본 연구는 기능성 건강식품으로 각광받고 있는 콩의 자급률을 올리기 위함이다. 콩의 함수율에 따른 극한강도를 측정하여 콩의 깨짐(파단) 부분을 파악하고 함수율에 따른 극한강도를 찾는 것을 목표로 한다. 현재 수확 과정중 발생하는 손실은 자연적 손실, 탈곡 과정 손실, 분류 과정 손실, 예취 과정 손실로 크게 4가지로 분류되며, 이중 탈곡 손실은 두류(콩)의 파손 및 손실율에 직접적인 요인으로 판단되여 다른 요인들에 비해 중요하다 판단되고 있다. 본 실험에서는 앞선 실험에서 부족했던 두류(콩)의 함수율 세부적인 단계로 나누어 실험하고, 생물체의 깨짐이 발생하는 하중을 직접적으로 측정하는 것을 목표로한다. 가수기간이 가장 긴 두류(콩)의 극한강도값이 3.9N으로 가장 낮게 측정되었으며, 가수기간을 거치지않 은 두류(콩)의 극한강도값이 5.244N으로 가장 높게 측정되었다.

Methods for predicting the ultimate/buckling strength of ship structures have been extensively improved in terms of design formulas and analytical solutions. In recent years, the design strategy of ships and offshore structures has tended to emphasize lighter builds and improve operational safety. Therefore, the corresponding geometrical changes in design necessitate the use of high-tensile steel and thin plates. However, the existing design formulas were mainly developed for thick plates and mild steels. Therefore, the calculation methods require appropriate modification for new designs beased on high-tensile steel and thin plates. In this study, a modified formula was developed to predict the ultimate strength of thin steel plates subjected to compressive and shear loads. Based on the numerical results, the effects of the yield stress, slenderness ratio, and loading condition on the buckling/ultimate strength of steel plates were examined, and a newly modified double-beta parameter formula was developed. The results were used to derive and modify existing closed-form expressions and empirical formulas to predict the ultimate strength of thin-walled steel structures.

선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 합금들은 스틸과 비교해서 많은 이점을 가지고 있다. 최근 고강도 알루미늄 합금들은 육상 및 해양에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 특수목적 선박의 선체 외판구조에 많이 이용되고 있고, 교량 구조물에 사용되는 상자 구조물, 그리고 고정식 해양플랫폼의 상부구조에서 소비율이 증가하고 있다. 알루미늄 재료는 스틸보다 1/3의 중량 구성비를 통하여, 구성 중량을 줄이게 하여 연비 절감을 가능하게 한다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하면, 용접가공에 따라 발생하는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물과 비교하면 열전도율이 높아서, 열영향부(heat affected zone, HAZ)가 남아 있어 구조 강도 저하를 가져온다. 본 논문에서는 MIG(Metal inert gas) 용접 때문에 발생하는 열영향부를 고려하고, 종방향 압축 하중에 대한 알루미늄 보강판의 좌굴 및 최종강도 특성을 분석하였다. MIG 용접에 따른 열영향부를 고려한 경우, 좌굴 및 최종강도 모두 감소하며, 열영향부의 범위가 15 mm부터 항복 이후 에너지 소실률이 크게 나타나며, 25 mm 이상부터는 그 차이가 크지 않다. 따라서, 알루미늄 합금재료를 적용한 보강판의 구조 거동을 파악하기 위해서는 열영향부 영향에 대한 검토 및 분석이 중요하다.

Cylindrical shells are often used in ship structures at deck plating with a camber, side shell plating at fore and aft parts, and bilge structure part. It has been believed that such curved shells can be modelled fundamentally by a part of a cylinder under axial compression. From the estimations with the usage of cylinder models, it is known that, in general, curvature increases the buckling strength of a curved shell subjected to axial compression, and that curvature is also expected to increase the ultimate strength. We conduct series of elasto-plastic large deflection analyses in order to clarify the fundamentals in buckling and plastic collapse behaviour of cylindrical shells under axial compression. From the numerical results, we derive design formula for predicting the ultimate strength of cylindrical shell, based on a series of the nonlinear finite element calculations for all edges, simply supporting plating, varying the slenderness ratio, curvature and aspect ratio, as well as the following design formulae for predicting the ultimate strength of cylindrical shell. From a number of analysis results, fitting curve can be developed to use parameter of slenderness ratio with implementation of the method of least squares. The accuracy of design formulae for evaluating ultimate strength has been confirmed by comparing the calculated results with the FE-analysis results and it has a good agreement to predict their ultimate strength.

