본 연구의 목표는 정적 탠덤 진수 조건에서 대형 선박 블록의 효율적이고 정확한 종방향 강도 평가를 위한 표준화된 유한 요소 (FE) 메쉬 크기를 확정하는 것이다. FE 해석은 높은 정확도를 제공하지만, 과도한 모델링 및 계산 비용으로 인해 조선소에서의 일상적인 사용에 제약이 있다. 반대로, 간소화된 규칙 기반 빔 이론 평가는 효율적이지만, 복잡하고 부분적으로 용접된 블록 형상을 적절하게 표현 하지 못하여 생산 단계 평가의 정확성에 대한 문제를 갖고 있다. 이러한 격차를 해소하기 위해, 국부적인 용접과 스트롱백 구속 조건을 포함한 실제 제작 단계 조건을 명시적으로 반영한 174K급 LNG 운반선(LNGC) 후미 블록의 상세한 FE 모델을 분석하였다. MSC.NASTRAN 선형 정적 해석법을 사용하여 20mm에서 1,200mm까지의 요소 크기에 걸쳐 조합 응력 응답을 평가하는 체계적인 메쉬 수렴 분석을 수행하 고, 그 결과를 ABS 규칙 기반 계산 결과와 비교 분석하였다. 조밀한 요소 크기(20~100mm)는 국부적인 응력 집중에 의한 응력 차이가 크게 발생하고, 메쉬 크기가 약 800mm 이상에서는 최대응력이 일정하게 수렴하는 결과를 나타냈다. 유한 요소법으로 계산된 조합 응력은 허용 단면 계수 및 구조적 안전성 평가를 포함한 규칙 기반 평가 결과와 높은 일치도를 보였다. 따라서 요소 크기 800mm는 전체적인 종방향 강도 평가에 있어 계산 효율성과 구조적 정확도 사이의 최적의 결과를 제공하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 선급 협회의 요구 사 항을 준수하면서 신뢰할 수 있고 생산 지향적인 평가를 가능하게 하는 실용적인 유한 요소 모델링 지침을 제공하고 있다.

본 연구는 3차원 비선형 유한요소해석을 이용하여 고속도로 2주형 교각 코핑부에서 철근을 유리섬유보강폴리머(GFRP) 보강 근으로 대체하는 경우를 평가하였다. 콘크리트의 균열, 손상 및 보강근 응답을 모사하기 위해 콘크리트 손상소성(CDP) 모델을 적용하 였다. 단조하중 조건에서 철근 기준 Case와 다수의 GFRP Case를 비교하였다. 주요 변수로는 GFRP의 강성, 콘크리트와의 부착계수 영향, 그리고 수직 전단보강근 상세 배근을 포함하였다. 수치해석 모델은 실험 경향과의 비교를 통해 검증되었으며 전반적인 거동이 일관되게 나타났다. GFRP로의 대체는 철근 대비 강성과 하중 전달 메커니즘을 변화시켰다. 또한 콘크리트 손상이 전체 응답과 파괴 진행을 지배하는 주요 요인으로 나타났다. GFRP 강성이 높고 부착성능이 우수할수록 구조 효율과 상세설계의 실현성이 향상되었다. 적절한 설계가 전제될 경우 전단보강근의 양은 전체 거동에 미치는 영향이 제한적인 범위에서 최적화가 가능하였다. 이상의 결과는 GFRP 적용의 실무적 가능성을 뒷받침하는 동시에, GFRP의 선형탄성ㆍ취성 거동과 국부 응력집중 가능성을 고려할 필요가 있음을 시사한다.

This study proposes a surrogate model framework that integrates finite element analysis and deep learning to rapidly estimate equivalent material properties of patterned sheets. Conventional homogenization methods can only be applied after the pattern geometry has been finalized, requiring additional modeling and simulation. In contrast, the proposed approach establishes a surrogate model in advance, enabling the immediate estimation of equivalent material properties once the pattern geometry is defined. A dataset of 5,000 cases was generated using simulations, and Bayesian hyperparameter optimization was applied to improve model performance. The surrogate model achieved R² values above 0.99 for all target properties, confirming high internal consistency. Experimental validation with patterned STS304 specimens yielded meaningful results, with all errors remaining within 15%, which demonstrates the reliability of the proposed surrogate model despite minor deviations caused by fabrication imperfections and limited training data. Despite these limitations, the proposed system enables instant estimation of equivalent properties from pattern geometries, offering significant reduction in computational cost and design time. This approach enhances design reliability and provides a practical tool for the application of patterned materials in industrial engineering.

