선박에 사용되는 TEMA 열교환기 전열관의 확관 공정에서 발생되는 탄소성 응력과 변형량의 거동을 유한요소법으로 해석하였다. 열교환기의 관판 구명의 홈 깊이와 롤러 익스팬더의 작용압력을 변화시켜 해석한 결과, 전열관의 관판 구멍의 홈 깊이가 커지면 탄소성 압축응력은 감소하였고, 롤러 익스팬더 압력이 높을수록 관판 구멍의 홈 모서리 부분의 탄소성 응력이 증가되었다.

교량의 교각과 같은 원형기둥구조물의 성능과 강도을 향상시키기 위해 최근 콘크리트 충전강관(CFT: concrete-filled steel tube)의 적용이 점차 증가하고 있다. 이러한 콘크리트 충전강관 구조물의 정확한 소성설계를 위해서는 사용된 재료인 강재 및 콘크리트의 대변형 거동을 구현할 수 있는 소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 사용강재의 실험을 통하여 제안된 소성모델을 적용한 탄소성 대변형 해석을 개발하였으며 콘크리트 충전강관 기둥 해석과 실험 결과에 비교하여 그 정도 및 타당성을 검증하였다. 그리고 개발된 프로그램을 이용하여 콘크리트 충전강관 기둥의 초기처짐이 극한장도에 미치는 영향 및 상관관계를 명확히 파악하였다.

본 논문은 처짐각법을 사용하여 탄소성 좌굴 기본긱을 유도하고 이를 타당성을 검증하고 있다. 이와 함께 이 개념을 사용하여 구조해석 할 수 있는 탄소성좌굴해석 요소를 정식화하는 방법도 함께 설명하고 있다. 이 요소는 요소 양단에 탄소성 거동을 표현하는 스프링을, 요소 중앙부는 선형좌굴을 표현하는 스프링을 각각 설정하여 실제 부재의 탄소성 좌굴거동을 표현하도록 설계되어 있다. 또한 이 방법이 통상의 기하강성 매트릭스를 사용한 방법과 비교하여 어떠한 장점이 있는지를 분석하고 있다.

This paper is a study on the experiment and elasto-plastic discrete limit analysis of reinforced concrete circular cylindrical shell by the rigid-bodies spring model. In the rigid bodies-spring model, each collapsed part or piece of structures at the limiting state of loading is assumed to behave like rigid bodies. The present author propose new discrete elements for elasto-plastic analysis of cylindrical shell structures, that is, a rectangular-shaped cylindrical element and a rhombus-shaped cylindrical element for the improvement and expansion of this rigid-bodies spring model. In this study, it is proposed how this rigid element-bodies spring model can be applied to the elasto-plastic discrete limit analysis of cylindrical shell structures. Some numerical results of elasto-plastic discrete limit analysis and experimental results such as the curve of load-displacement and the yielding and fracturing pattern of circular cylindrical shell under horizontal load are shown.

The purpose of this study is to analyze the characteristics of the connector having an influence on the elasto-plastic buckling load of ball-jointed single layer latticed domes. As an analytic model, domes are composed of tubular member elements, balls and connectors. The joint system of members in single layer latticed domes has influence on the buckling load. Therefore, in this paper, the variation of the elasto-plastic buckling load by effects of the connectors characteristics is analyzed. The structural behavior of the connector is investigated by following points: (1) the length of rigid zone, (2) looseness of screw and (3) the diameter of connector. In addition, the elasto-plastic buckling analysis is carried out through the variation of the connectors section of yielding part, and then the buckling mode of the dome is examined. As a result, it is emphasized that the characteristics of the connector have significant effects on the buckling load of latticed domes.

대변형 탄소성 프레임의 해석은 운동학적, 재질적, 수치해법상으로 매우 복잡하여 정확하고 효율적인 요소나 알고리즘이 부족하다. 본 논문에서는 3차원 보요소에 대하여 봉이론으로부터 유한요소를 만들고 소성을 적용하기 위하여 Cauchy응력과 공학적변형률을 구성방정식에 적용하는 방법으로 객관화된 증분해법에 의한 보요소를 제안하였다. 특히 항복조건의 만족을 위하여 정확하고도 효율적인 소성방정식의 적분법을 개발하고 적용하였으며 연속법과 일차원 탐색 등을 고려하여 광역수렴성과 2차 수렴속도를 갖는 수치해법을 개발하고 예제를 통하여 확인하였다.