Cylindrical steel shell sections have been applied in various engineering fields particularly in recent installations of wind turbine towers. Hence, many researchers are interested in studying cylindrical steel shell structures. However, studies on the effect of the presence or absence of openings are insufficient. Thus, the design criteria for the opening as well as the behavior of wind turbine tower are not clearly presented. Therefore, this study examines the ultimate strength and the behavior of wind tower in consideration of openings, presence of stiffeners, changes in opening width, and thickness variation of stiffeners. ABAQUS, a universal finite element analysis program, was used in to conduct this research. Finally, the results of this study can be a reference for the design and production of wind towers with openings.

러그는 선박 및 해양구조물의 블록을 이동하거나 반전에 많이 사용되는 부품이다. 선박이나 해양구조물의 제작기술이 발전함에 따라 블록이 점차 대형화되고 있어, 생산성 향상을 위해 블록을 보다 효율적으로 다루는 기술에 대한 중요성이 대두되고 있다. 러그 구조의 안전하고 경제적인 설계를 위하여 비선형 구조해석 결과를 토대로 도출한 최종강도를 기준으로 한보다 합리적인 설계과정이 필요하다. 본 연구는 조선소에서 자주 사용하는 T형 러그의 최적 구조설계를 다루고 있다. 본 연구에서의 T형 러그에 대한 최적 구조설계 결과는 충분한 구조적 안전성이 보장될 것으로 판단되고, 러그 용량별 최적 구조설계 결과의 중량 감소량에 어떤 규칙성을 발견할 수 없었는데, 이는, 현재의 설계과정에 대한 검토가 필요한 것으로 생각된다. 여기에서 제시한 비선형 구조해석에 기초한 최적 구조설계 과정은 향후 보다 다양한 경우의 러그 설계에 적용될 수 있을 것이다.

본 논문에서는 교량, 선박 등에 사용하고 해양환경을 고려한 알루미늄 합금(A6082-T-6) 플레이트 거더의 물리적 관계를 살펴보고자 한다. 플레이트 거더는 제품수명주기에 이동하중, 적재하중 등 같은 패치로딩을 경험하게 된다. 이 하중을 받는 알루미늄합금 플레이트 거더의 최종강도에 대해 다수 수치모형을 적용하여 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하고 회귀분석을 통해 예측식을 제안하였다. 예측식은 최종강도와 세장변수의 상관관계로 나타냈으며 세장변수가 낮을 경우(0-2.3) 약 9 % 정도 오차가 발생하며 높을 경우(2.3-4.0) 약 1-2 % 정도 오차가 발생하였다. 따라서 제안 예측식 적정성은 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.

프리스트레스 콘크리트 정착부의 설계를 위해 AASHTO 및 PTI에서 관련 설계식을 제안하고 있다. 그러나 이러한 설계식은 구조물의 긴장력이 단순 지압판을 통해 구조 전반으로 전달된다는 가정으로 유도된 것으로 실제 구조물에 적용되는 상용 정착구의 형태와는 차이가 있다. 이 논문에서는 하중전달 시험에 의한 실험적 방법과 3차원 고체요소를 사용한 비선형 유한요소해석 프로그램을 이용한 해석적 방법을 통해 정착구의 형상 변수에 따른 정착부의 거동특성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 하중전달시험 결과에서 얻어진 하중변위 곡선 및 극한하중 값을 해석을 통해 얻은 결과와 비교하여 유한요소모델의 적합성을 확인하였다. 또한 정착구의 리브의 설치위치, 리브의 개수, 리브의 설치길이를 주요 변수로 설정하여 형상변수에 따른 매개변수 연구를 수행하였다.

본 연구에서는 CFRP쉬트로 보강된 원형 CFT기둥의 압축거동을 관찰하고 설계식을 제안하였다. 원형 CFT기둥의 CFRP쉬트의 보강효과를 관찰하기 위해 10개의 실험체를 제작하여 중심축하중 실험을 수행하였다. 실험변수로는 CFRP쉬트 보강겹수와 직경-두께비(D/t)이다. 실험결과 원형CFT기둥에 CFRP쉬트 보강을 통해 압축내력을 증가시킨 것으로 나타났다. 끝으로 ACI 440code를 응용하여 CFRP 보강된 원형 CFT기둥의 압축내력을 예측하기 위한 설계식 을 제안한다. 제안식을 분석한 결과 실험결과와 비교적 일치한 것으로 나타났다.

