• 제목, 요약, 키워드: 비선형 해석

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건축구조물의 비선형 지진응답 평가를 위한 개선된 지진하중 분배방법 (Improved Distribution of Seismic Forces for Evaluation of Nonlinear Seismic Response of Building Structures)

  • 이동근;최원호;안지희
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.5 no.2
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    • pp.33-47
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    • 2001
  • 성능에 기초한 내진설계에서는 구조물이 보유하고 있는 능력을 효과적으로 파악하기 위해서 비선형 정적 해석이 적용되고 있다. 그러나 비선형 정적해석은 고차모드에 대한 효과를 고려하지 못함으로써 고층구조물이나 비정형 구조물과 같은 경우에는 정확한 비선형 지진응답의 산정과 내진성능을 평가하는데 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 건축구조물의 선형 및 비선형 지진응답 평가를 위하여 응답 스펙트럼해석을 통하여 얻어지는 층전단력으로부터 층하중을 산정하는 유사동적해석법이 적용되었다. 제안된 방법을 비선형 정적 해석에 적용하여 구조물의 비선형 자동응답을 비선형 시간이력해석의 결과와 비교하였다. 기존의 층분포하중에 의한 비선형 지진응답과 비교하였으며, 제안된 방법에 의한 지진 응답이 구조물의 비선형 거동특성을 가장 정확하게 표현하였다. 그러므로 본 연구에서 제안된 방법을 사용하여 비선형 정적 해석을 수행한다면 비교적 명확한 건축물의 비선형 거동특성과 내진성능을 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

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지반의 비선형 특성이 수평방향 운동을 받는 기초지반 체계의 동적강성에 미치는 영향 (Effects of Nonlinear Soil Characteristics on the Dynamic Stiffnesses of a Foundation- Soil system Excited with the horizontal Motion)

  • 김용석
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.4 no.3
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    • pp.55-65
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    • 2000
  • 구조물 지진해석을 위한 구조물 -지반 상호작용 해석에서도 비선형 지반 특성을 고려한 비선형해석이 요구되고 있어 구조물 비선형 지진 해석을 위해 기초 지반에 대한 수평방향 비선형 해석을 수행하였다. 기초지반은 UBC 분류에서 규정한 보통지반인 Sn 지반과 연약지반인 SE 지반을 고려하였고, 지반의 비선형 특성은 Ramberg-Osgood 모델을 이용하였다. 비선형 지반이 기초지반 수평 및 회전 동적 강성 및 감쇠비에 미치는 영향을 조사하기 위하여 얕은 기초와 묻힌기초에 대해 기초 크기, 지반깊이 및 말뚝유무에 따른 동적 강성 및 감쇠비 변화를 조사하였는데, 지반의 비선형 특성이 기초지반의 선형 수평 및 회전 강성과 감쇠비를 크게 감소 또는 증가시키는 것으로 나타났으며, 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무의 영향도 큰 것으로 나타나 구조물 지진해석시 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무와 함께 지반의 비선형성도 고려하는 것이 필요한 것으로 판단되었다.

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비선형 특성을 가진 구조시스템의 진동과 감도해석 방법 (A Method for Vibration and Sensitivity Analysis of Structure Systems with Non-linear Characteristics)

  • 문병영;김사수;암대장
    • 한국해양공학회지
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    • v.13 no.4
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    • pp.10-18
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    • 1999
  • 본 논문에서는 대형구조물의 해석에 있어서 부분구조합성법과 섭동법을 이용하여 복잡한 비선형시스템의 해석방법을 제안하였다. 해석방법은 전체시스템을 먼저 몇 개의 분계로 분할한다. 각 분계의 운동방정식에 비선형항이 존재하여도 전체시스템의 지배적 진동모드는 선형모드라는 가정하에 이 시스템의 각 분계를 모드좌표로 변환한다. 이때, 비선형항은 근사적으로 변환한다. 그리고 섭동법을 이용하여 각 분계의 모드좌표방정식은 섭동좌수별로 정식화되어 순차적으로 구해진다. 비선형의 감도는 비선형계수로 정의되고, 그에 상응하는 강성에 의해 구해진다. 제안된 해석방법으로 비선형회전체, 비선형 베어링-페데스탈로 구성된 대형시계구조물의 진동을 해석하였다. 해석방법의 유효성을 평가하기 위해 응답의 정도와 계산소요시간을 유한요소법의 결과와 비교 분석하였다.

