본 논문은 코시 모멘텀(Cauchy’s Momentum) 방정식을 이산화하기 위해 GC-LSM(Geometric Conservative Least Squares Method) 을 사용한 새로운 Meshless 방법을 제시한다. FEM(Finite Element Method) 방법이 구조해석에 널리 사용되고 있지만 무격자 기법은 격자를 이동해야 할 때 장점이 많기 때문에 개발되었다. 본 작업은 무격자 기반의 FSI(Fluid-Structure Interaction) 프로그램을 개발하 기 위한 기틀을 다지는 단계이다. 본 논문에서는 Cauchy’s Momentum 방정식을 GC-LSM을 사용하여 강형식 형태로 이산화하였고, 시간 적분을 위해 New Mark Beta 방법을 사용하였다. 개발된 기법은 1D, 2D 및 3D 벤치마킹 문제에서 검증했으며, 정적 해석 및 동적 해석 결과가 해석해와 비교시 매우 정확한 결과를 보여준다.

본 논문에서는 축하중과 폭발하중을 동시에 받는 철근콘크리트 부재의 구조 거동을 분석하였다. 기본적인 폭발하중을 받는 패널 실험 데이터, 축하중과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥 실험데이터를 이용하여 비선형 동적해석 모델링을 검증하였다. 축하중의 적용에 있어서 Autodyn은 동적해석만을 위한 프로그램이기 때문에 축하중과 같은 정적 하중에 대한 초기 응력 상태를 모사하는 해석 절차를 제시하였다. 축하중비 0%~70% 구간과 TNT 등가량에 의존한 환산거리 1.1~2.0에 해당하는 매개변수를 선정하여 총 80개의 비선형 동적 유한요소해석을 진행하였다. 축하중비와 환산거리의 변화를 통해 손상정도와 최대 변위 및 회전각으로 구조 거동을 비 교 분석한 결과로 원거리 폭발하중에서 축하중을 받는 기둥의 강성 증가로 최대 변위가 감소한다. 결과적으로 축하중비 10%~30%, 30%~50%, 50% 이상의 영역 3가지로 구조적 거동 분류가 가능함에 따라 내폭 설계 모델 개발에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

구조물에 장기적으로 발생하는 노후화를 정량적으로 파악하기 위해 상시진동 데이터를 활용한 일반화된 모니터링 시스템에 관한 연구가 세계적으로 활발히 수행중이다. 본 연구에서는 구조물에서 장기적으로 취득되는 동특성을 앙상블 학습에 활용하여 구조물의 이상을 감지하기 위한 보급형 엣지 컴퓨팅 시스템을 구축하였다. 시스템의 하드웨어는 라즈베리파이와 보급형 가속도계, 기울기센서, GPS RTK 모듈, 로라 모듈로 구성됐다. 실험실 규모의 구조물 모형 진동실험을 통해 동특성을 활용한 앙상블 학습의 구조물 이상 감지를 검증하였으며, 실험을 기반으로 한 실시간 동특성 추출 분산처리 알고리즘을 라즈베리파이에 탑재하였다. 구축된 시스템을 하우징하고 포항시 행정복지센터에 설치하여 데이터를 취득함으로써 개발된 시스템의 현장 적용성을 검증하였다.

This study evaluates safety assessment before and after repair of Seonamsa temple seungseon bridge, which refer to the representative Hongye bridge in Korea. In this approach natural frequency of the structure were considered in the modeling procedure. Trial & error method is applied to obtain the approximate natural frequency before and after retrofit construction. Stiffness of the actual structure was examined to account for the dynamic characteristics of Hongye bridge measured in the field and adjusting parameters in computer modeling. The safety and usability of the stone structure in terms of load bearing capacity and displacement were examined.