This study investigates the thermo-mechanical behavior and residual stress characteristics of friction stir welding (FSW) in an aluminum inverter housing using finite element analysis (FEA). FSW experiments were first conducted under various tool rotation and traverse speed conditions, and temperature histories were measured using K-type thermocouples. The optimal process condition was identified through tensile testing, and the heat input was estimated by comparing experimental and numerical results. The estimated heat source was incorporated into a transient thermal elasto-plastic analysis to evaluate deformation and residual stresses in an inverter housing model. The results indicated that residual stress distributions varied depending on the welding start position. In particular, when welding started at P3 (near thick ribs and bosses) residual stresses were reduced by approximately 30% compared to P1, owing to the higher local stiffness and enhanced heat dissipation that mitigated temperature gradients. Conversely, welding initiated at P1, a flat region with insufficient reinforcement, resulted in higher stress concentrations. These findings confirm that the welding start position significantly influences residual stress behavior in inverter housings and provide fundamental insights for developing residual stress control strategies in FSW of large-scale components.

This study presents the results of compression, drop impact, and vibration durability analyses conducted to evaluate the mechanical reliability of Battery Pack Cases (BPCs) in electric vehicle (EV) systems. BPCs are essential structural components that must endure compressive loads, impact forces, and vibrational fatigue. Finite Element Analysis (FEA) was applied to a representative BPC model to assess deformation, impact resistance, and vibration endurance. The results indicate that the BPC maintained integrity within yield strength limits under compressive loading and effectively absorbed energy under drop impact. Furthermore, Power Spectral Density (PSD) analysis identified stress concentration regions, providing insights for structural optimization. Overall, the findings support the development of lightweight and reliable BPC designs for advanced EV applications.

This study investigates the vibration characteristics of an aluminum subframe for small and high-speed vessels through modal and resonance analysis using the finite element method (FEM). Due to the low stiffness and damping of aluminum, concerns arise over structural resonance and fatigue. A 3D model based on actual design drawings was analyzed to extract six natural frequencies and corresponding mode shapes. Significant deformation was observed in the first and second modes (90.65 Hz, 110.60 Hz), which may overlap with operational frequencies. The fifth mode (263.70 Hz) showed high amplitude with Y-axis concentration, indicating lateral resonance vulnerability. Deformation ratios were used to identify dominant vibrational directions. Based on the findings, design strategies such as structural reinforcement, RPM adjustment, and damping device application were proposed to improve vibration safety in the early design stage.

In this study, structural analysis was performed to select the optimal design shape through failure identification and design changes in turbine housing. Damage in the inlet flange is considered to be high cycle fatigue due to the vibration excitation in the engine full load test. Therefore, the FE analyses were performed natural vibration analysis and frequency response analysis for the initial shape and design change models. The stress magnitudes were obtained as a function of frequency through frequency response analysis according to engine vibration excitation. As a result, the dynamic stiffness of Case (1) increased by approximately 3.6% compared to the initial model, and Case (2) increased by 4.6%. In addition, the stress magnitude was greatly reduced in the design improvement. Therefore, the model with only the flange thickness increased is thought to be optimal design for securing the durability of the turbine housing.

In apartment buildings in Korea, irregular walls, such as T-, L-, and U-shaped walls, are commonly used. However, in practical design, the geometric irregularities of walls are often neglected when determining the length of the lateral confinement region. Further, although earthquake loads apply from various directions, the lateral confinement region is typically determined for the in-plane direction of the web. Thus, using finite element analysis, this study investigated the structural performance of irregular walls subjected to various loading directions. As the design parameters, wall shape, cross-sectional aspect ratio, and loading direction were addressed. According to the parametric analysis results, as the length of flange in tension increased, the lateral confinement region should be evaluated with consideration of the geometric irregularity. Further, for the L- and U-shaped walls, it is recommended to evaluate the lateral confinement region for various loading directions. Based on these results, a design method to determine the lateral confinement region of irregular walls was suggested.

본 연구는 DNVGL-CG-0127 및 통합공통구조규칙(H-CSR)이 적용된 유한요소해석(FEA)을 통해 검증된, 기존 드라이도킹의 지 속 가능한 대안으로서 안벽 부유식 구조 보수의 타당성을 연구하였다. 정수압 하중을 받는 75K 제품 운반선의 전역 및 국소 거동을 시뮬레이션하여, 보수가 필요한 무시할 수 있는 변위 변화(<1%, 12.3mm~12.4mm)와 von-Mises 응력(26.4MPa, 허용 한계값 188MPa의 14%) 에서, 구조적 무결성을 확인했다. 최적화된 보수 설계는 고강도 해양 등급 강재(예: AH36)와 하위 모델링 기법을 활용하여 Saint-Venant 의 원리와 선형 탄성 가정을 준수하면서 기하학적 불연속점의 응력 집중을 해결하였다. 선급 지침을 준수하면 유체역학적 안정성과 하 중 경로 충실도가 보장되어 선박 운항 중단을 최소화할 수 있습니다. 본 연구 결과는 비용 효율적이고 시간 효율적인 유지보수로의 패 러다임 전환을 보여주며, 기존 방식 대비 가동 중단 시간을 최대 30% 단축합니다. 향후 추진 방향에는 동적 하중 하의 피로 분석, AI 기반 최적화, 그리고 실시간 구조 건전성 모니터링을 위한 디지털 트윈 통합이 포함되며, 이는 해양 탈탄소화 및 운영 민첩성 목표 달 성에 부합한다. 본 연구는 노후화된 선박의 성능 개선을 위한 확장 가능한 프레임워크를 제공하며, 계산 정밀도와 지속가능성에 대한 업계의 요구를 충족한다.

