본 논문에서는 한국전통게임에 사용되는 접이식 종이구조물(이하 딱지)의 접이과정을 모델링하고 게임의 승리조건을 만족시키는 충돌조건을 유전알고리즘을 이용하여 산정하는 과정을 서술하였다. 딱지는 A4용지 2장으로 구성되는 것을 가정하였다. 접이과정은 강제경계조건을 부여하여 날개부분을 꼬임의 위치로 변형시키고 강체판의 강제경계조건을 이용하여 딱지를 압착하였다. 이후 복원 력에 의한 완화해석을 수행하여 게임에 사용된 딱지의 형상과 응력상태를 구성하였다. 얻어진 동일한 2개의 딱지 중 타격딱지를 주어 진 충돌위치로 강제변위에 의해서 이동시키고 주어진 충돌속력에 대한 충돌해석으로 게임의 진행과정을 해석하였다. 이 때 승리조건 인 피격딱지의 반전을 일으키는 충돌조건을 산정하기 위하여 유전알고리즘을 이용한 최적화해석을 수행하였다. 이 과정에서 효율적 인 해석을 위하여 충돌해석을 2단계로 나누고 1단계의 해석결과 피격딱지에 반전이 발생할 가능성이 있는 경우에만 2단계해석을 진 행하였다. 1단계 해석에서 유전알고리즘의 적합함수는 피격딱지의 방향코사인이었고 2단계해석에서는 속도의 역수로 하여 전체적 으로는 가장 낮은 충돌속력을 가지는 충돌조건을 찾아내고자 하였다. 해석수행결과 다양한 압착두께에 따른 최적의 충돌조건을 찾아 낼 수 있었다.

In the fluid-structure interaction analysis, the finite element formulation is performed for the wave equation for dynamic fluid pressure, and the dynamic pressure is defined as a degree of freedom at the fluid nodes. Therefore, to connect the fluid to the structure, it is necessary to connect the degree of freedom of fluid dynamic pressure and the degree of freedom of structure displacement through an interface element derived from the relationship between dynamic pressure and displacement. The previously proposed fluid-structure interface elements use conformal finite element meshes in which the fluid and structure match. However, it is challenging to construct conformal meshes when complex models, such as water purification plants and wastewater treatment facilities, are models. Therefore, to increase modeling convenience, a method is required to model the fluid and structure domains by independent finite element meshes and then connect them. In this study, two fluid-structure interface elements, one based on constraints and the other based on the integration of nonsmooth functions, are proposed in nonconformal finite element meshes for structures and fluids, and their accuracy is verified.

본 논문에서는 인장 좌굴 현상을 소개하고 이를 이용한 음의 포아송 효과를 가지는 구조물에 대한 분석을 다룬다. 일반적으로 널리 알려진 좌굴은 압축하중 하에서의 안정성 문제임에 반하여, 인장 좌굴은 인장에 의해 국소적으로 압축력이 생겨 발생하는 좌굴이다. 고전적인 좌굴에 비하여 비교적 최근의 연구이기 때문에 상대적으로 잘 알려지지 않았다. 이에 인장 좌굴 현상을 에너지 관점에서 고 찰하고, 해석을 위하여 비틀림 스프링을 가지는 비선형 트러스 유한요소의 정식화를 수행하였다. 비선형해석을 통해 후좌굴 거동을 분석하고 비틀림 스프링이 주요 인자임을 확인하였다. 이러한 후좌굴 거동은 음의 포아송 비를 가지는 구조물에 적용할 수 있으며, 기 계적 스위치 등의 장치에 적용할 가능성을 보였다. 얻어진 결과들의 정확성 확인을 위하여 해석해와 상용 유한요소해석 결과들과 비 교하여, 개발된 유한요소 모델이 기초 설계에 유용함을 보였다.