본 논문에서는 전통 목조건축물로 되어 있는 대한민국의 국보 1호인 숭례문의 구조해석을 수행하고 안전도를 평가하였다. 전통 목조건축의 대부분의 하중을 차지하고 있는 숭례문의 지붕하중을 상세히 산정하고 숭례문의 가구구성 특징을 면밀히 살펴 범용 구조해석 소프트웨어인 midas Gen으로 구조해석모델을 구축하였다. 수직하중에 대한 정적구조해석을 수행하고 주요 수직 수평 구조부재의 안전성과 주요 수평부재의 사용성을 평가하였다. 숭례문의 동적거동특성을 평가하기 위하여 현장에서의 충격해머실험과 구조해석 소프트웨어를 이용한 고유치해석을 수행하고 그 결과를 비교하고 주요모드를 도출하였다. 수직하중에 대한 검토결과 숭례문은 구조적 능력에 여유가 있는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 균열 진전문제에 대하여 페리다이나믹스 이론을 이용하여 설계민감도 해석 및 구조 최적설계를 수행하였다. 페리다이나믹스는 해의 불연속성을 다루기 어려웠던 기존의 연속체 이론에 비해 균열 진전문제와 같은 불연속성을 가지는 문제를 자연스럽게 표현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최적설계를 진행하기 위하여 애조인 변수법으로 설계민감도를 유도하였다. 특히 균열이 진전되더라도 애조인 변수법으로 계산된 변위장과 변형에너지에 대한 설계민감도 값은 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적임을 보였다. 이를 바탕으로 간단한 인장응력 하의 균열진전 문제에 대하여 균열의 분기가 발생하는 위치를 조절하기 위하여 정해진 시간구간에서 변형에너지 값을 줄이는 방향으로 최적설계를 수행하였다. 최적의 재료분포로 해석을 수행한 결과 균열의 분기점을 늦출수 있음을 확인하였다.

가스 생산용 해양플랜트 설비에서 발생할 수 있는 폭발사고의 경우, 구조 시스템의 기하학적 특성이나, 바람, 가스 누출율 등과 같은 환경적 조건에 의해 피해 규모의 범위가 상당하다. 따라서 폭발파에 의한 구조 부재의 응답을 분석하기 위해서는 이러한 조건들을 고려한 가스폭발 수치해석 과정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 FPSO 탑사이드의 형상 및 장비 배치와 같은 세부적인 부분까지 고려하여 폭발해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 획득한 하중 이력들의 특성을 분석하였다. 또한 다양한 형태로 나타나는 폭발하중 이력들 중 구조물 손상에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 최대 압력과 지속시간들을 고려하여 유한요소해석 시 하중조건으로 적용한 후, 부재의 응답특성에 관한 분석을 수행하였다. 유한요소해석 모델은 실제 구조물에 적용이 가능하고, 복잡한 형상을 이상화한 단 자유도 및 다 자유도 모델을 사용하였다. 정 압력 및 부 압력단계의 최대 압력이 증가함에 따라 구조 부재의 최대 응답이 증가하였고, 부 압단계에서 하중 지속시간이 증가함에 따라 구조물의 최대 변위가 증가는 경향을 보였다.

현실세계의 구조물은 대부분 동하중의 영향을 받고 있지만, 구조해석이나 구조 최적화를 수행할 때는 정하중이 작용하는 것으로 가정한다. 실제 하중인 동하중을 고려하게 되면 다양한 하중들을 고려해야 하기 때문에 전산자원과 시간비용 측면에서 많은 제약이 따르기 때문이다. 그러나, 단순한 정하중 조건만을 고려하면 구조안전성 측면에서 바람직하지 못하기 때문에 가중치를 적용하거나 동하중을 대체하는 등가정하중을 적용하여 관련 문제를 보완하려는 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 등가정하중을 적용하여 동하중을 받고 있는 구조물에 대한 구조최적화 기법을 제안한다. 본 연구에서 적용하는 등가정하중은 기존 연구에서 제안한 바 있는 주자유도를 기반으로 하여 등가정하중 부과 위치를 결정하고 최적화 과정을 통해 산출한다. 이 과정에서 지나치게 큰 하중이 구해지지 않도록 가중치를 고려한 구속조건을 추가하여 기존 연구의 등가정하중의 최적화 과정을 보완하였다. 수치예제에서는 동하중이 작용하는 트러스 구조물과 평판 구조물에서 최적화된 등가정하중을 적용하여 사이즈 최적화를 수행함으로써 제안된 최적화 기법의 신뢰성을 검증한다.

Recently, environmental problems associated with the excessive use of fossil fuel are hot issue throughout the world. As an alternative energy resource, the importance of renewable energy is continuously rising. Especially, growth rate of photovoltaic energy generation is one of the best. In this paper, floating PV generation system made of pultruded fiber reinforced polymeric plastic (PFRP) is discussed. It is well known that PFRP has many advantages such as high corrosion resistance, high specific strength/stiffness, etc. Compared with conventional construction materials. To investigate the structural behavior under flow induced dynamic loading, members and connections of members are tested under cyclic loading. It was found that the structural system is strong enough to resist such a cyclic loading.