This paper is a study on the elasto-plastic analysis of reinforced concrete precast large panel connections by rigid element spring model. In the analysis of rigid element spring model, each collapsed part or piece of structures at limiting state of loading is assumed to behave like rigid bodies. The present author propose new elements for the improement and expansion of the rigid element spring model. In this study, it is proposed how the rigid element method can be applied to the elesto-plastic analysis of precat large panel connections. Some numerical results of analytical modeling and load displacement curves are shown.

정치망 어선에 사용하는 더블 캡스턴 드럼의 용접공정은, 순간적으로 집중투입되는 고온열원에 의해 상당 열응력과 열변형 거동이 시간의 경과에 따라 비정상적으로 발생한다. 유한요소법으로 이것들의 거동을 해석한 후 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 용접 초기에는 용접열원 위치에서 54∼48MPa의 상당 열응력을 나타내고, 캡스턴 드럼의 내부로 진행될수록 42∼18Mpa 정도의 열응력 분포를 보이며, 열응력 구배는 1mm당 3.6MPa의 기울기를 형성하고 있었다. 용접열원에서 0.004∼0.015mm정도의 미세한 변형량이 계산되었고 좌측 자유단으로 진행하면서 0.03∼0.033mm의 변형량은 용접초기에 열충격 현상으로 발생한 것으로 사료되므로 이에 대한 대비책이 있어야 한다. 2) 용접 중반부에서는 상당 열응력 크기는 용접 초기보다 다소 작아져서 최대 51MPa, 최소 11.3MPa을 보여주며 열응력 기울기도 다소 완화된다. 이것은 용접 열원이 이동하면서 발생하는 예열효과로 상당 열응력이 감소한 것으로 사료된다. 상당 열변형의 크기는 최대 0.04mm, 최소 0.0045mm 정도를 형성하고 있고, 용접열원의 진행으로 전체적인 변형 양상이 용접진행 방향과 동일하게 이동하고 있다. 3) 용접공정의 후반부는 상당 열변형량이 최소 0.005mm, 최대 0.045mm 정도이므로, 정밀한 용접가공을 위해 반대방향에 지그나 고정구를 설치해야 한다. 상당 열응력의 구배는 모재 내부로 진행된 양상을 보이고 있으나 열응력의 절대 크기는 최소 3MPa에서 최대 27MPa로 작아졌다. 이 것은 용접의 이동열원이 제거됨으로서 모재 내부의 열응력이 현저히 저하되었음을 의미하지만, 잔류 열응력이 존재하므로 뜨임처리와 같은 후처리가 요망된다.

선형탄성 파괴해석은 균열을 갖는 변형률 경화재료의 파괴거동을 예측하는데 불충분하기 때문에 최근에는 균열 선단 부에서 대규모 소성 역을 갖는 균열 체에 적용할 수 있는 많은 파괴역학개념이 제안되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 대규모항복 조건하의 연성파괴를 보이는 평판을 정확하게 해석할 수 있는 새로운 유한요소모델을 제시하고자 한다. 균열 선단 부의 응력 장을 정의하는데 가장 지배적인 파괴매개변수인 J-적분 값과 소성 역의 크기 및 형상을 J-적분법과 등가영역적분법을 통해 파괴거동을 설명할 수 있도록 증분소성이론에 기초를 둔 p-version 유한요소해석이 채택되었다. 제안된 유한요소모델에 의한 수치해석결과는 이론 해와 h-version 유한요소해석과 비교되었다.

