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.

원환균열과 원주균열을 지닌 축대칭 선형 점탄성 중실축과 중공축이 외력을 받을 때 파괴역학 변수로서 응력확대계수, 에너지방출률 그리고 균열개구변위의 수치해를 유한요소해법을 이용하여 구한다. 균열선단에서는 응력의 특이성을 지닌 1/4절점 삼각형 특이요소가 사용된다. 또한 수치해를 비교 검증하기 위해 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 선형파괴역학의 탄성해들로부터 점탄성 이론해가 유도 제시된다. 해석에 사용되는 점탄성 물성은 체적변형은 탄성적이고 전단변형은 표준선형고체처럼 거동한다고 가정한다. 제시된 수치해법과 이론해는 축대칭 점탄성 거동 연구에 중요한 자료가 된다.

본 논문에서는 축대칭 형상의 점탄성 구조물이 정적 하중을 받을 때에 대한 시간영역에서의 유한요소해법의 정식화 과정을 제시한다. 또한, 여러 가지 경계조건을 갖는 점탄성 중공구나 원통 문제들의 변위나 응력 이론해들을 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 유도하고 제시한다. 이때 점탄성 재료는 부피변형이 탄성적이고 전단변형은 3요소로 구성된 표준선형 고체처럼 거동한다고 가정한다. 구대칭, 축대칭 및 평면변형률 유한요소모텔을 이용한 수치결과들을 유도된 이론해들과 비교하여 제시된 유한요소해법과 이론해들의 타당성과 정확성을 보인다.

본 논문에서는 균열을 지닌 축대칭 문제를 해석하기 위하여 시간적분형 운동방정식을 바탕으로 한 유한요소 해법을 제시한다. 유한요소메쉬는 8절점 등매개변수 사변형 요소와 균열선단에서의 1/4절점 삼각형 특이요소로 구성되며, 동적 응력확대계수는 균열면상의 1/4절점의 y방향 변위로부터 구한다. 제시된 해법의 정확성과 타당성을 검증하기 위하여 내부에 원환균열을 지닌 무한 탄성체가 균열면상에서 충격하중을 받을 때의 동적 응력확대계수를 계산하고 타 수치결과와 비교 검토하였다. 응용 예제로서 원환균열과 원주균열을 지닌 중실축과 중공축의 동적 응력확대계수를 균열의 길이와 축의 길이에 따른 영향을 자세히 조사하였다. 균열길이가 커지면 동적 응력확대계수가 커지고, 축의 길이가 길어지면 동적 응력확대계수 곡선의 폭도 함께 증가됨을 확인하였다. 그리고 균열의 위치가 안쪽에 포함될 경우보다는 바깥쪽에 포함될 때 더 큰 동적 응력확대계수가 발생됨을 밝힌다.

준-정적 선형 2차원 열점탄성 문제들의 유한요소해석을 위하여 가상일의 원리를 근거로 하여 새로운 변분공식과 유한요소방정식을 유도한다. 이때 점탄성 재료는 열유동학적으로 단순한 물성을 갖는다. T=T(x)일 경우에 유전적 강성행렬들의 효율적이고 단순화된 계산과정을 소개한다. 몇몇 예제를 해석하고 기존의 발표된 수치결과들과 비교 검토하여 정확성 및 경제성을 입증한다.

유전적분형 물성방정식에 근거한 선형 점탄성문제의 효율적인 수치해석을 위해서 새로운 유한요소해법을 공식화하였다. 각 시간구간에서 변수변화를 선형적으로 가정하고 유전적분의 계산을 매우 효율적으로 처리하였다. 그 결과 과거의 해석법에 비하여 수치정확도 및 경제성에서 큰 향상을 얻었다.