이 연구는 다목적 선박(MPV)의 공기역학적 구조물 설계, 분석 및 향상을 통해 그린 워터 압력에 의한 구조적 안전을 보장하고, 탈탄소화 및 에너지 효율성에 이바지하는 방법을 기술하였다. 유한 요소 분석(FEA)을 통한 초기 평가에서 좌굴 발생에 대한 잠재적인 취약점 이 있음을 확인하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보강재(Carling stiffener)와 두께 증가를 통하여 응력을 재분배하고 국부적인 좌굴 발생의 위험을 최소화하였다. 보강 후 분석 결과, 한국선급(KR)의 안전 기준인 항복 강도, 미국 선급(ABS) 좌굴 강도 및 노르웨이 표준(NORSOK) 변 위 기준을 모두 충족하는 것이 확인되었다. 결과적으로 고유치 좌굴 해석 결과가 안전 기준을 초과하고 최대 변위가 허용 한계 내에 있는 등 중요한 개선이 이루어졌다. 이러한 개선은 극한의 해양 조건에서 운영 신뢰성을 보장할 수 있다. 이 연구는 공기역학적 항력 감소와 구조적 안전성의 이중적인 이점을 강조하며, 국제 해사 기구(IMO)의 2050 탈탄소화 목표에 부합하는 연료 효율성 및 온실가스 배출 감소에 이바지할 수 있다. 연구 결과는 다양한 선박 유형에 걸쳐 항력 감소 기술을 확장하기 위한 기초 자료를 제공하며, 지속 가능하고 탄력적인 해양 운영을 위한 대안을 제시하였다. 향후 연구는 구조적 안전 평가를 가속할 수 있는 단순화된 모델링 기술 개발에 집중할 것이다.

본 연구에서는 반복 하중에 의한 철근 및 GFRP로 보강된 교각 기둥부의 비선형 거동을 수치해석적으로 모사하기 위하여 Parabolic 함수와 Weibull 함수가 적용된 콘크리트 손상 소성모델 및 운동학적 경화모델을 적용하였다. 3차원 유한요소 모델링을 구현하였으며, 고속도로용 교각 기둥부의 실제 설계 제원을 기반으로 GFRP 보강근의 축방향 배근 개수를 변화하였을 때 하중-변위 곡선 및 포락선을 도출하여 각 변수해석 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 수치해석 결과로부터, 교각 기둥부와 같은 압축부재에 기존의 국외기준에서 GFRP 보강근의 압축성능이 무시된 것은 보수적이고 과다한 설계로 판단되며, 본 연구결과는 GFRP 보강근의 압축부 설계에 대한 가이드라인이 될 수 있을 것으로 기대된다.

대한민국에 인접한 일본은 2024년 8월 규슈의 미야자키현에서 규모 7.1에 달하는 지진이 발생하고 일본 정부에서 ‘거대 지 진 주의보’를 발령할 만큼 많은 지진이 일어나고 있다. 이와 같이 지진에 대한 대비책으로 많은 내진설계가 대두되고 있지만 고층 구 조가 다량 분포한 대한민국에서는 제진구조가 내진설계에 적합하다. 따라서 본 연구에서는 편심가새골조에 아치구조를 대입한 쌍타원 형 가새를 제안한다. 쌍타원형 가새는 구조물을 연성구조로 최적화하며 아치구조가 적용되어 가새의 파단도 줄일 수 있을 것으로 기대 된다. 이에 대한 특성을 평가하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며 아치를 형성하는 타원의 이심률을 변수로 두어 11가지 종류의 쌍 타원형 가새를 모델링하였다. 이후 힘-변위그래프, 최대하중, 에너지소산과 같은 결과를 도출하여 쌍타원형 가새의 특성을 평가하였다. 이를 통해 쌍타원형 가새가 적용되는 빔의 안정성을 고려하고 적용하면 구조물을 안전하게 지진으로부터 보호할 수 있을 것으로 기대 되었다.

