High-speed electronic digital computers have enabled engineers to employ various numerical discretization techniques for solutions of complex problems. The Finite Element Method is one of the such technique. The Finite Element Method is one of the numerical analysis based on the concepts of fundamental mathematical approximation. Three dimensional plate structures used often in partition of ship, box girder and frame are analyzed by Finite Element Method. In design of structures, the static deflections, stress concentrations and dynamic deflections must be considered. However, these problem belong to geometrically nonlinear mechanical structure analysis. The analysis of each element is independent, but coupling occurs in assembly process of elements. So, to overcome such a difficulty the shell theory which includes transformation matrix and a fictitious rotational stiffness is taken into account. Also, the Mindlin's theory which is considered the effect of shear deformation is used. The Mindlin's theory is based on assumption that the normal to the midsurface before deformation is "not necessarily normal to the midsurface after deformation", and is more powerful than Kirchoff's theory in thick plate analysis. To ensure that a small number of element can represent a relatively complex form of the type which is liable to occur in real, rather than in academic problem, eight-node quadratic isoparametric elements are used. are used.

막구조의 초기형상을 결정하기 위하여 막요소의 기하학적 비선형을 고려한 평형방정식을 유도하고, 등장력곡면(equally stressed surface)을 결정하기 위한 알고리즘을 정식화한다. 막구조는 대변형에 의한 기하학적 비선형성을 포함하고, 막구조의 특성상 초기장력에 의한 초기변형을 고려해야 하므로, 본 논문에서는 막구조와 같은 인장구조물의 비선형 수치해석을 수행하기 위한 해석기법으로써, 동적이완법(Dynamic Relaxation Method)에 대한 해석알고리즘을 적용하고, 이 방법에 의해 수행한 해석결과를 검토함으로써 막구조 해석에 적용 가능한 수치해석기법을 제시하고, 수치해석에 대한 예를 통해 본 해석법의 타당성을 검증한다.

This paper described the dynamic characteristics of 20-story apartment buildings from the results of full-scale measurements and analysis. The natural frequencies and mode shapes are quantified by measuring and analyzing ambient vibrations of the structure and compared with the results from dynamic analysis. Comparison with computed mode shapes and frequencies shows good agreement with the experimental results. It proved that it is important to estimate coupling beam and soil parameters through a comparison of the measured results with calculated results.

불연속적 거동이 탁월한 벽식 프리캐스트 구조물을 해석하기 위한 방법으로 유한요소법과 강체요소법 등이 있으나, 이들 해석법은 접합부의 거동을 정확히 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 패널은 강체적 거동을 하고, 판널과 판널 사이의 접합부는 고체적 거동을 가정하는 강체-고체 복합모델(Coupled Model by Rigid and Solid bodies)에 의한 해석법을 제안하며, 간단한 모델의 예를 통해 검증하였다.

일반적으로 응답스펙트럼 해석법은 지지해석에 널리 쓰이고 있지만 동적하중에 의한 구조물의 진동해석은 주로 시간이력해석에 의존한다. 그러나 시간이력해석법은 응답스펙트럼 해석법에 비하여 복잡하며 어렵고 또한 시간이 많이 소요된다 따라서본 논문에서는 응답스펙트럼 해석법을 이용하여 구조물의 연직 최대 응답을 예상하는 방법을 연구하였다 이를 위하여 우선 지지해석에서 응답스펙트럼 해석법과 시간이력해석법에 의하여 구조물의 최대응답을 구하여 비교하였으며 동적하중에 대한 응답스펙트럼 해석을 수행하는 과정을 나타내었다. 마지막으로 제안된 방법과 시간이력해석에 의한 결과를 비교하였다.

보강된 판 및 쉘구조의 안정성 및 후좌굴을 포함하는 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위하여, total Lagrangian formulation에 근거한 연속체의 증분평형방정식으로부터 변형된 쉘요소인 유한요소이론을 제시하였다. 쉘구조의 곡률이 불연속적으로 변하거나 쉘부재들이 유한한 각도로 만나는 보강된 판 및 쉘구조의 비선형 해석이 가능하도록 주부재와 보강재 간의 연결점에 대한 일반적인 변환관계를 제시하였으며 좌굴해석 및 기하학적 비선형해석의 경우에 해의 정확성 및 수렴성을 개선시키기 위하여 접선강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켰다. 또한, shear locking 현상을 극복하기 위하여 감차적분을 적용하였고 쉘구조의 좌굴해석에서는 power method를 적용하여 해석의 효율을 높였으며, 후좌굴해석에서는 변위 및 하중증분법을 적절히 결합시켜 보강된 쉘구조의 후좌굴 거동추적이 용이하였다. 또한, 입력자료를 손쉽게 준비하고 좌굴모드 및 후좌굴거동을 효율적으로 분석하기 위하여 전, 후 처리 프로그램을 개발하였고 다양한 해석예제를 통하여 다른 문헌의 해석결과를 비교함으로써 본 연구에서 개발된 유한요소 해석프로그램의 타당성 및 정확성을 입증하였다.