최근, 교량교각과 같은 기둥구조물의 사용성능을 향상시킴과 동시에 복잡한 도심지 내 효율적 공간활용을 위해 콘크리트 충전강관(CFT: concrete-filled steel tube)의 적용이 점차 증가하고 있다. 이러한 기둥구조물의 정확한 설계를 위해서는 재료 및 기하학적 특성에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 거동에 관한 실험적 연구가 요구된다. 이에 본 연구에서는 압축강도실험을 통하여 외경-두께비 (D/t) 및 강재-콘크리트 단면적비 (As/Ac)에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성에 대해 명확히 파악하였다. 또한 콘크리트 배합강도에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성을 실험을 통하여 명확히 파악하였다. 실험결과의 고찰을 통하여 압축하중을 받는 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도는 콘크리트 강도보다 강과의 단면특성에 주로 의존함을 알 수 있었다.

보강판은 선박이나 해양구조물에서 폭넓게 사용되고 있는 기본적인 강도 부재이다. 이러한 보강판은 선박의 갑판부, 선측부, 선저부에 흔히 사용되고 있다. 보강판은 보강재가 어느 한 방향으로 또는 양방향으로 구성되어 있으며 후자에 대해서 보통 그릴리지라고 한다. 보강판의 좌굴 및 소성붕괴는 선각거더의 파손 원인이 되므로 좌굴 및 최종강도가 정확하게 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 범용유한요소해석코드인 ANSYS를 이용하여 좌굴 및 좌굴 후 거동에 대한 평가를 수행하고 보강재 치수변화, 수압의 영향을 고려하여 압축최종강도에 대해 해석 수행하였다.

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.

팻취 보강된 철근콘크리트 구조물 해석을 위한 p-version 비선형 유한요소 모델이 제시되었다. 이방성 적층평판이론에 기초를 둔 제안된 모델은 Total Lagrangian기법에 기초한 von Karman의 대변형-소변형률 이론과 증분소성이론(incremental theory of plasticity)을 적용하였다. 콘크리트의 경화법칙(hardening rule)과 그에 따른 파괴기준을 고려하고, 단부 계면 층분리 모델(plate-end interfacial debonding model) 즉, 보강판 끝 부분에서의 콘크리트 탈락에 대한 기준으로서 Oehlers Model과 Raoof and Zhang Model을 사용하였다. 콘크리트는 두께 방향으로 층상화기법(layered model)이 이용되며, 철근과 보강판은 환산층(smeared reinforcing layer)으로 계산되도록 하였다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되며, 절점에서의 응력값 산출을 위해 Gauss Lobatto 수치적분법을 사용하였다. 본 연구의 목적은 p-version 유한요소법을 사용하여 RC구조물에 대한 수피해의 정확도 및 모델의 단순성을 높인 수 있도록 하였다. 따라서, 철근과 콘크리트모델에 대한 이론적 근거는 기존의 연구문헌에 근거를 두었으며, 수치해석의 적정성은 팻취 보강된 RC보와 슬래브에 대한 문헌의 실험치 및 해석치와 비교 분석되었다.

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있는데, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적이다. 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 매로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우가 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 매, 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지가 된다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적이고 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 설계식이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 해석코드인 ANSYS(7.1)를 사용하여 시리즈해석을 수행하였다.

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재는 하중분담 능력에 따라서 전체적인 구조의 강도에 큰 영향을 미치게 된다. 또한 각 구조적인 판부재는 개별적으로 거동하는 것이 아니라 종합적인 구조로서 작용하게 된다. 선박구조물은 강구조물과 해양구조물에서와는 달리 고정도의 부정정 구조물로 구성되어 있으며, 이러한 구조물의 거동을 정확하게 규명하기 위해서는 복잡하게 구성되어 있는 선체판넬 구조를 단순화시켜서 해석에 적용하여야 한다. 본 연구에서는 선체판넬구조의 모델링영역에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며, 유한요소해석 모델링 시 3가지 서로 다른 해석영역을 지정하여 적용하였다. 본 연구의 목적은 일축압축하중이 작용하는 보강판넬구조에서 서로 다른 모델링영역을 갖는 보강판에서의 최종강도 거동을 분석하여 최적의 해석모델링 영역을 찾는 것이다.

최 등1)은 total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰다. 또한 등매개 쉘 유한요소의 단점인 전단구속 현상과 제로 에너지 모드가 발생하는 문제를 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 보강된 판 및 쉘 구조의 비선형 해석법을 개발하였다. 본 연구에서는 잔류응력을 고려한 쉘구조의 극한강도 해석을 수행하기 위하여, 대변형거동과 함께 소성붕괴거동을 추적할 수 있는 알고리즘을 제시한다. 잔류응력을 고려한 증분평형방정식에 return mapping algorithm을 이용한 탄소성 해석법을 결합시켜서 보강된 판 및 쉘구조의 극한거동을 파악한다. 수치해석 예제를 통하여 본 연구에서 제시된 유한요소 및 비선형 해석 알고리즘에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.