본 논문은 구조물의 미시적 측면에서 유효평균탄성계수를 결정하기 위한 균질화기법인 점근적 방법을 적용하였고, 탄성값을 조사하기 위하여 유한요소법으로 정식화하였다. 수치 예로서 물성치가 각기 다른 등방성 재료를 적층한 부재의 임의 단면에서 단위요소를 해석영역으로 설정하고 산출된 탄성계수를 기존의 해석방법으로부터 산출된 값과 비교하였다. 균질화기법으로 산출된 탄성계수는 과소평가되어 나타나며, 이는 해석영역을 유한요소정식화하는 과정에서 수정항만큼 차이가 난다는 것을 증명하였다. 기존 해석방법으로는 복합재료의 탄성계수가 단순히 재료의 산술적 평균값으로 계산되는 것과는 달리, 미시적으로 복합재 단위요소의 반복성을 고려함으로써 제안된 해석방법이 보다 유용하다는 것을 보여 주었다.

양단이 단순지지 상태이고, 정현상으로 taper진 부재의 두 고유치(탄성임계하중과 횡방향 고유진동수)를 유한요소법으로 산정하였다. 그 결과로 얻어진 고유치의 계수들을 실무에 종사하는 구조 기술자들이 쉽게 이용할 수 있도록 각각의 경우에 대하여 간단한 대수 방정식으로 표시하였다. 유한요소법으로 구한 고유치 계수값과 대수 방정식에 의한 추정 계수값들의 상관계수는 어느 경우에나 거의 단위치(1)에 가까운 값으로 대수 방정식의 정당성을 뒷받침 하였다. 횡방향 진동수에 미치는 압축하중의 영향도 검토하였다. 이를 위하여 부재에 작용하는 축방향력을 차례로 증가시키면서 여기에 대응하는 진동수를 산정하였다. 그 결과 압축하중비 (P/Pcr)와 진동수 비의 제곱 ((ω/ω0)²)의 합은 어느 경우에나 거의 단위치(1)로 나타났다.

유한요소법의 강의와 학습을 지원하는 컴퓨터 기반 교육시스템(computer-based training system)을 개발하였다. 이 시스템은 유한요소해석을 요소 모델링에서부터, 최종결과의 계산에 이르기까지 여러 개념과 과정을 가시화하고, 사용자가 직접 상호작용 적으로 실습하고, 해석과정에 개입하여 모의 조작(simulation)하며, 그 반응을 관찰할 수 있는 여러 기능을 갖추고 있다. 이 시스템을 이용하여 실제적인 유한요소해석을 실행 할 수 있다. 따라서 이 시스템을 유한요소법의 보조 교육 재료로 활용할 뿐만 아니라 실제적인 유한요소해석 소프트웨어로 병용함으로써 유한요소법의 교육과 학습의 효과를 높일 수 있다.

복합 적층 판과 보강 재를 설치한 보강된 복합 적층 패널의 좌굴을 고려한 설계에서, 좌굴이 항상 구조물의 최종 파손을 의미하는 것은 아니므로 이들의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 대한 정확한 이해와 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유한요소 법을 이용하여 적층 메커니즘과 섬유 배향각, 적층 순서 등이 복합 적층 판과 보강된 복합 적층 패널의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 미치는 영향을 체계적으로 해석하였고, 각 변수에 따른 좌굴 및 좌굴 후 거동 특성을 분석하였다.

줄눈콘크리트포장의 줄눈은 슬래브의 온도나 습도변화에 의한 구속변형에 의해 슬래브 내부에 종방향 균열이나 횡방향 균열이 발생하는 것을 제어할 목적으로 설치한다. 이러한 줄눈은 줄눈부에서의 불연속성의 원인이 되어 두 슬래브 사이의 하중전달기능을 감소시키며, 상대적으로 취약함을 지녔기 때문에 손상을 유발시킬 수 있는 가능성을 지니고 있다. 따라서, 줄눈콘크리트포장 줄눈부 손상유형 및 정도에 대한 객관적이고 과학적인 평가가 이루어져야 합리적이고 경제적인 보수방법을 결정할 수 있다. 본 연구는 콘크리트포장 해석프로그램인 ILLI-SLAB를 이용하여 줄눈 평가시스템을 개발하고 이를 FWD 시험결과에 이용하여 줄눈콘크리트포장의 상태를 평가하고자 하였다. 이를 위해 먼저 줄눈부에 영향을 줄 수 있는 변수를 선정하고, ILLI-SLAB를 사용하여 민감도 분석을 실시하여 줄눈부에 영향을 크게 미치는 변수를 찾았다. 이러한 변수들을 분석해 줄눈부의 하중전달효과 및 표면 처짐의 관계를 나타내어, 현장에서 FWD를 실시하여 얻은 하중전달효과와 재하위치의 표면 처짐값을 이용해 줄눈콘크리트포장을 평가하였다. 그 결과 노상지지력 계수(K)와 다웰/콘크리트 상호관계 계수(G) 두 변수가 가장 크게 영향을 미침을 알 수 있었으며, 그 임계값은 각각 300 poi와 500,000 lbs/in.임을 알 수 있었다. 이 두 변수와 현장 FWD 시험을 이용하여 줄눈콘크리트포장의 평가시스템을 개발하였으며, 실제 중부고속도로에서 실시한 FWD 측정치를 이용해 평가한 결과 한 개의 줄눈부만이 다웰/콘크리트 상호관계 계수가 임계값보다 낮고, 대부분 줄눈부의 두 인자값이 임계값 이상으로 콘크리트포장 줄눈부가 양호함을 알 수 있었다.