본 논문에서는 축대칭 쉘 구조물에서 자오방향과 주변방향의 프리스트레스하중이 작용될 경우에 대한 수학적 모델링을 구하였고 이에 대한 프로그램화를 통하여 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 이때 기하학적으로 축대칭인 구조믈의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 쉘을 링요소로 모델링하였으며 기하학적 비선형관계식에 의하여 동적 모형식을 유도하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개정도의 링요소로 모델링하였으며 기하학적 비선형관계식에 의하여 동적 모혀식을 유도하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개정도의 링요소로 모델링한 경우 에서도 정해와 근접한 해를 얻을 수 있어더 또한 지진하중에 대한 반경방향의 처짐을 해석한 결과 동일 한 크기의 프리스트레스하중이 작용될 때 자오방향의 프리스트레스하중이 작용될경우가 다소 큰 처짐값을 나타내었다 본 연구를 통하여 개발된 모델은 지진하중 하에서의 축대칭 구조물에 대하여 3차원 구조해석을 실시하지 않아도 정해에 근접한 해석결과를 얻을 수있어 설계실무에 크게 활용될수 있을 것이다.

현재 제주도 서귀포시 제주감귤연구소에서 개발중인 내풍형 2중 아치 비닐하우스에 풍하중을 재하하여 탄성수치해석을 시도한 결과, 풍동실험에 의하면 파풍망의 효과는 풍속이 5∼25m/s 일 때 파풍망을 통과한 유출속도가 86∼98%까지 감소하여 매우 효과적임을 알 수 있었다. 본 연구에서는 일반적으로 사용하고 있는 파이프를 지반에 고정시키는 경계조건을 주지 않고 설치한 피라미드형 콘크리트 지지대의 사하중을 지점에 재하하여 경계조건을 준 결과, 하우스가 풍하중의 양력에 의하여 위로 들리는 거동을 나타내고 있었다. 이러한 거동은 현장에서 목격되는 파괴형상이 기초 전체가 인발되고 파이프가 콘크리트 기초로부터 인발됨으로써 야기되는 파괴요인이 된다. 본 연구에서 재하한 45m/s의 풍하중은 재현기간이 100년에 대한 값으로 반영구적인 구조물에 기준으로 비닐하우스의 내구수명이 상대적으로 짧으므로 이 풍하중을 감소시켜서 설계할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 지붕아치가 연결되는 Y-형 접속장치를 내부힌지로 모델링한 것을 제외하고는 모든 연결을 고정연결로 보아 해석하였다.

