와 유한요소해석결과는 홀의 개수가 3개 이하에서는 온도가 서로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 구조물의 홀 개수가 4개일때, 온도분포해석에 대한 두 결과의 차이가 증가하였다.
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7.
2004.12
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본 논문에서는 깊은 지하 500m에 처분된 가압경수로(PWR) 고준위폐기물 처분용기에 지하수압과 벤토나이트 팽윤압이 가해지는 동안 처분용기에 발생하는 크립변형을 예측하기 위하여 처분용기에 대한 구조해석을 수행하였다. 보통 이러한 크립변형은 처분용기에 추가적인 외력이 작용하지 않더라도 처분용기에 작용하는 압력과 내부의 높은 열에 의하여 발생될 수 있다. 처분용 기내부의 열분포의 복잡성 덴 시간의존성으로 인하여 일단 외부 지하수압 및 팽윤압만 고려하여 크립해석을 수행하였다. 이를 위하여 적당한 크립함수를 사용하였으며, 해석은 1억초 동안 수행하였다. 해석결과 1억초 동안 발생하는 크립 변형률은 매우 작으며 주희 처분용기의 위아래 덮개에 발생함을 알 수 있었다. 그러나 처분용기의 구조강도에 중요한 내부 주철삽입물에는 훨씬 더 작은 미소한 변형률만 발생하여 처분용기에 발생하는 크립변형은 처분용기의 구조적인 안전성에는 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 해석 초기에 처분용기 내에 급격히 응력이 증가하여 최고치에 도달한 후 잠깐동안 이 응력 값을 유지하다가 그 이 후에는 급격히 응력 값이 감소하는 응력이완현상을 보이고 있기 때문에 발생 응력 측면에서도 전혀 처분용기의 구조적인 안전성에 문제가 없음이 확인되었다.
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8.
2004.12
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용접접합부 균열의 파괴역학적 해석을 위해서는 용접중에 발생하는 잔류응력해석과 파괴해석이 병행되어야 한다. 잔류응력이 존재하면 J-적분은 더 이상 적분경고에 관계없이 인정한 값을 갖는 특성을 잃어버리게 된다. 또한 균질한 재료와는 달리 이종재료 계면균열에서는 균열선난에서 Mode I과 Mode II의 파괴거동이 동시에 발생한다. 그러므로 이종강재 용접접합부 균열의 J-적분 해석을 위해서는 이종강재 용접시 발생하는 잔류응력이 존재하는 경우에도 적분경로에 관계없이 일정한 값을 갖는 새로운 J-적분식이 도입되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 J-적분을 수정하여, 이종강재 용접시 발생하는 잔류응력이 존재하는 경우에 경로 독립성을 유지하는 J-적분을 고찰하고, 이를 이용하여 잔류응력과 외력이 동시에 작용하는 균열선단에서의 J-적분을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 자체개발한 탄소성 해석프로그램을 이용하여 이종강재 용접시 잔류응력과 외력에 대한 응력분포를 계산하였으며, 이를 이용하여 잔류응력과 외력의 복합하중에 대한 J-적분을 계산하였다.
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9.
2004.12
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본 논문에서는 이웃한 빌딩의 기초가 서로 상이한 경우, 구조물과 지반의 상호작용에 대한 지진응답해석을 하였다. 세 가지 시스템에 대한 두 가지 모델에 대하여 연구하였다. 첫째 모델의 경우에는 빌딩은 프레임모델로 지반은 그리드모델로 설정하였고, 둘째 모델의 경우에는 구조물과 지반을 평면응력과 평면변형률로 모델화하였다. 또한 변형된 관성모멘트는 지반의 탄성모듈과 함께 구조물의 단면력에 영향을 미치므로 함께 고려되었다. 근사해석으로는 유한요소법과 응답스펙트럼이 적용되었으며 제시된 예를 통하여 안전성을 논증하였다.
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10.
2004.12
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최근 콘크리트 균열선단에서 균열의 발생을 억제하거나 균열 발생시 균열폭을 제어하고 일정부분 하중저항 능력을 향상시킬 목적으로 다양한 형태의 강섬유(Steel Fiber)를 혼입하는 방법이 개발되어 사용되고 있다. 강섬유 보강 철근콘크리트보(SFRC; Steel Fiber Reinforced Concrete)의 복잡한 파괴역학적 성질에 의한 불확실성 통이 내재되어 있다. 본 연구에서는 SFRC보의 불확식성을 고려하는 신뢰성 해석을 수행하였다. 이를 위해 강도 한계상태모형을 제시하였고, 한계상태함수에 포함된 각종 확률변수들에 대한 통계적 특정값을 국내외 관련 문헌을 근거하여 수집, 제시하였다. 향후 추가적인 관련정보가 수집되면 보다 개선된 통계적 특성값을 제공 할 수 있도록 Blayseian Updating 기법을 사용하여 실험결과로부터 불확실성을 개선하는 과정을 제시하였다. 뿐만 아니라 피로신뢰성의 해석을 위해 피로파괴확률식을 제안하고 필요한 통계적 특성 값을 제시하였다.
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11.
2004.12
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본 연구는 동결토의 동결심도 및 매설된 파이프라인의 온도분포를 예측하기 위하여 유효열용량 개념 반영한 수치해석 모델의 개발에 초점이 맞추어져 있다. 이를 위하여 저자는 사용코드인 ANAQUS를 활용하여 파이프라인이 매설된 폐쇄형 시스템의 화강 동결토에 대하여 비정상 열전달 수치해석을 수행하였다. 제안된 수치해석 모델은 Frozen Fringe에서 간극수의 상변화 효과가 반영되었다. 제안된 수치해석 모델과 실내 실험으로부터 얻어진 결과들을 비교함으로써 유효열용량 모델의 적용성을 검증하였다.
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12.
2004.12
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본 연구에서는 부분적 강성 변경이 연속적으로 필요한 경우, 전체 구조물을 재해석하지 않고도 관심을 두고 있는 변위와 부재력을 실시간 응답 수준에서 재계산할 수 있는 "적응형 부구조물화를 이용한 부분 재해석 알고리즘"을 제안한다. PRAS 알고리즘의 핵심 개념은, 1) 대상 구조물을 강성변경부분과 강성고정부분으로 구분하고, 2) 강성고정부분을 강성변경부재들이 연결된 잔류자유도만을 갖는 부구조물로 응축한 후, 3) 강성변경부재들과 강성고정부분 부구조물의 결합으로 전체 구조물을 모델랑함으로써, 최종 평형방정식의 잔류자유도수를 줄이는 데에 있다. 이 때 강성고정부분의 부구조물화 과정에서 본 연구에서 제시하는 또 하나의 알고리즘인 "적응형 부구조물화 알고리즘"을 적용하여 일단 초기 해석이 완료된 후에는 잔류자유도 구성이 달라질 때 다시 부구조물화에 소요되는 계산량을 최소화하였다.
4,000원