줄눈콘크리트포장의 줄눈은 슬래브의 온도나 습도변화에 의한 구속변형에 의해 슬래브 내부에 종방향 균열이나 횡방향 균열이 발생하는 것을 제어할 목적으로 설치한다. 이러한 줄눈은 줄눈부에서의 불연속성의 원인이 되어 두 슬래브 사이의 하중전달기능을 감소시키며, 상대적으로 취약함을 지녔기 때문에 손상을 유발시킬 수 있는 가능성을 지니고 있다. 따라서, 줄눈콘크리트포장 줄눈부 손상유형 및 정도에 대한 객관적이고 과학적인 평가가 이루어져야 합리적이고 경제적인 보수방법을 결정할 수 있다. 본 연구는 콘크리트포장 해석프로그램인 ILLI-SLAB를 이용하여 줄눈 평가시스템을 개발하고 이를 FWD 시험결과에 이용하여 줄눈콘크리트포장의 상태를 평가하고자 하였다. 이를 위해 먼저 줄눈부에 영향을 줄 수 있는 변수를 선정하고, ILLI-SLAB를 사용하여 민감도 분석을 실시하여 줄눈부에 영향을 크게 미치는 변수를 찾았다. 이러한 변수들을 분석해 줄눈부의 하중전달효과 및 표면 처짐의 관계를 나타내어, 현장에서 FWD를 실시하여 얻은 하중전달효과와 재하위치의 표면 처짐값을 이용해 줄눈콘크리트포장을 평가하였다. 그 결과 노상지지력 계수(K)와 다웰/콘크리트 상호관계 계수(G) 두 변수가 가장 크게 영향을 미침을 알 수 있었으며, 그 임계값은 각각 300 poi와 500,000 lbs/in.임을 알 수 있었다. 이 두 변수와 현장 FWD 시험을 이용하여 줄눈콘크리트포장의 평가시스템을 개발하였으며, 실제 중부고속도로에서 실시한 FWD 측정치를 이용해 평가한 결과 한 개의 줄눈부만이 다웰/콘크리트 상호관계 계수가 임계값보다 낮고, 대부분 줄눈부의 두 인자값이 임계값 이상으로 콘크리트포장 줄눈부가 양호함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 철근콘크리트기둥과 철골보로 이루어진 혼합구조 접합부의 해석에 대한 유한 유소법을 이용한 해석 모델 방법을 제시하였다. 혼합구조 접합부에서 콘크리트와 강판이 접하는 접촉면은 두 접촉면 사이를 부착과 마찰의 개념으로 표현할 수 있는 주-종속 접촉 알고리즘(master-slave contact algorithm)을 이용하여 모델링하였다. 그리고, 휨응력의 지배를 받는 강관에는 비적합 모드 요소를 사용하였다. 본 연구에서의 혼합구조 특징은 보에서 기둥으로 힘의 전달을 원활히 하기 위하여 다이아프램이 사용되었고, 이러한 혼합구조 접합부 모델링 방법에 대한 타당성을 알아보기 위하여 3차원 비선형 해석을 행하여 실험결과와 비교한 결과 잘 일치하는 결과를 얻었다.

추계론적 해석은 구조계 내의 해석인수에 존재하는 공간적 또는 시간적 임의성이 구조계 반응에 미치는 영향에 대한 고찰을 목적으로 한다. 확률장은 구족계 내에서 특정한 확률분포를 가지는 것으로 가정된다. 구조계 반응에 대한 이들 확률장의 영향 평가를 위하여 통계학적 추계론적 해석과 비통계학적 추계론적 해석이 사용되고 있다. 본 연구에서는 비통계학적 추계론적 해석방법 중의 하나인 가중적분법을 제안하였다. 특히 구조계의 공간적 임의성이 큰 특성을 가지고 있는 반무한영역에 대한 적용 예를 제시하고자 한다. 반무한영역의 모델링에는 무한요소를 사용하였다. 제안된 방법에 의한 해석 결과는 통계학적 방법인 몬테카를로 방법에 의한 결과와 비교되었다. 제안된 가중적분법은 자기상관함수를 사용하여 확률장을 고려하므로 무한영역의 고려에 따른 해석의 모호성을 제거할 수 있다. 제안방법과 몬테카를로 방법에 의한 결과는 상호 잘 일치하였으며 공분산 및 표준편차는 무한요소의 적용에 의하여 매우 개선된 결과를 나타내었다.