본 연구에서는 자동차엔진 및 트랜스미션 성능시험을 위한 다이나모 베드구조물을 분석하고 설계하였다. 해석상에 고려된 베드구조물은 형강 구조물, 보강된 박스구조물 그리고 블록구조물로 제작되었으며, 시험을 위한 엔진 및 트랜스미션은 베드상판에 장착된다. 엔진구동시 회전에 의한 진동이 발생된다. 공진을 피하기 위해 베드구조는 충분한 구조적 일체성을 가져야 한다. 본 연구에서는 베드 구조물의 응력, 변위 그리고 자유진동해석이 ANSYS Code를 이용한 유한요소해석이 수행되었다. 형강 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 23.2MPa에서 90.3MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.25에서 0.92까지 나타났다. 박스 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 0.028MPa에서 0.259MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.031에서 0.413까지 나타났다. 그리고 박스구조형 베드 구조물에서 최대 처짐은 0.92MPa에서 2.15MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 1.1에서 2.7까지 나타났다. 모든 구조물이 응력과 처짐 값에서 매우 안정적인 범위 내에서 발생됨을 볼 수 있었다. 구조진동해석에서 형강 베드구조물의 고유진동수는 112.03에서 141.66까지의 범위에 발생되었다. 박스 구조형 베드구조물에서의 고유진동수는 396.93에서 755.11까지의 범위에서 발생되었다. 마지막으로 블록구조형 베드구조물에서는 266.51에서 244.67까지의 고유진동수를 찾을 수 있었다. 모든 구조물에서 베드구조물의 무게증가에 따른 기본진동수는 증가된다. 베드시스템의 지지기초시스템은 2자유도계 시스템으로 설계되었으며, 다양한 질량변화 및 스프링상수 변화에 따른 진동해석을 수행하였다. 질량비가 증가될수록 고유진동수는 크게 감소되며, 스프링상수가 증가될수록 고유진동수는 감소된다. 것이 4.8%였다. 그러나 두 선충의 동시 감염은 관찰되지 않았다. 그리고 S. carpocapsae All과 곤충병원성 곰팡이인 Beauveria brongniartii를 동시 또는 곰팡이를 먼저 처리했을 때는 곰팡이 12시간 전 처리부터 선충과 곰팡이의 동시 감염이 관찰되었고, H. bacteriophora NC 1는 곰팡이 6시간 전 처리부터 동시 감염이 관찰되었다. 선충에 의한 감염과, 곰팡이에 의한 감염, 선충과 곰팡이 동시 감염은 곰팡이 48시간 전 처리부터 관찰되었다. 그러나 유충 증식수는 선충 단독 감염보다 동시 감염충에서 현저히 떨어졌다.N 수준에서 1991년 엽질소 함유량은 1990년에 비해 20% 증가하였으며, high-N 수준에서는 1991년의 엽조직 질소함유량이 1990년 보다 8% 증가한 것으로 나타났다. 따라서, 잔디조성후 경과기간에 따라 연간 시비량을 조절할 필요가 있으며, 특히 새로 조성된 잔디밭과 조성된 지 어느 정도 지난 기존 잔디밭간에 차별화된 관리프로그램이 필요한 것으로 판단되었다. 잔디관리에서 답압이 가중되는 정도에 따라 지역별로 장기간 차별화된 관리 접근을 해야하고, 정기적으로 토양 및 엽분석을 실시해서 시비프로그램에 활용하는 것이 필요하다 하겠다. 본 연구결과 나타난 잔디관리 요인간 상호작용효과는 잔디관리시 여러 가지 관리방법에 따른 효과를 입체적으로 분석해서 해당 골프장 현실에 적합한 통합적인 잔디관리(integrated turfgrass management)의 필요성을 제시한다고 할 수 있겠으며, 또한 답압가중 정도에 따른 잔디관리요인간의 반응효과차이는 향후 무답압 지역에서 실시된 연구결과를 답압을 받고 있는 경기장 및 골프장 등의 잔디밭에 적용할 경우에는 주의깊게 데이터 활용을 해야 되리라고 사료되었다.-

It is main objective of this approach to present a method to analyse stochastic design sensitivity for problems of structural dynamics with randomness in design parameters. A combination of the adjoint variable approach and the second oder perturbation method is used in the finite element approach. An alternative form of the constant functional that holds for all times is introduced to consider the time response of dynamic sensitivity. The terminal problem of the adjoint system is solved using equivalent homogeneous equations excited by initial velocities. The numerical procedures are shown to be much more efficient when based on the fold superposition method : the generalized co-ordinates are normalized and the correlated random variables are transformed to uncorrelated variables, where as the secularities are eliminated by the fast Fourier transform of complex valued sequences. Numerical algorithms have been worked out and proved to be accurate and efficient : they codes whose element derivative matrices can be explicitly generated. The numerical results of two cases - 2-dimensional portal frame and 3/4-cylindrical shell structure - for the deterministic and stochastic sensitivity analysis illustrates in this paper.

본 논문은 바닥판을 고려한 3차원 골조 구조물의 효율적인 연직 진동 해석법을 제안한다. 바닥판의 영향을 고려하면 구조물의 진동해석을 좀더 정확히 수행할 수 있는 반면, 면요소의 사용에 따른 많은 자유도의 사용으로 많은 해석시간과 기억용량이 필요하게 된다. 따라서, 행렬응축기법을 사용하여 적절한 요소분할 및 주자유도 선택 기법을 제안하였으며, 대형요소를 사용하여 정확화된 일반적인 건물의 동적해석에 적용하여 입력 데이터의 작성을 간단히 하고 동적해석을 빠르고 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있는 기법에 대하여 연구하였다.