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건물의 수평방향 내진거동에 미치는 연약지반의 비선형 영향 (Nonlinear Effects of a Soft Soil Layer on the Horizontal Seismic Responses of Buildings)

  • 김용석
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.5 no.2
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    • pp.23-31
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    • 2001
  • 지반 위에 세워진 구조물의 지진응답해석시 지반-구조물 상호작용 영향은 지반으 선형특성을 고려하여 간주되었는데 최근 연구결과에 의하면 구조물 지진해석에서 연약지반의 비선형 특성이 중요한 요소로서 인식되었다. 하지만 지반-구조물계의 복잡한 비선형 특성 때문에 내진설계 기준에서 비선형 지반특성을 고려하기에는 아직도 어려움이 많다. 이 논문에서는 UBC 지반종류 $S_{D}$ 지반 위에 놓인 중규모의 얕은 온통기초와 묻힌 온통기초위에 세워진 건물에 대한 단자유도계 선형 지진해석을 연약지반의 비선형성을 고려하여 최대가속도가 0.17g 과 0.36g 인 Taft E-W 및 El Centro N-S 지진기록을 사용하여 수행하였다. 비선형 지진해석을 결과를 선형해석 결과와 비교하였을 때, 비선형 응답스펙트럼의 최대가속도가 지반의 비선형성 때문에 상당히 줄어드는 것으로 나타나 지반의 비선형성을 고려한 더효율적인 내진설계의 가능성을 보여준다.

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섭동법을 사용한 사각형 유체저장 탱크의 비선형 유동해석 (Nonlinear Analysis of Sloshing in Rectangular Tanks by Perturbation Approach)

  • 전영선;윤정방
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.6 no.6
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    • pp.55-64
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    • 2002
  • 사각형 유체저장 탱크내에 저장되어 있는 유체의 비선형 유동거동을 섭동법을 사용하여 해석하였다. 제시된 방법에 의한 비선형 해석결과는 기존의 연구결과와 잘 일치하였다. 지반특성과 탱크형상에 따른 유체 표면의 비선형 거동 특성을 분석하여 비선형 해석의 중요성을 입증하였다. 유체의 비선형 거동은 토사지반에서 크게 나타나며 특히 Broad Tank에서의 응답은 대단히 크게 나타났다. 일반적으로 유체표면 유동의 비선형 해석결과는 선형해석결과 보다 크게 나타났다. 유체저장탱크의 설계시 선형해석 만으로는 최대응답을 과소평가할 수 있으므로 비선형 해석을 반드시 수행할 필요가 있다.

대공간 구조물의 비선형 해석기법

  • 김승덕
    • 전산구조공학
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    • v.10 no.1
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    • pp.7-18
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    • 1997
  • 본 고에서는 컴퓨터를 이용하여 비선형문제를 어떻게 다룰 것인가에 관해 기초 지식에서부터 응용까지를 간단히 설명한다. 먼저 기하학적 비선형 문제를 중심으로, 기존의 비선형 해석기법에 관해 기초적인 기법부터 고난도의 기법까지 일반적으로 많이 사용되는 것을 자세히 소개한다. 또 대공간 구조물의 비선형 해석기법에 관한 이해를 돕기 위해 비교적 간단한 부재인 케이블/트러스 요소를 이용한 몇몇 예제와 비선형해석으로 인한 구조물 거동의 특성도 다룬다.