본 문에서는 선체 중앙부의 유한요소 모델링과 진동해석이 수행되었다. 횡부재와 종통부재가 만나 3차원적으로 연결되어 있는 선체구조는 복잡한 구조적 특성 때문에 모델링에 많은 노력이 필요하다. 선수, 선미부에 비해 비교적 부재간의 접속이 간단한 중앙평행부의 진동해석과 같은 경우에는 모델링 기법을 개발해 사용할 수도 있다. 중앙부 횡부재와 종통부재가 만나는 부분의 접속성과 형상표현을 위해 keypoint, super element(SE) 개념을 도입하였고 형성된 SE 들을 isoparametric mapping 기법을 접속된 3차원 부재용으로 개선하여 유한요소로 분할하였다. 진동해석용으로 형성된 선체중앙부 요소망을 ANSYS로 가시화하였고 자유진동해석을 수행하였다.

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.

A finite element method is programmed to analyse the nonlinear behavior of axisymmetric structures. The lst order Mindlin shell theory which takes into account the transversal shear deformation is used to formulate a conical two node element with six degrees of freedom. To evade the shear locking phenomenon which arises in Mindlin type element when the effect of shear deformation tends to zero, the reduced integration of one point Gauss Quadrature at the center of element is employed. This method is the Updated Lagrangian formulation which refers the variables to the state of the most recent iteration. The solution is searched by Newton-Raphson iteration method. The tangent matrix of this method is obtained by a finite difference method by perturbating the degrees of freedom with small values. For the moment this program is limited to the analyses of non-linear elastic problems. For structures which could have elastic stability problem, the calculation is controled by displacement.

A stochastic Hamilton variational principle(SHVP) is formulated for dynamic problems of linear continuum. The SHVP allows incorporation of probabilistic distributions into the finite element analysis. The formulation is simplified by transformation of correlated random variables to a set of uncorrelated random variables through a standard eigenproblem. A procedure based on the Fourier analysis and synthesis is presented for eliminating secularities from the perturbation approach. In addition to, a method to analyse stochastic design sensitivity for structural dynamics is present. A combination of the adjoint variable approach and the second order perturbation method is used in the finite element codes. An alternative form of the constraint functional that holds for all times is introduced to consider the time response of dynamic sensitivity. The algorithms developed can readily be adapted to existing deterministic finite element codes. The numerical results for stochastic analysis by proceeding approach of cantilever, 2D-frame and 3D-frame illustrates in this paper.

구조용 콘크리트의 비선형 거동을 예측하기 위하여, 압축강도 연화현상, 거시적 및 회전균열모델등의 내용을 포함하고 있는 압축장 응력장 이론(CFT)에 근거한 유한요소법이 개발/제시되었다. 또한, 이와 관련하여 CFT가 암시하는 탄젠트 및 세칸트 재료강성이 반복계산해법의 관점에서 정의/논의되었다. 최종적으로 계산상의 효율성 증대 및 최대하중 이후의 거동 포착에 주안점을 두어 초기재료 강성을 채택한 변위증분법 논리 및 빠른 수렴을 위한 Over-Relaxtion방법이 Isoparametric계의 8-Node요소에 포함/유도되었다. 이와 같이하여 제시된 비선형 해석 프로그램 NASCOM은 응력 혼돈지역에 위치하는 콘크리트 평면요소의 하중 지지능력, 탄성범위 이후의 변형 특성, 균열양상 및 보강근의 항복범위등의 예측을 가능하게 하였다. NASCOM의 제한된 검증을 위하여, Cervenka의 판넬 시험결과에 대한 하중지지능력 및 변형이력등을 예측한 결과가 전체적인 의미에서 실험결과와 상응하는 일치를 나타내었다.