Risers are often exposed to harsh ocean environments, and vulnerable to various damages. The riser failure may cause serious economical losses as well as environmental problems. Therefore, maintaining the structural integrity of the riser is very important. This paper deals with the methodology for monitoring structural integrity of the riser using dynamic characteristic changes such as mode shapes. The damage index method, which has been proved its usefulness in many applications, is applied to a numerical study to test its feasibility of identifying damage in a riser. The numerical study is performed using OcraFlex 9.4, specialized program for analyzing marine structures. The numerical study shows that the damage index method can identify damage in the riser.

Recently, most of moving parts at automobile engine are required to be lighter and compacter and have high performances such as strength and endurance, etc. In particular, the crankshaft is subject to complex loadings such as shear, bending, and torsional loads as well as inertia and torsional vibration. To investigate critical area and optimize the shape of crankshaft at intial design stage, it is necessary to consider the dynamic effect of crankshaft. This paper carried out structural analysis of engine crankshaft by using multi-body dynamics and multi-axial fatigue analysis

이 연구는 고층건축물이 풍하중을 받을 때 변장비의 변화에 따라 구조축방향으로 풍응답이 어떻게 배분되어 가는지를 규명한 것이다. 변장비가 다른 3종류의 장방형 강체모형을 경계층 풍동 내에 설치하여 풍력실험을 수행하였다. 풍력실험으로부터 얻어진 변동모우멘트계수와 변동모우멘트의 파워스펙트럼밀도를 사용하여 스펙트럼모드해석법에 의하여 고층건축물의 응답을 평가하였고, X축방향의 풍응답과 Y방향의 풍응답을 비교하고 그 차이점을 분석하였다. 결과로부터 대상 고층건축물의 경우 모든 변장비에서 Y방향의 동적인 응답이 X방향 보다 큰 것을 알 수 있었다.

본 논문은 자이로콥터의 유한요소 모델링과 로터의 회전에 의한 동하중을 고려한 전산진동해석을 수행하였다. 이를 위해 자이로콥터의 최종 조립된 3차원 CATIA 모델을 구축하였으며, 3차원 데이터를 바탕으로 비구조 질량을 포함한 구조진동해석을 위한 유한요소모델을 생성하였다. 실용적인 전산구조동역학 해석을 위해 상용 유한요소 해석프로그램인 MSC/NASTRAN과 자체 개발한 프로그램을 병용하여 사용하였다. 비행 중 회전하는 로터에 의해 발생하는 동하중은 상용 CFD 프로그램인 FLUENT를 이용하였다. 유체해석과 구조진동해석의 결합을 위해 자체적으로 통합 연계 시스템을 구축하였다. 3차원 구조의 효율적인 진동특성을 고찰하기 위해 모달영역에서 천이응답해석과 주파수응답해석을 수행하였다. 실제 자이로콥터의 연료조건과 비행조건을 고려하였으며, 전산해석을 통하여 고유진동, 주파수 응답 및 천이응답 특성을 고찰하였다.

위상 최적화 문제는 다양한 밀도 분포를 가지는 설계영역에서 목적함수와 요소단위의 설계 민감도의 반복적인 계산을 요구한다. 최근 제안된 2단계 축소기법은 축소 시스템을 구축하는데 매우 효과적이며 고유치 문제와 동적 문제의 해석에 정확도와 효율성을 동시에 제공한다. 본 논문에서는 구조 위상 최적화 문제에서 해석 부분과 민감도 계산 부분에 2단계 동적 축소기법을 사용한다. 축소시스템에 대한 위상 최적화 결과는 축소되지 않은 전체 시스템에 대한 최적화 결과와 비교하여도 공학적으로 요구되는 정확도 범위 내에서 2단계 축소기법이 높은 정확도와 계산 효율을 보장하는 것을 보여준다.

본 논문에서는 유연한 철제와 목조 지붕구조체를 가진 1/2 축소 전단벽 건물의 진동대 실험결과를 이용한 성공적인 구조물의 재해석과 선형ㆍ비선형 동적특성을 연구하기 위한 해석모델링 방법에 대해서 연구하였다. 대상 건물은 유연한 지붕구조체와 4개의 보강조적조 전단벽으로 구성되어 있다. 유연한 지붕구조체의 동적특성 때문에 다자유도 모델을 사용하였으며, 다수의 선형 및 비선형 동적해석을 실행하기 위하여 구조물의 자유도를 단순화하였다. 각각의 구조부재의 이력특성과 재료특성 그리고 동적해석을 수행하기 위한 주요 구조변수의 적절한 설정 방법에 대하여 고찰하였다.