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선형해석법을 이용한 교량상 장대레일의 안정성 해석 방법 연구 (Stability Analysis for CWR on the Railway Bridges by Linearized Method)

  • 최영길;오주원
    • 한국철도학회논문집
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    • v.12 no.4
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    • pp.472-480
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    • 2009
  • 장대레일의 축력해석은 기하적 비선형 및 재료적 비선형해석을 수행하여야 하므로 그 해석 자체가 비선형 해석으로서 난해하고 하중이력의 적용순서 등에 따라 해석결과가 다르게 나타난다. 이러한 해석의 이론적 복잡성과 어려움에 비하여 철도교량위에 부설된 장대레일의 축력해석결과는 레일의 좌굴이 미미하여 기하적 비선형성이 미소하므로 그 예측이 가능하며 아주 단순하게 나타나게 된다. 본 연구는 교량상 장대레일의 축력해석에서 기하적 비선형성이 미소하여 해석 결과에 거의 영향을 미치지 못하므로 재료적 비선형성만을 고려하여 비선형해석을 수행하는 방법을 개발하였다. 이는 레일 체결 시스템의 비선형 저항력을 힘-변위 관계로부터 선형관계로 재구성시켜 선형해석법으로 수회 반복시키게 되면 간단하게 수렴됨으로 해석결과를 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있다. 이러한 해석결과를 기존의 해석예들과 결과를 비교함으로서 효율적인 교량상 장대레일의 안정성 해석이 가능함을 알 수 있었다.

호장법을 이용한 평면 트러스 구조의 비탄성 비선형 해석 (Inelastic Nonlinear Analysis of Plane Truss Structures Using Arc-Length Method)

  • 김광중;백기열;이재홍
    • 한국공간구조학회논문집
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    • v.8 no.1
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    • pp.41-48
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    • 2008
  • 대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 두 효과를 함께 고려한 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

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비선형 정적 해석법을 이용한 사장교의 지진해석 (Seismic Analysis of Cable-Stayed Bridges using Nonlinear Static Procedures)

  • 신동규;곽효경
    • 대한토목학회논문집
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    • v.31 no.2A
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    • pp.59-69
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    • 2011
  • 성능기반 내진 설계방법의 설계철학을 가지고 있는 비선형 정적 해석법(NSPs)은 최근 구조물의 지진해석방법으로서 그 사용성을 인정받고 있다. 비선형 정적 해석법을 통한 지진해석은 기존의 비선형 시간 이력법에 비해서 방법이 간단하며, 직관적으로 구조물의 지진해석을 수행할 수 있는 등의 장점으로 빌딩구조물의 지진해석법으로 널리 사용되고 있다. 하지만, 기본 진동모드에 의해서 구조물의 거동이 지배되지 않는 구조물의 경우에는 그 사용성에 대한 연구가 매우 제한적이다. 이를 개선하기 위한 고차모드의 기여분을 반영할 수 있는 비선형 정적 해석법으로 모드별 비탄성 정적해석법(Modal Pushover Analysis; MPA)이 제시되었고, 또한 이를 개선한 개선된 모드별 비탄성 정적해석법(Improved Modal Pushover Analysis; IMPA) 역시 소개되었다. 본 논문에서는 기존에 소개된 네가지 비선형 정적 해석법을 이용하여 국내에 설계/시공된 두 사장교의 지진해석 가능성을 알아보며, 각 방법의 장/단점을 분석 하여 비선형 정적 해석법의 응용가능성에 대해서 알아보았다.

고체 평판의 비선형 순수굽힘변형에 대한 수학적 정해 (A Closed Form Nonlinear Solution for Large Pure Bending Deformation of Solid Plate)

  • Youngjoo Kwon
    • 한국정밀공학회지
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    • v.15 no.12
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    • pp.220-225
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    • 1998
  • 압축성 초탄성 평판의 순수굽힘에 대한 비선형 변형해석의 수학적 정해가 본 논문에 구해져 있다. 이차원 평면 변형도 상태가 해석을 위하여 가정되었으며, 비선형 순수굽힘 변형해석결과는 고전적인 선형 순수굽힘 변형해석결과와 비교되었다. 고전적인 선형굽힘 결과와는 다르게 비선형 순수굽힘 상태에서는 반경방향응력은 영이 아니며 또한 각방향응력도 선형 상태가 아닌 것으로 규명되었다.

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