본 논문에서는 평판 두께 방향의 선형 및 비선형 응력 분포를 일정한 크기의 단순응력 상태로 가정하는 분할판(Two-element plate) 개념을 이용하여 비선형 특성을 나타내는 평판의 강도해석을 할 수 있는 Reissner 범함수와, 재질 특성은 선형이면서 기하학적 비선형 특성만을 갖는 평판의 강도해석을 할 수 있는 변형 Reissner 범함수를 모델링하였다. 두 종류의 Reissner 범함수들을 근거로 하여 축방향 하중을 받는 평판의 선형 좌굴과 좌굴후의 비선형 특성 및 최대강도들을 계산할 수 있는 유한요소 방정식과 프로그램 개발을 시도하였다. 개발한 프로그램을 이용한 수치해석 결과, 분할판 이론을 사용한 선형좌굴해석 결과가 기존의 평판이론을 사용한 선형좌굴해석 결과와 유사항 경향을 나타냄으로써 분할판 이론에 근거한 유한요소법을 하중과 경계조건 및 구성재질이 다양한 일반적인 평판의 강도해석에 확대 적용함은 물론 좌굴후 비선형재질 특성으로 인한 평판의 최대강도도 예측 가능하다고 생각한다.

고무 재질로 이루어진 차량 구조물의 연결요소에 대한 등가 강성계수는 차량 시스템 동역학 특성에 매우 민감하게 영향을 주므로 이에 대한 신뢰성있는 해석이 요구된다. 본 논문에서는, 고무의 역학 모델을 정하중 하에서는 유한 변형 및 Hook 모델로 그리고 동하중 하에서는 Voigt 모델로 가정하여, 연결요소의 등가 정-동강성계수를 유한요소법으로 해석하고자 한다. 실제 차량에 사용되고 있는 동일 모양의 방진고무들을 실험 평가한 결과 강성계수값들의 분산 정도가 심함을 알 수 있었다. 유한요소 해석에 필요한 고무 재질의 물성치의 신뢰성을 높이기 위하여 제품의 특정 방향 정특성 실험 데이타로부터 역으로 재질의 물성치를 규명하였다. 그 물성치로부터 원하는 방향에서의 강성계수를 산출하여 실험치와 비교하여 효용성을 보였다.

Response variability of reinforced concrete frame subjected to material property randomness has been evaluated with the aid of the finite element method. The spatial variation of Young's modulus is assumed to be a two-dimensional homogeneous stochastic process. Young's Modulus of concrete material has been investigated based on the uiaxial strength of concrete cylinder. Direct Monte Carlo simulation method is used to investigate the response of reinforced concrete frame due to the variation of Young's modulus with the Neumann expansion method and the pertubation method. The results by three analytic methods are compared with those by deterministic finite element analysis. These stochastic technique may be an efficient tool for evaluating the structural safety and reliability of reinforced concrete structures.

時間燮Jì데 對하여 不連.性을 주 는 時間不連續Galerkin 方높을 有限몇素法으로 解析하였다. 이 方法은 做分方程式觀點에서 지 금 까지 홈素間에 i훌*훌性을 준 -般的有f~.N훌 素法과 다르 게 ff:竟의 時間要素를 選擇， 每時間段階에서 홍칠素t竟界에 不連續을 許諾함으로서 解의 正確性을 높 이고 無條件의 安定을 주는 常微分方 程式의 解法인 것이다.

철도, 항공 및 기계구조물등의 많은 설계문제에서는 반복하중의 영향을 받기 때문에 제조와 품질제어 공정에서 특히, 반복하중의 영향이 심한 구조부품의 피로균열에 대한 연구가 충분히 선행되어야 한다. Paris법칙에서 응력확대계수범위 .DELTA.K에 10%오차를 수반하면 피로수명 N에는 50%정도의 오차를 초래할 만큼 민감도가 매우 크다. 그러나, 선형탄성파괴역학에 근거한 p-version 유한요소법은 응력확대계수를 산정하는데 있어서 종래의 h-version 유한요소법에 비해 훨씬 적합함이 증명되고 있다. 제안된 해석법의 효율성을 입증하기 위해 철도차량의 연결접합부에 있는 T-joint부위의 피로균열해석과 원공이 있는 유한판의 원공주위에서 발생되는 균열해석이 수행되었다.

This pa야r 15 an attempt to aα:ount for the uncertainty of the residual strength in the reliability analysis of structural systems. For this purpose the stochastic finite element meth여(SFEM) is li띠<ed to the system reliability analysis pr'∞edure. The stochastic finite element is known to be able to a more explicitly ∞nsider the effect of uncerainties of material and g∞metric variables on those of load effects in structural analysis prlα:edure. The method has been applied to system as well as comφnent reliability analysis of a plane structure. Comparison of the results by the present approach is made with the method in which the residual strength of f려led ∞mponent is treated as deterministic variable. Several case studies have been carriE최 to show the effect of uncertainty in residual strength of a member after failure. Is has been ∞nform어 that reidual strength very much affect the system reliability level. It can be, hence, ∞ncluded that the uncertainties in the αlSt-ultimate behaviour may have to be t혀<en mto account in the system reliability analy의s for a better a s않ssment of the system reliability especially for a struct파e of which member behaviour is m여ell어 as asemi-brittle model.And then the sto .:hastic finite element method can efh디ently evaluate the system reliability.