본 논문에서는 응력파 전파를 수치모의할 때 발생하는 수치적인 분산효과를 제거하기 위해 파동방정식에 기초한 일차원 유한요소모형을 이용하여 수치분산오차의 특성을 분석하고 분산오차를 제어할 수 있는 방법을 제안하였다. 질량행렬을 그대로 사용하는 경우와 집중질량행렬을 사용하는 경우에 대한 수치분산오차를 분석하였다. 개발된 분산제어기법은 공간미분항의 시간단계 가중치 및 질량집중도를 조정하는 음해법과 인위적인 분산항을 추가하는 양해법의 두가지 방법이다. 제안된 분산보정기법을 이용하여 계산한 수치해와 파동방정식의 해석해를 비교한 결과 본 연구에서 제안한 분산보정기법의 타당성을 확인하였다.

본 연구는 등방탄성체에 고속충격하중이 작용하는 경우에 대한 유한요소해석에 관한 것으로 대상구조는 여러 가지 모양의 2차원 평면구조를 택하였다. Galerkin 방법을 이용하여 유한요소 정식화하였으며 직접시간적분법에 의해 수치해를 구하였다. 본 해석에서는 균열이 없는 평판으로 수치해와 이론해를 비교하여 수치해의 신뢰성을 확인하였으며, 0°, 30°, 45°경사 균열이 없는 평판에 적용한 3가지 예를 분석하였다. 수치해석 결과는 이론해의 결과와 상호 잘 일치하였다.

지하구조물의 건전성을 평가하기 위한 비파괴시험으로써 탄성응력파를 이용한 충격반향탐사법을 수치해석적인 방법을 통하여 수행하였다. 즉, 일면만으로 접근 가능한 터널 면에서의 충격가진과 동적응답의 측정으로 이질면을 포함한 내부의 상태를 예측할 수 있다. 연구의 수행은 탄성거동을 하는 매질 내부에서 전파되는 탄성응력파의 특성을 이해하고, 이를 동적 유한요소해석으로 모형화하여 충격반향탐사법을 수치해석적으로 수행한다. 이질재료가 2개의 층을 이루고 있는 경우 표면층의 두께를 쉽게 측정할 수 있었으며, 구조물의 병진운동, 휨운동과 구조물 내에서 다중반사되는 탄성응력파에 의한 복합적인 영향을 받는 터널과 같은 원통형 구조물에서 동적응답의 주파수 특성으로부터 터널라이닝 내부에 형성된 공동의 위치와 크기의 예측이 가능하였다. 수치해석적인 방법과 병행하여 다양한 형태의 경계조건을 가지는 구조물에 대한 충격반향탐사법의 실험을 수행할 경우 실제적인 문제에 적용, 건전성 평가의 지표를 마련할 수 있을 것으로 사료된다.

이방성 재료에서의 표면파 진행과 산란에 대한 연구를 수행하였다. 두 개의 이방성 4분 무한 영역의 계면에서의 표면파 산란거동을 해석하기 위한 이론을 제안하였다. Green 함수법을 이용하여 계면에서의 표면파 산란계수를 결정하기 위한 방정식을 유도하였다. 수치계산을 수행하였으며 이방성과 비균질성이 산란 거동에 미치는 영향을 비교하였다.

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.