본 연구에서는 KBC2022의 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍직각방향 풍하중을 생성하고 생성된 풍직각방향 풍하 중이 작용하는 구조물의 비탄성 동적거동을 해석하는 프로그램을 개발하고자 한다. 풍응답은 일차 모드가 탁월하고 소성화에 의한 진동의 변화는 작고, 풍방향 진동과 풍직각방향 진동은 독립적이며, 비틀림 진동의 영향은 작다고 가정한다. 적용 구조물을 수평방향 의 단자유도 모델로 가정하고, 구조물의 질량을 집중질량으로 치환하여 상부에 작용시킨다. 비탄성 해석을 위한 이력모델은 이선형 모델을 적용한다. 강성비()와 항복점비()를 변수로 비탄성 동적응답을 분석한 결과 강성비가 일정한 경우에 항복점비가 증가할수 록 최대변위비는 감소하다가 최소값을 나타내고 증가하는 것으로 나타났다. 강성비가 0.5이상인 경우 최대변위비가 1이하가 되는 항 복점비가 존재하며, 이는 비탄성 내풍설계시 비탄성 거동을 허용하더라도 탄성설계된 건물보다 최대 변형이 감소함을 나타낸다.

구조물의 안정성 및 이상 징후 판단에 있어 균열의 발생 여부와 진전 정도는 가장 기본적인 조사 항목이다. 본 연구 에서는 일반적인 스마트폰을 통해 균열 이미지를 촬영하고 이로 부터 균열 검출과 크기를 산정하는 균열 분석 시스템을 개발하 였다. 모폴로지 기법을 적용하되 투영변환 및 3차회선 보간, 히스토그램 기반의 명도 입계값 산정 기법을 적용함으로서 이미지 보정과 노이즈 제거 과정을 통한 효과적 균열 검출이 가능하였다. ArUco 마커를 통해 손쉽고 경제적인 균열 크기 산정이 가능 하였으며, 스마트폰 앱과 클라우드 서버 기반의 이원화 분석시스템을 통해 손쉬운 현장 적용성 및 처리 시간 단축, 세부 균열의 추적관리 가능성을 확인하였다. 개발 시스템을 이용한 실내 성능 평가를 수행한 결과, 균열 측정 오차는 0.03㎜ 미만으로 나타 났으며 조건별 다수 측정 결과에서 높은 재현성이 확인되었던바, 개발된 균열 분석 시스템의 정확성 및 현장 적용성을 예상할 수 있었다.

The Ti-6Al-4V lattice structure is widely used in the aerospace industry owing to its high specific strength, specific stiffness, and energy absorption. The quality, performance, and surface roughness of the additively manufactured parts are significantly dependent on various process parameters. Therefore, it is important to study process parameter optimization for relative density and surface roughness control. Here, the part density and surface roughness are examined according to the hatching space, laser power, and scan rotation during laser-powder bed fusion (LPBF), and the optimal process parameters for LPBF are investigated. It has high density and low surface roughness in the specific process parameter ranges of hatching space (0.06–0.12 mm), laser power (225–325 W), and scan rotation (15°). In addition, to investigate the compressive behavior of the lattice structure, a finite element analysis is performed based on the homogenization method. Finite element analysis using the homogenization method indicates that the number of elements decreases from 437,710 to 27 and the analysis time decreases from 3,360 to 9 s. In addition, to verify the reliability of this method, stress–strain data from the compression test and analysis are compared.

PURPOSES : Advancements in science and technology caused by industrialization have led to an increase in particulate matter emissions and, consequently, severity of air pollution. Nitrogen oxide (NOx), which accounts for 58% of road transport pollutants, adversely affects both human health and the environment. A test-bed was constructed to determine NOx removal efficiency at the roadside. TiO2, a material used to reduce particulate matter, was used to remove NOx. It was applied to a vertical concrete structure using the dynamic pressurized penetration TiO2 fixation method, which can be easily applied to vertical concrete structures. This study was conducted to evaluate the NOx removal efficiency of the dynamic pressurized-penetration TiO2 fixation method in a test-bed under real roadside conditions. METHODS : A test-bed was constructed in order to determine the NOx removal efficiency using the dynamic pressurized penetration TiO2 fixation method on the roadside. The dynamic pressurized-penetration TiO2 fixation method was applied by installing a vertical concrete structure. NOx was injected into the test-bed using an exhaust gas generator. By installing a shading screen, the photocatalytic reaction of TiO2 was suppressed to a maximum concentration of 1000 ppb along the roadside. The removal efficiency was evaluated by measuring NOx concentrations. In addition, illuminance was measured using an illuminance meter. RESULTS : From the results of the analysis of the NOx removal efficiency in the test-bed which the dynamic pressurized type TiO2 fixation method was applied to, an average removal efficiency ranging from 18% to 40% was achieved, depending on the illuminance. Similarly, according to the results of the evaluation of the NO removal efficiency, an average of removal efficiency ranging from 20% to 62% was achieved. Thus, the NOx removal efficiency increased when the illuminance was high. CONCLUSIONS : From the results of the experiment conducted, the efficiency of NOx removal per unit volume was obtained according to the illuminance of TiO2 concrete along an actual road. Field applicability of the dynamic pressurized-penetration-type TiO2 fixation method to vertical concrete structures along roads was confirmed.