Recently, high-rise residential buildings in Korea have adopted slender shear walls with irregular section shapes, such as T-shape, H-shape, and C-shape. In the seismic design of the slender shear walls, the transverse reinforcement for lateral confinement should be provided in the boundary elements to increase deformation capacity and subsequent ductility. However, in practice, the irregularity of the shear walls is not adequately considered, and the lateral confinement region is calculated for the rectangular wall segments. This study investigated the proper design method for lateral confinement regions using finite element analysis. The lateral confinement region was considered in analysis for two cases: 1) as a typical rectangular wall segment and 2) as an irregular wall. When the irregularity of the walls was considered, the compression zone depth was increased because the vertical reinforcement in the flange was addressed. The effect of lateral confinement design methods on the structural performance of the walls was directly compared under various design parameters, including the length of the flange, concrete compressive strength, vertical rebar layout, axial load ratio, and loading direction. According to the results of the parametric analysis, the peak strength and deformation capacity could be significantly increased when the lateral confinement region was calculated based on irregularly shaped walls, regardless of the design parameters. In addition, the effective compression zone was located within the lateral confinement region. Thus, it is recommended that the lateral confinement region of T-shaped walls is calculated by addressing the irregularity of the walls.

Liquid hydrogen, a promising energy carrier, necessitates robust storage and transportation systems due to its extremely low boiling point. Consequently, the development of reliable cryogenic adhesives and standardized testing protocols is crucial. This study focused on optimizing the design of a gripper used in single lap shear tests for evaluating cryogenic adhesives, specifically targeting the challenges posed by low-temperature conditions that induce slippage at the gripper interface. The optimal design was performed using a total of five variables, including the position and size of the gripper. By employing the genetic algorithm coupled with finite element analysis, we exhaustively searched through over 1000 models to identify the optimal gripper geometry. We successfully minimized stress concentration at the gripper region while maintaining a uniform stress distribution on the non-bonded surface. Furthermore, the study explored the impact of symmetric versus asymmetric gripper configurations on test results. The findings revealed that symmetric grippers generally yielded more consistent and reliable data. This study's results enable the accurate and stable execution of lap shear tests under the temperature conditions of liquefied hydrogen.

PURPOSES : This study aims to evaluate the vertical displacement caused by differential drying shrinkage in concrete pavements within tunnels under various independent variables using structural analysis. METHODS : The behavior of differential drying shrinkage was assessed based on literature reviews of slab thickness and atmospheric humidity. The equivalent linear temperature difference (ELTD) values were analyzed using regression analysis. A three-dimensional solid element model of a two-lane highway tunnel section with six slabs was created using the ABAQUS finite element program by referring to standard drawings. Dowels and tie bars were placed in accordance with the highway standards of the Korean Highway Corporation. RESULTS : The results of a finite element analysis revealed no significant difference in vertical displacement owing to the type of slab base. However, thicker slabs exhibited a smaller vertical displacement. Additional dowels installed at the shoulder of the driving lane did not significantly inhibit vertical displacement. A narrower joint spacing resulted in a smaller vertical displacement. A comparison with field data from Tunnel A showed that the amount of differential drying shrinkage varied with the relative humidity of the atmosphere during different seasons. CONCLUSIONS : Increasing the slab thickness and reducing the joint spacing can improve driving performance by mitigating differential drying shrinkage during dry winter conditions. Future research will involve the creation of indoor test specimens to further analyze the behavior of differential drying shrinkage under varying conditions of relative humidity, slab base moisture, and wind presence.

국내에서는 고속도로에는 콘크리트 포장을 적용하고 있지만 도심지에서는 콘크리트의 양생기간으로 인해 장기간 교통차단이 필요없 는 아스팔트 포장을 주로 적용하고 있다. 그러나 아스팔트 포장은 공용수명이 길지 않아 잦은 유지보수 작업으로 인해 사용자들의 불 편을 초래하고 있다. 본 연구에서는 현장타설 콘크리트 포장 공법을 적용하더라도 즉시 통행이 가능한 포장 임시보호판 개발을 위하 여 임시보호판의 하부 지지보 설치 간격 최적화를 목적으로 3차원 유한요소해석 프로그램을 이용하여 차륜 하중에 대한 응력분포를 분석하였다. 해석에 사용된 임시보호판은 길이 6m, 폭 3m, 두께 0.3m의 콘크리트 슬래브로 구성하였으며, 임시보호판의 하부 지지보 간격을 0.5m, 1m, 1.5m, 3m, 6m로 구성하였다. 하중 조건은 중차량인 버스를 고려하여 타이어 접지 면적당 33,540N의 분포하중을 지지 보 사이에 적용하여 분석하였다. 해석 결과, 하부 지지보 사이의 간격이 좁아질수록 응력이 감소하는 것을 확인하였다.