기초 지반상에 존재하는 3차원 골조구조물에 진동을 유발시키는 기계하중, 풍하중, 지진과 같은 동적 하중이 작용한다면, 지반-골조구조물 상호작용계의 동적거동을 해석하여야한다. 따라서, 본 연구에서는 실제 구조물에 근접한 기하학적 형상으로 이상화 시키기 위해, 슬래브와 기초판은 유연성을 갖는 4-절점 판요소, 보.기둥은 2-절점 보요소, 탄성지반은 8-절점 입체요소를 사용하여 유한요소법으로 3차원 상호작용계를 해석하였다. 본 연구의 목적은 지반-골조구조물 상호작용계의 동적 거동을 해석하기 위해, 동적 운동 방정식을 정리한 후 유한요소 프로그램으로 상호작용계의 동적 거동을 해석하는 것이다.

최근의 철근 콘크리트 구조물의 내진 설계 방식은 비탄성 거대 변형에 의한 에너지 방출에 의존하고 있다. 이러한 구조물의 거동에 대한 비선형 동적 해석은 특히 계산이 여러 번 반복되어 질 때 많은 시간과 비용이 요구된다. 그러므로 효율적이고 한편 정확한 계산 방법의 채택이 중요하게 되었다. 예측 접근 방법(PASM) 이라 불리는 새로운 방법을 제시하는 것이 현 연구의 주목적이다. 일반적인 동적 해석 방법에서는 매 시간 단계 혹은 반복 계산 때마다 수식계산을 위하여 메트릭스 삼각 분해가 요구되어지나, 예측 접근방법에서는 구조물이 정적 반복하중으로 비선형 범위로 변형되어졌을 때의 강성 상태에서 미리 얻어진 한정적 수의 분해된 메트릭스를 동적 해석에서 이용하게 된다. 이곳에서 제시될 접근 방법은 강성치를 매 시각 단계 혹은 반복 계산 단계마다 재산출해야 하는 다른 접근 방법들과 비교할 때 전체적 수치 해석 양을 줄이게 될 것이다.

Explicit 직접적분볍 알고리 듬을 사용하여 Euler 기둥의 동적 좌관거똥을 해석 할 수 있는 수치 해석엮을 제 시하였다 1영변뼈대 유한요소를 기하학작 비선형 기동파 전체좌딸의 영향음 고펴할 수 있도록 보의 대변위 이 론으로부터 유도하였고， central difference me thod 플 바탕으로 해석 알고리 늑을 개발하였다 다양한 형상， 크기， 재하시간을 갖는 충격하-승에 대하여 Eul e r 기 풍 의 동적 좌룹거동과 고유치 문 제 활 해석하였다. 수 치해석 예제를 통하여 본 연구의 견파렐 겁증하였다.

구조물의 동적해석의 주된 관점은 적은 갯수의 모우드형상과 계산과정으로 적정정도의 해를 구하는 것이다. Component mode method는 부분구조물 기법을 이용하여 자유도를 줄이는 방법을 이용하였으나 동하중의 특성이 고려되지 않는 단점이 있으며 이를 보완하기 위한 Ritz Vector법은 많은 반복연산이 필요하며 오차가 가중되는 단점이 있다. 본 연구에서는 Component mode method의 효율성을 개선시키고자 기존의 장점을 유지하면서 직접적분과정에서의 계산량을 현저히 줄일 수 있는 Lanczos 알고리즘을 도입하였다. 이 방법의 효율성을 검증하기 위하여 예제구조물을 해석하여 SAP90의 결과와 비교하였다.

구조물의 동적 응답 해석 문제에 대해서, 확률 유한요소법을 논의코자, 기조의 유한요소 해석법에 수반 변수법(adjoint variable approach)과 2차 섭동법(second order perturbation method)을 적용한다. 동적 민감도의 시간 응답을 고려하기 위해서 모든 시간에 대해서 갖는 구속 조건의 범함수 형태를 취하고, 시간 적분에 있어서 중첩법(fold superposition technique)에 근거를 둔 수치 해석이 훨씬 더 효과적임을 보인다. 본 논문의 확률 유한요소 해석법은 기존의 유한요소 해석법은 기존의 유한요소 코드에 맞추어 쉽게 적용할 수 있는 이점이 있음을 보이며, 이의 검정을 위해서, 2차원과 3차원 프레임 구조물에 대한 수치 해석을 하고 그 결과를 검토해 보았다.