강제진동을 가한 구조물의 제한된 위치에서 측정한 가속도를 사용하여 손상을 확인하고 평가하는 알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬에서는 선형적 구속-비선형 최적화에 의해 최적의 구조변수를 구하여 구조물을 인식하는 시간영역-시스템 인식기법을 사용하였다. 동적운동방정식의 오차를 최소화하도록 최적의 변수를 추정하였으며, 제한된 위치에서 측정된 가속도 자료를 이용하여 손상된 부재를 찾기 위하여 적합적 변수모음법을 적용하였다. 손상은 측정된 가속도의 시간이력에 시간창의 개념을 적용하여 통계적으로 평가하였다. 가속도가 측정된 자유도에서의 변위와 속도는 측정된 가속도를 적분하여 계산하였으며, 미측정 자유도에서는 변위를 추가의 미지변수로 추정하고, 속도와 가속도는 추정된 변위의 차분에 의해 수치적으로 계산하였다. 개발된 알고리듬의 효율성을 검증하기 위하여 트러스에 대한 수치모의실험을 실시하였다. 손상지수의 한계치를 정하고 각 부재에서의 손상가능도를 계산하기 위하여 자료교란법을 적용하였다.

단기 동 하중(특히 지진하중)을 받는 비선형 강 프레임 구조물의 안전성을 평가하기 위하여 추계론적 유한요소 개념에 근거한 비선형 시간영역 신뢰성 해석 기법을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 유한요소 공식화가 응답 표면법, 1차 신뢰성 방법, 그리고 반복 선형보간 기법의 개념들과 결합되어 지는데, 이것이 추계론적 유한요소 개념으로 귀결된다. 실제 지진하중의 시간이력이 구조물의 진동을 위해 사용되므로 사실적인 하중조건의 재현이 가능하다. 가상 응력에 기초한 유한요소 기법이 본 알고리즘의 효율성을 증대하기 위해 사용된다. 본 알고리즘은 지진하중 또는 임의의 단기 동적하중을 받는 유한요소 기법으로 표현되는 어떠한 선형 및 비선형 구조물과 관련된 위험도를 평가할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 수치예제를 통하여 알고리즘을 설명하였으며, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 사용하여 본 알고리즘을 검증하였다.

측정데이타를 유한요소모델과 같은 해석적모델과 결합하여 시스템규명기법(S.I.)을 적용하는데는 많은 문제점이 수반되며 그중 주요한 요인은 해석적모델과 실측데이타간의 자유도수의 차이이다. 일반적으로 해석적모델은 많은 수의 자유도를 지니는 반면 현장에서 측정할 수 있는 자유도는 매우 제한되어 이들을 결합하는데는 많은 문제점이 발생하고 또한 회전자유도의 경우에는 매우 측정하기 힘든 현실적 문제를 야기하고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 센서를 설치하기 용이한 부분의 실측데이타와 구조계의 해석적모델을 결합하여 측정하지 못한 구조계의 동적응답을 추정하는 상태추정기법을 주파수영역에서 제시하였다. 이동하중을 받는 보의 동적거동에 대하여 부분적 변위데이타로부터 보의 중앙점에서의 동적변위 및 회전변위를 예측하는 시뮬레이션을 수행하여 제시된 방법의 타당성을 검증하였다.

액체 금속로(LMIR) 핵연료교환장치의 기본설계를 위해서는 여러 분야(예를 들면, 기구학, 동역 학, 재료역학 등)의 해석을 동시에 수행해야 한다. 그러나 이와 같은 해석들은 각각 별개로 연속적으로 수행되는 것이 아니라, 상호 유기적인 연관을 갖고 수행되어야 한다. 이와 같은 해석에 적합한 기법이 MDO 기법이다. 본 논문에서는 MDO기법에 의한 핵연료교환장치 구조해석의 한 단계로 핵연료교환장치의 기구 동역 학 해석을 수행하여 핵연료 교환장치 작동에 대한 기구운동학적 특성 및 동역학적 특성을 분석하였다. 분석결과 해석대상 핵연료교환장치는 예상한대로 원활하게 작동됨이 확인되었다. 아울러 이 분석 결과를 토대로 핵연료교환장치의 정적 휨 변형을 구하기 위한 재료역학해석에서 요구되는 정적구조를 결정하였다.