Cu/Cr/polyimide 계에서 금속박막 두께와 폴리이미드 표면의 플라즈마 전처리 조건에 따른 필 테스트 결과로부터 Park와 Yu의 X-선 측정에 의한 방법과 Moidu등의 이론적 방법을 통애 Cr/polyimide 계면균열의 계면파괴에너지를 구했다. 두 방법으로 구한 박막의 소성일과 계면파괴어네지는 대부분의 경우에 대해 서로 잘 일치하였으며, 이와 같은 실험적 방법과 이론적 방법 모두 계면파괴에너지의 측정에 유용함을 알 수 있었다. 계면파괴에너지는 박막 두께에 거의 무관하였으며, 0.03, 0.036 그리고 0.05 W/cm2의 rf플라즈마 밀도에 대해 각각 46.8±17.8, 170.3±42.9 그리고 253.9±44.4 J/m2의 계면파괴에너지를 얻었다.

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.

A finite element analysis to solve the coupled thermomechanical problem in the plane strain upsetting of the porous metals was performed. The analysis was formulated using the yield function advanced by Lee and kim and developed using the thermo-elasto-plastic time integration procedure. The density and temperature dependent thermal and mechanical properties of porous metals were considered. The internal heat generation by the plastic deformation and the changing thermal boundary conditions corresponding to the geometry were incorporated in the program. The distributions of the stress, strain, pressure, density and temperature were predicted during the free resting period, deformation period and dwelling period of the forging process.

본 논문의 목적은 보-전단벽식 고층아파트의 단소성 지진응답해석을 수행하여 내진성능을 검토하는 것이다. 이를 위해 우선 구조물을 3차원 입체모델화하여 정적 탄소성해석을 수행하고 층 강성을 평가한 후, 그 결과를 이용하여 집중질량계모델을 사용한 시간이력 응답해석을 수행한다. 이때 탄소성 이력모델로는 modified Clough 모델을, 입력하중으로는 3종류의 기록 지진동 El-Centro 1940 NS, Taft 1952 EW, Hachinohe 1968 NS를 사용하되, 최대 지반가속도를 0.12g, 0.24g로 조절하여 사용한다. 해석모델로 장변 방향을 배치된 전단벽의 단면적이 단변의 0.5배이고, 동일한 평면을 가진 2세대가 일자형으로 배치된 25층의 아파트를 선정한다. 층간 변형각, 소성율등을 구하고 우리나라 및 미국, 일본의 내진규준에서 정하고 있는 제한사항과 비교검토한다.

최근 10여년간 터널 막장면에서 연속적인 지지가 가능해진 연약 점토지반에서의 실드터널 시공법이 개발되었다. 이러한 실드공법은 굴착시 융기단계가 조절될 수 있으므로 테일보이드 내부로 토사의 이동을 감소시키는데 많은 도움을 줄 수 있다. 본 논문에서는 이러한 밀폐형 실드의 일종인 슬러리 실드와 토압식 실드의 계측치를 이용하여 실드터널 해석을 위해 개발된 2차원 탄소성 프로그램 EPSHILD에 적용시켜 검증하였다. 보다 정확한 해석수행을 위해 시공단계에 상응하는 굴착단계를 결정하였고 융기하중과 하중분담률을 고려하였다. 본 연구는 실드 시공과정에서 발생하는 즉시침하에 근거를 둔 것이며 장기침하에 대해서는 고려하지 않았다.

본 연구에서는 유한요소법에 의한 판부재의 탄소성대변형 거동해석시의 불평형력에 대한 수렴기법의 효율성에 대해 고찰해 보았다. 대상 수렴기법으로는 단순증분법(SI법), Newton-Raphson(NR)법과 수정 Newton-Raphson(mNR)법을 선정하였다. 이들 결과를 바탕으로, 큰 처짐이 발생하는 판에 대해서는 불평형력에 대한 수렴계산을 수행하여야 하며, 이 경우 mR법과 NR법은 같은 정도를 유지하면서도 계산시간은 mNR버과 NR법에 비해 약 1/2정도 절감되며, 큰 초기처짐이 존재하거나 두꺼운 판의 경우에는 불평형력이 상대적으로 크지 않기 때문에 SI법을 사용하는 것이 훨씬 유용하다는 것을 확인하였다.