The main intention of this paper is to develop and compare the algorithm based on finite element procedures for nonlinear transient dynamic analysis which has combined effects of material and geometric nonlinearities. Incremental equilibrium equations based on the principle of virtual work are derived by the finite element approach. For the elasto - plastic large deformation analysis of shells and the determination of the displacement-time configuration under time-varying loads, the explicit, implicit and combined explicit-implicit time integration algorithm is adopted. In the time structure is selected and the results are compared with each others. Isoparametric 8-noded quadrilateral curved elements are used for shell structure in the analysis and for geometrically nonlinear elastic behaviour, a total Lagrangian coordinate system was adopted. On the other hands, material nonlinearity is based on elasto-plastic models with Von-Mises yield criteria. Thus, the combined explicit-implicit time integration algorithm is benefit in general case of shell structure, which is the result of this paper.

동적해석에 대한 최근의 연구는 구조물의 자유도보다 적은 모우드 형상들을 사용하여 구조물을 해석하는 효과적인 방법을 찾는데 있다. Ritz알고리즘과 모우드가속도법은 모우드중첩법을 개선하고자 개발되었는데, Ritz알고리즘은 하중의 공간적 특성을 포함하지만, 계산과정에서 유용한 직교성을 잃는 경향이 있으며, 모우드가속도법은 만족할 만한 해를 얻기 위해 많은 수의 모우드 형상들을 고려해야 하는 단점이 있다. 또한 앞의 두 방법을 조합한 방법이 개발되었으나 너무 많은 계산과정과 시간을 필요로 한다. 이 연구의 목적은 Lanczos알고리즘을 이용하여 Ritz알고리즘의 효율성과 정확성을 보완하고 이를 프로그램화하여 검증하는데 있다. 본 연구의 결과로부터 Modified Ritz알고리즘을 이용한 동적해석방법이 합리적임이 증명되었다.

지하터널은 그 경계가 반무한영역에서 설정되고 재료나 형상의 복잡성을 갖고 있기 때문에, 동적하중에 대하여 정확한 거동을 해석하기 위해서는 3차원 동적해석이 필요하다. 이때 일반적인 수치해석기법인 유한요소만을 이용한 방법은 인위적 경계에서의 파의 반사, 입력자료의 방대함 등으로 인하여 효율적이지 못하게 된다. 본 연구는 이러한 점을 고려하여 지하터널에 직접 가해지는 동적하중에 대한 효율적인 해석기법을 개발하는데 그 목적이 있다. 개발된 프로그램에서 지반의 반무한성은 3차원 경계요소로 고려되었으며, 구조물에는 3차원 동적해석을 수행한 결과 기존의 2차원 터널해석에서 고려가 곤란했던 차량의 진행하중으로 인한 반복효과가 합리적으로 반영되는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 면진수조의 2차원 동적 해석기법을 개발하고 축소모델을 사용한 진동대실험을 통하여 해석기법의 타당성을 검증하였다. 수조의 벽체는 집중질량을 사용하여 모델링하였으며 유체의 부가질량을 벽체의 절점에 부가함으로써 유체의 동수역학적인 영향을 고려하였다. 면진수조의 운동방정식은 벽체와 유체로 구성된 상부구조의 운동방정식과 바닥슬래브와 면진장치로 구성된 하부구조의 운동방정식을 연계하여 구하였다. 진동대 실험에서는 투명한 아크릴로 제작한 모형수조를 사용하였으며 면진장치는 4개의 고감쇠 적층 고무베어링(High Damping Laminated Rubber Bearing)을 사용하였다. 축소모델에 의한 실험결과는 대체적으로 해석결과와 잘 일치하였으며 계산결과가 다소 보수적인 것으로 나타났다.

본 논문에서는 최근 관심이 증대되고 있는 충격하중에 의해 시간의 흐름에 따라 형성되는 구조물의 응력분포 양상을 유한요소 해석적으로 고찰하기 위하여 동적 응력 해석 프로그램을 개발하였다. 유한요소 해석에 의하면, 종방향 응력파는 충격하중이 작용하는 방향과 동일한 방향으로 진행하며, 응력파 선단의 속도와 모양은 이론해석에 의한 결과와 같음을 알 수 있다. 또한 종파의 진행방향에 45.deg. 방향으로 전단파가 발생하여 진행함을 알 수 있으며, 전단파의 속도는 종파의 1/2이 되고, 종파보다 전단파의 강도가 큼을 알 수 있다.