본 논문은 변위제약모드를 갖는 트러스구조물의 형태해석을 목적으로 하였으며, 이를 위하여 해의 존재조건과 무어-펜로즈(Moore-Penrose) 일반역행렬을 이용하였다. 또한, 수치해석과정에서의 변위제약모드로는 호몰로지변형(homologous deformation)을 고려하여 해석하였고, 다음으로 다양한 변위제약모드와 절점에 작용하는 하중비를 만족하는 구조물의 형태를 구하였다. 본 논문에서의 형태해석문제는 지정된 변위를 만족하는 구조물의 형태를 찾는 일종의 역문제(inverse problem)로서 일반적인 구조해석과정과는 반대되는 입장에서 접근하였다. 또한, 본 논문에서는 수치해석과정에서 근사해의 정도를 향상시키기 위하여 뉴튼-랩슨법을 사용하였고, 수치해석예제로서 부재의 배열형태에 따라 3가지모델을 선택하였으며, 이들 모델을 통하여 적용한 해석기법의 정확성과 효율성을 검증하였다.

전단변형 효과를 무시하는 경우에 보존력을 받는 박벽공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 일반이론을 유도한다. 이를 위하여 비대칭 박벽단면의 임의점을 통과하는 부재축과 이와 직각을 이루는 두 개의 좌표축을 도입하여 직각좌표계를 정의하고, 이 좌표축을 기준으로 semitangential 회전의 2차항을 고려하는 변위장을 도입하여 연속체에 대한 가상일의 원리로 부터 운동에너지, 탄성변형에너지, 그리고 초기응력에 의한 포텐셜에너지를 유도한다. 이를 이용하여 선형분포하중을 받는 박벽공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 운동방정식을 제시한다. 3차 Hermitian 다항식을 변위파라미터의 형상함수로 사용하여 박벽공간뼈대부재의 질량, 탄성강성 및 기하학적 강성행렬을 산정할 뿐만 아니라, 임의의 위치에 작용하는 분포하중에 대한 하중보정강성행렬(load-correction stiffness matrix)을 제시한다. 본 이론 및 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치해석을 수행하고 문헌의 결과와 비교하여 정당성을 입증한다.

점토 지반 위에 상부 구조물이 축조되면 지반의 성질, 하중의 종류와 크기 등에 따라 즉각적인 침하가 생기고 어떤 형태의 접지압 분포가 이루어진다. 그러나 이후 시간의 경과와 더불어 2차적인 압밀침하가 추가되면 상부구조의 휨 강성 때문에 이 2차적인 추가 곡률에 대한 저항이 있다. 따라서 접지압 분포에 변화가 있게 되고 이 접지압 분포의 변화 때문에 압밀침하가 달라지며 압밀침하가 달라지면 다시 접지압 분포에 변화가 있게 되고 다시 압밀침하가 변하는 등의 하부지반과 상부구조와의 상호작용을 압밀침하가 끝날 때까지 계속하므로 지반 압밀 문제를 선형적으로 규명할 수 없다. 이 연구에서는 유한요소법으로 이 비선형 상호작용 문제의 근사적인 해석법을 시도하고 있다.

구속된 ?(restrained warping)효과를 고려하는 박벽 공간뼈대구조의 횡후좌굴거동을 조사하기 위하여 기하학적 비선형 유한요소이론 및 해석법을 제시한다. 가상일의 원리를 이용하여 대변형효과를 고려한 3차원 연속체의 평형방정식으로부터, 구속된 ?효과를 고려하고 유한한 회전각의 2차항의 효과를 포함하는 변위장을 도입하여 초기응력을 받는 박벽 공간뼈대요소의 증분평형방정식을 유도한다. 박벽 공간뼈대구조를 유한요소로 나누고 변위장을 요소변위에 관한 Hermitian 다항식으로 나타내어 이를 평형방정식에 대입함으로써 접선강도행렬을 유도한다. 또한 updated Lagrangian formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다. 박벽 공간뼈대구조의 횡-비틂좌굴 및 후좌굴 거동에 대한 예제들을 통하여 본 연구에 대한 해석결과와 문헌의 결과를 비교 검토함으로써 본 연구에서 제시된 이론 및 해석방법의 정당성을 입증한다.