A timber lattice roof, which has around 30m span, was constructed. In order to figure out the realistic buckling load level, the structural analysis of this roof structure was performed especially by stiffness of connection with various asymmetric snow load. Due to the characteristics of application of snow load, the load combinations of snow should be considered not only global area but also local part so that the critical buckling load could be observed as easy as possible. Geometrical imperfection was simulated to consider inaccurate shape of structure. And then nonlinear analysis were performed. Finally, this paper could investigate that the asymmetric snow load with the lower level stiffness of connection decreased the level of buckling load significantly.

본 연구에서는 동명대학교 조선해양시뮬레이션센터의 Real-time 조종 및 작업 시뮬레이터를 활용한 해양구조물 설치 작업 시뮬 레이션을 통해 대상의 동적 특성 및 물리적 현상을 작업, 조종 사이의 상호 영향과 함께 분석한다. 8개의 계류삭에 의해 계류되는 반잠수 식 시추선의 설치 작업 시뮬레이션이 실제 현장에서의 작업과 유사한 시나리오로 수행되었고, 시추선의 위치 제어를 위한 예인선 4척와 계류삭의 Hook-up 작업을 위한 해양플랜트 지원 선박 1척이 운용되었다. 설치 작업이 수행되는 동안 대상들의 운동과 이동 경로, 계류삭 및 예인줄에 가해지는 장력 등을 실시간으로 확인하였으며, 이를 작업 과정별로 구분하여 분석하였다. 작업과 조종 시뮬레이션이 동시에 수행된 본 연구로부터 특정 환경 외력하에서 설치되는 해양구조물과 이를 위해 운용되는 선박들의 작업 절차에 따른 세부적인 거동 및 작업·조종 간의 상호 영향을 확인하였고, 이는 해상 상태 등을 고려한 해양구조물 설치 작업의 수행 가능 여부를 판단하기 위한 근거로 활용될 수 있음을 제시하였다.

강진은 적절한 내진 설계 기술이 적용되지 않으면 건물 붕괴로 인하여 극심한 피해가 발생할 수 있다. 이를 해결할 수 있는 면진 기술은 구조물과 지반 사이에 베어링 장치를 적용하여 지진 에너지를 흡수하고 건물에 전달되는 진동을 감쇠한 다. 본 연구는 고무 마찰 베어링 장치의 구조물 적용성을 검증하고 지진으로부터 안전성을 확보하기 위하여 고무 마찰 베어링 프레임 구조물에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로써 최대 지붕 가속도와 총 밑면 전단력이 감소되어 내진 성능을 확인하였다. 또한, 최대 층간 변위 및 최대 잔류 층간 변위에 대한 분석 결과로 프레임 구조물을 경제적 복구 수준의 결과를 도 출하여 고무 마찰 베어링 장치의 우수한 내진 성능을 확인하였다.

전산 자원의 발달로 여러 부품들이 결합된 전체 구조물에 대한 해석이 가능해져 해석에 필요한 계산 시간과 데이터의 양이 증가하 였다. 이러한 전체 구조물에는 같은 부품이 반복되어 규칙성을 가지는 경우가 많다. 이러한 반복적인 구조물에 균질화 기법을 적용하 면 효과적인 해석이 가능하다. 상용 프로그램의 일반적인 균질화 모듈에서 단위 구조는 모든 방향으로 반복된다고 가정한다. 하지만 실제 구조물들은 여러 단위 구조가 복잡하게 반복되는 경우가 많아 기존 균질화 기법을 적용하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 복 잡한 반복성을 고려하는 다단계 균질화 기법을 제안한다. 제안된 균질화 기법은 구조물을 여러 영역으로 나누어 균질화를 수행하는 형태로 기존 기법보다 정확한 해석이 가능하다.