본 논문은 형상의 비선형성을 고려한 큰 동하중을 받는 낮은 원호아치의 동적해석에 관한 연구이다. 따라서 낮은 원호아치를 대상으로 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하는데 주안점을 둔다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 비선형 동적 운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 만재 방사형 등분포하중을 받는 원호아치를 해석하고, 그 결과를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 또한 여러가지의 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 모형해석을 통해서 큰 동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알 수 있다.

The proposed method in this paper. termed the substructural reanalysis technique, utilizes the computational merits of the component mode synthesis technique and of reanalysis technique for the design sensitivities of the dynamic characteristics of substructurally combined structure. It is shown that the dynamic characteristics of the entire structure can be obtained by synthesizing the substructural eigensolution and the characteristics of the eigensolution for the design variables of the modifiable substructure. In this paper , the characteristics of the eigenvalue problems obtained by this proposed method are compared to exact eigensolution in terms of accuracy and computational efficiency. and the advantage of this proposed method as compared to the direct application of the whole structure and experimental results is demonstrated through examples of numerical calculation for the dynamic characteristics (natural frequencies and mode shapes) of a flexible vibration of thin cylinderical shell with branch shell under 2-end fixed positions, boundary condition. Thin cylinderical shell of overall length 1280mm, external diameter 360mm, thickness 3mm with branch shell is made of mild steel. The load condition for dynamic response in this paper is impulsive load of which magnitude is 10kgf, which have short duration of 0.1 sec. and time interval applied to calculate. δT is 1.0×10 super(-4) seconds.

This is analyzed using the finite element method which is appling excellent isoparametric curve element in the aspect of large usages of dynamic responses in which is regarding geometric and material nonlinear of a large scale shell structure of an airplane, a submarine, a ship, and an ocean structure. The solution of dynamic equations is got by direct integration method using time-stepping procedure and regarding Central Difference Method of the both solutions. But because formal matrix factorization is not necessary in each time step and it does not take less time to compute relatively, this method must be regarded very few time steps on the condition. Axisymmatric shell problems are inspected using 8 node Isoparametric element in this paper. Partial axisymmatric spherical shell is used as a model to analyze axisymmatric nonlinear dynamic behavior regarding. Total Lagrangian formulation in geometric nonlinear behavior and elastio-viscoplastic in material nonlinear behavior.

Base isolation system은 구조물의 기초하부에 설치되며 지진에 의한 구조물의 피해를 감소시켜 준다. 지금까지 많은 공학들에 의해 여러가지 base isolation system이 개발되었으나 실용화된 것은 1970년대에 laminated rubber bearing(LR type)이 개발되고서부터 였다. 최근에는 laminated rubber bearing밑에 미끄럼판을 둔 새로운 base isolation system(SR type)이 개발되었다. 본 연구에서는 isolation system과 구조물의 여러가지 성질에 따른 isolation효과에 대한 연구를 수행하였다. 이 연구의 결과, isolaion system은 지진하중이 작용할 때 건물에 발생하는 피해를 상당히 감소시킴을 알 수 있으며, isolaion system의 주기가 길어짐에 따라 isolation효과는 증가함을 알 수 있다. 그리고 건물의 높이가 증가함에 따라 isolation효과는 줄어든다는 것을 알 수 있다. SR type isolation system이 있는 건물에 지진하중이 작용할 때, 건물내부에서 발생하는 가속도와 층간변위, 그리고 전체변위는 LR type의 경우보다 작으므로 보다 효율적이라는 것을 알 수 있다.

본 연구에서는 입형펌프의 기초부에 4종류의 여진력이 작용하는 경우의 입형펌프 각 부분에 진동변위, 속도 및 가속도에 대한 시간응답특성을 해석하였으며, 여진형태에 따른 입형펀펌프의 거동을 구명하였고, 진동 해석 프로그램을 개발하였다. 선박용뿐만 아니라 해저광물 채취용 수중펌프 및 육상발전 플랜트 등에 사용되는 각종 입형펌프의 기초여진 문제에 대한 과도응답을 평가함으로서 동적거동을 예지할 수 있을 것이다.