본 논문에서는 충격이나 폭발하중에 의해 발생되는 응력파와 균열의 상호작용을 수치적으로 계산하였다. 수치해법으로는 응력파의 물리적 특징을 잘 재현시켜주는 Bicharacteristic Method가 사용되었다. 충격하중에 대한 동적응력확대계수 KI(t)가 수치해석적으로 시뮬레이션된 코오스틱곡선에 의해 계산되었으며, Kalthoff의 실험에 의해 얻어진 결과와 잘 일치함을 보여주었다. 또한 균열 주변에 구멍이 존재하는 경우에 응력파가 구멍의 효과에 의해 균열의 응력확대계수에 미치는 영향을 조사하였으며 실험과 비교하여 만족할만한 결과를 얻었다.

본 연구에서는 현재 자동차구조에 사용되고 있는 점용접 보강 리어사이드 프레임, 비보강 리어사이드 프레임 및 레이저 용접을 이용한 이종두께 리어사이드 프레임의 응력, 좌굴 및 진동해석이 수행되었다. 응력 및 진동해석의 경계조건은 양단고정이며, 좌굴해석시에는 단순지지 경계조건을 사용하였다. 구조해석에는 ANSYS 5.0 Code를 사용하였다. 점용접된 리어사이드 프레임의 최대응력은 메인프레임에서 발생하였으며, 그값은 80.9MPa이다. 이때의 최대변형률은 501.mu.이다. 이종두께 레이저 용접된 리어사이드 프레임은 두께가 1.8mm일 때 점용접 보강 리어사이드 프레임의 최대응력과 같아진다. 따라서 동일등가 응력을 기준으로 할 때 레이저 용접을 이용하면 중량을 17.2% 줄일 수 있다. 양단 단순지지된 보강 점용접 리어사이드 프레임의 좌굴하중은 52.54kN이다. 이때 동일한 좌굴하중을 갖는 이종두께 레이저 프레임의 두께는 1.9mm이다. 따라서 중량을 15% 감소시킬 수 있다. 보강된 점용접 리어사이드 프레임의 고유진동수는 163.6Hz로 굽힘모드이며, 이종두께 레이저 용접 리어사이드 프레임의 고유진동수는 179.8Hz이다.

본 연구에서는 지하암반구조물의 구조해석시 불연속암반체의 물성변이를 고려할 수 있는 확률론적해석기범을 개발하였다. 수치해석적 접근은 몬테칼로모사기법의 단점을 보완한 LHS기법을 사용하였고, 불연속변의 영향은 단층,벽개 등과 같이 불연속성이 뚜렷한 지역에서 적용성이 높은 절리유한요소모델을 사용하였다. 재료특성에 대한 확률변수는 불연속변의 수직강성과 전단상성을 다확률변수로 사용하였으며, 이들은 확률공간에 정규분포를 갖는 경우에 대하여 고려하였다. 본 연구에서 개발된 수치해석프로그램은 검증예제를 통하여 타당성을 확인하였으며, 가상의 불연속면군의 존재하는 지하원형공동에 대한 해석을 통하여 프로그램의 적용성을 확인하였다.

터널 등과 같은 지하구조계를 유한요소법 등의 수치적 방법으로 해석할 경우 인위적인 경제에서 파의 반사가 발생하게 되어 실제 결과의 큰 차이를 발생시킨다. 따라서 동역학적 하중을 받는 지하구조계는 실질적인 반무한 구조계로 고려되어야 한다. 특히 지하구조계는 실제 다층구조로 구성되어 있으므로 이러한 다층문제를 고려할 수 있어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 외부영역 경제적문제로 해석하기 위한 동적 수치기본해를 개발하였다. 주파수영역의 정적인 경우에 대한 엄밀 적분해와 Bessel 함수의 점근식을 이용한 적분을 통해 축대치문제를 2차원 문제로 보다 쉽게 적용할 수 있도록 하였다. 이와 같이 개발된 동적 수치기본해를 경제 적분 방정식에 적용하여 해석한 결과와 기존 해석결과와의 비교를 통해 그 효율성을 입증하였다. 또한 다층지반내 지하구조물에 대해 지반매체의 각 물성 및 공동의 깊이에 따른 민감도분석을 수해하여 지하구조계의 동적 거동특성 파악의 적용성을 다루었다.