본 논문에서는 케이블 지지구조물의 비선형 정적해석과 동적해석에 사용할 수 있는 개선된 유한요소가 제시되었다. 케이블의 모델화를 위해 등가탄성계수를 사용하고 처짐곡선을 현수선함수로 가정한 케이블요소가 제안되었다. 프레임 부재에 사용되는 안정함수는 수치적으로 안정한 해를 얻기 위하여 수정되었다. 본 논문에서 제안한 요소의 유용성과 효율성을 검토하기 위하여 다양한 검증문제에 대한 수치해석이 수행되었다. 해석결과 본 논문에서 제시한 유한요소는 케이블 지지구조물의 모델화에 매우 유용하고 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 논문에서는 반복하중에 의해 손상을 입은 아스팔트 콘크리트의 점탄성 구성모델에 대한 역학적 접근방법을 제시하였다. 모의변수로 나타낸 탄성-점탄성 일치원리는 아스팔트 콘크리트의 점탄성과 시간의존 손상의 증가를 별도로 평가하도록 적용되었다. 선형-점탄성 파괴역학에 사용되고 있는 미소균열의 증가법칙이 물체내 손상증가를 나타내는데 성공적으로 사용되었다. 응력과 모의변형도로 나타나는 구성방정식은 먼저 변형도조절에 대해 세워졌으며, 응력과 모의변형도를 모의응력과 변형도로 간단하게 대체함으로써 응력조절 구성방정식으로 변형되었다. 모의응력으로 나타낸 변형된 구성방정식은 응력조절모드에서 파괴에 이르는 아스팔트 콘크리트의 모든 역학적 거동을 충분히 예측하고 있다.

본 연구에서는 발파로 인한 폭발하중에 대한 지하공동구조체의 3차원 동적유한요소해석을 수행하였다. 해석과정은 1차원 근원해석과정과 3차원터널해석과정의 2단계로 나누어 수행하였다. 1차원 근원해석에서는 장약공과 그 주변의 자유장을 포함하는 해석으로서 3차원 터널해석을 위한 입력하중의 계산작업을 수행한다. 본 연구에서 수행한 해석방법의 기능은 3차원 동적해석프로그램 MPDAP-3D에 추가되었으며, 향후 발파공법에 의한 지하공동구조체의 건설시 구조체의 안전성을 평가하는데 활용가능할 것으로 예상된다.

본 연구에서는 방사성폐기물의 처분을 위한 지하암반공동의 구조거동을 파악하기 위하여 암반내에 존재하는 불연속면의 영향을 고려하면서 지진하중에 대한 지하암반공동의 구조거동을 검토하고자 한다. 이를 위하여 불연속암반체의 수치해석모델에 대한 비교분석을 수행하였으며, 자하암반공동의 동적구조해석을 위한 합리적인 해석모델을 제시하였다. 그리고 개별요소법을 이용한 불연속암반체의 동적구조해석 프로그램을 사용하여 불연속암반체에 굴착된 가상의 지하공동에 대한 공동구조해석을 수행하였다.

본 연구에서는 평판 구조물의 해석을 위한 개선된 유한요소를 제시하였다. 이 요소는 Mindlin 평판이론에 의하여 수식화되었으며, 'Heterosis'평판요소의 변위장에 비적합변위형을 추가함으로써 유도되었다. 본 연구에서 제시한 평판요소는 요소의 강체운동과 관련된 Zero Eigenvalue만을 갖고 있으므로 Spurious Zero Energy Mode를 보이지 않는다. 대표적인 문제에 대한 수치해석을 해 본 결과 본 연구에서 제시한 평판요소는 우수한 수렴도를 보여 주었으며, 아주 얇은 평판문제에서도 요소의 형상에 관계없이 Shear Locking현상을 극복하였다.