최근에 원유와 석유제품을 저장하기 위한 지하공동의 필요성이 급증하고 있다. 지하저장공동의 동적응답을 구하기 위하여 재료비선형(탄.점소성)과 기하학적 비선형 효과를 모두 고려한 프로그램 VISDYN을 작성하여 그 유효성을 확인하였다. 프로그램 VISDIN을 이용하여 지하저장 공동의 탄.점소성 동적해석을 수행한 결과 공동을 굴착한 후 지반이 안정상태에 도달한 때의 변위와 굴착 직후의 변위는, 동적인 변위 응답에서는 차이가 거의 없음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 기초의 uplift의 영향을 고려하여 지진하중에 대한 건축구조물의 동적 거동을 예측하는 효율적인 방법을 제안하였다. 기초와 지반의 관계에 대한 모델에는 Winker 모델과 Two-Spring 모델이 있다. Winker 모델에 의한 해석방법은 정확하기는 하나 계산 시간이 오래 걸리고 복잡하다는 단점이 있다. 본 연구에서 Winker 모델을 보다 정확하게 나타낼 수 있고 해석이 간편하며 효율적인 등가 Two-Spring 모델(S-모델)을 제안하였다. S 모델은 기초에 정적하중이 작용했을 때의 기초 중앙의 모멘트와 회전각의 비선형 관계를 간단한 5개의 선형적인 관계로 나타냄으로써 유도되며, S모델에 의한 동적해석 결과는 Winker 모델에 의한 해석 결과와 잘 일치하였다.

정면규칙파중에서 Bow-flare부 충격은 선저충격에 비해서 작용 시간이 길고, 선체 수직운동진폭이 큰 상태이거나, 파고가 큰 입사파가 적용되는 경우에 선체에 작용하는 충격력은 상당히 크며, 파고가 높아지면, 발생하는 모우멘트도 증가한다. 2. Bow-flare부가 큰 선형의 경우에는 선저노출이 일어나지 않더라도 부가질량의 급격한 증가에 따라 상당히 큰 충격력이 작용한다. 3. Deckwetness, 불규칙파중에서의 응답해석, 상대변위를 구할 때 Dynamic Swell-up의 양을 고려한 계산 등의 검토가 요망된다.

사회 인프라 시설물 중 발전 플랜트 시설물에 있어 외부 하중 유입 즉, 지진하중 등에 의한 구조물의 구조 건전성은 보장 되어야 하며, 구조물 내부에서 운용되는 전기기기와 같은 비구조요소의 기능적 안전성 또한 확보되어야 한다. 이에 따라 플랜트 구조물 및 내부 기기의 지진 안전성에 관한 연구가 활발히 수행되고 있으나 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 지진동에 의한 구조적 및 기능적 건전성이 확보되어야 하는 전기기기 캐비닛 구조물을 대상으로 3방향 역학적 계산이 가능한 유한요소를 이용하여 상세하게 모델링하였으며, 지진 해석의 방법론으로 응답스펙트럼해석과 시간이력해석을 진행하였다. 또한, 두 해석법을 통해 도출된 전기기기 캐비닛의 응답수준을 파악하고 그 값을 비교하여 내부 기기 등에 대한 내진해석 방법론을 제시하고자 하였다.

기존의 중-장경간 철도교량에는 주로 강박스 거더교가 적용되어 왔다. 하지만 강박스 거더교는 교량 아래의 공간확보가 불리하고, 주거더가 얇은 박판의 박스형상으로 이루어져 진동에 의한 울림소음이 발생하여 소음에 대한 많은 민원이 제기 되고 있다. 이와 같은 이유로 강박스 거더교를 대체할 수 있는 장지간 철도교량의 개발에 대한 필요성이 대두되었다. 본 논문에서는 이러한 이유로 최근에 개발된 강합성 하로 철도교에 대한 특징을 소개하고, 이 철도교의 주요 적용 지간인 40m와 50m 교량을 대상으로 실제 운행열차인 KTX 하중의 운행속도를 반영하여 상용유한요소프로그램인 MIDAS Civil을 이용하여 시간이력해석을 수행하였다. 또한 해석결과를 분석하여 대상교량의 동적거동 특성을 확인하고 철도설계기준에서 제시하고 있는 동적성능 기준을 만족하는지에 대해 검토하였다. 그 결과, 검토 대상 교량 모두 동적안전성 기준을 만족하였으나 지간 40m의 경우 연직가속도 값이 상당히 크게 나와 이에 대한 개선 방안을 제시하고, 단면을 수정하여 연직가속도의 감소를 확인하였다.