This paper proposes a method to evaluate the structural safety of a large wide-width greenhouse structure against wind load caused by a typhoon through a fluid structure interaction analysis technique. The conventional method consisted of roughly estimating the wind load based on the relevant laws and regulations, and determining safety through structural analysis. However, since the wind load changes nonlinearly according to the wind speed distribution and wind direction around the greenhouse and the external shape of the structure, there are many uncertainties in the existing structural safety evaluation method, and it is difficult to accurately determine the design margin. In this study, a systematic method was developed to accurately calculate the wind load acting on a greenhouse structure and evaluate structural safety by considering the characteristics of wind through a fluid structure interaction analysis using coupled computational fluid dynamics and computational structural mechanics. Using the proposed method, it is possible to significantly reduce the manufacturing cost because it is possible to obtain an optimal design that reduces the over-conservative design margin while securing the structural strength of the greenhouse.

A new clamped mechanical splice system was proposed to develop structural performance and constructability for precast concrete connections. The proposed mechanical splice resists external loading immediately after the engagement. The mechanical splices applicable for both large-scale rebars for plants and small-scale rebars for buildings were developed with the same design concept. Quasi-static lateral cyclic loading tests were conducted with reinforced and precast concrete members to verify the seismic performance. Also, shaking table tests with three types of seismic wave excitation, 1) random wave with white noise, 2) the 2016 Gyeongju earthquake, and 3) the 1999 Chi-Chi earthquake, were conducted to confirm the dynamic performance. All tests were performed with real-scale concrete specimens. Sensors measured the lateral load, acceleration, displacement, crack pattern, and secant system stiffness, and energy dissipation was determined by lateral load-displacement relation. As a result, the precast specimen provided the emulative performance with RC. In the shaking table tests, PC frames’ maximum acceleration and displacement response were amplified 1.57 - 2.85 and 2.20 - 2.92 times compared to the ground motions. The precast specimens utilizing clamped mechanical splice showed ductile behavior with energy dissipation capacity against strong motion earthquakes.

Considering the non-linear behavior of structure and soil when evaluating a nuclear power plant's seismic safety under a beyond-design basis earthquake is essential. In order to obtain the nonlinear response of a nuclear power plant structure, a time-domain SSI analysis method that considers the nonlinearity of soil and structure and the nonlinear Soil-Structure Interaction (SSI) effect is necessary. The Boundary Reaction Method (BRM) is a time-domain SSI analysis method. The BRM can be applied effectively with a Perfectly Matched Layer (PML), which is an effective energy absorbing boundary condition. The BRM has a characteristic that the magnitude of the response in far-field soil increases as the boundary interface of the effective seismic load moves outward. In addition, the PML has poor absorption performance of low-frequency waves. For this reason, the accuracy of the low-frequency response may be degraded when analyzing the combination of the BRM and the PML. In this study, the accuracy of the analysis response was improved by adjusting the PML input parameters to improve this problem. The accuracy of the response was evaluated by using the analysis response using KIESSI-3D, a frequency domain SSI analysis program, as a reference solution. As a result of the analysis applying the optimal PML parameter, the average error rate of the acceleration response spectrum for 9 degrees of freedom of the structure was 3.40%, which was highly similar to the reference result. In addition, time-domain nonlinear SSI analysis was performed with the soil's nonlinearity to show this study's applicability. As a result of nonlinear SSI analysis, plastic deformation was concentrated in the soil around the foundation. The analysis results found that the analysis method combining BRM and PML can be effectively applied to the seismic response analysis of nuclear power plant structures.

Welding is a representative processing technology applied in many industrial sites due to its quality and convenience. In particular, fiber laser welding can be welded at a faster speed compared to arc welding, and there is an advantage in welding distortion, which is the most significant disadvantage of welding. In this study, the weldable thickness was predicted, and the optimal welding angle was estimated using simulations during the welding of the T-shape structure. The multi-layer heat source model proposed in the previous author's study was used, and the study was conducted using the proposed welding heat source under specific conditions of 4kw and 1.0m/min. As a result, it was predicted that high-quality welding would be possible when the thickness was 3mm or 4mm, and it was also confirmed that welding should be performed at an angle of 82.5° or more when welding a 3mm thick structure. As a follow-up study, we plan to build a welding heat source model under various conditions and conduct a study to derive welding conditions at various thicknesses.