추락낙하 충돌 시 가해지는 충격에 대한 경수로(PWR) 처분용기의 구조해석

권영주,Kwon, Young-Joo 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.2

본 논문에서는 고준위폐기물 처분장에서 처분용기를 취급할 때 발생할 수 있는 운송차량에서 처분용기의 추락낙하 사고시 지면에 충돌할 때 지면으로부터 받는 충격력에 대하여 직경이 102cm인 가압경수로(PWR)용 처분용기에 대한 구조해석을 수행하여 처분용기의 구조적 안정성을 평가하였다. 이를 위하여 처분용기가 추락낙하하여 지면과 충돌 시에 처분용기가 받는 충격력을 구하기 위한 기구동역학해석을 상용 CAE 시스템인 RecurDyn을 이용하여 수행하였으며, 이와 같이 구한 충격력에 대하여 상용 유한요소해석 코드인 NISA를 이용하여 처분용기의 비선형구조해석을 수행하여 처분용기 내에 발생하는 응력 및 변형을 구하였다. 이를 바탕으로 처분용기가 처분장에서 취급 시 부주의로 운송차량에서 추락낙하 하는 경우 처분용기의 구조적 안전성을 평가하였다. 처분용기를 강체로 가정하고 기구동역학해석을 수행한 결과 처분용기는 지면과 두 가지 유형으로 충돌함을 알 수 있었고, 충돌 초기 지면으로부터 받는 충격력이 가장 크고 그 이 후 충돌 시에는 충격력이 점차로 감소함을 알 수 있었다. 안정적인 구조안전성 평가결과를 얻기 위하여 처분장에서 차량 운송 시 추락낙하 사고에서의 운송차량의 높이는 충분히 높은 5m로 가정하였다. 충격력에 대한 비선형구조해석은 추락낙하하여 가장 큰 값인 충돌 초기의 충격력의 크기를 가지고 비선형구조해석을 수행하였다. 해석결과 이송 중인 차량에서 추락낙하하는 경우 처분용기의 내부 주철삽입물에 주철의 항복응력보다 더 큰 응력이 발생하였으며, 이는 처분용기에 항복이 발생하여 경수로 처분용기의 구조적 안전성이 확보되지 못함을 보여주고 있다. In this paper a structural analysis of the PWR(pressurized water reactor) canister with 102cm diameter is carried out to evaluate the structural safety of the canister for the impact force occurring at the moment of collision with the ground in the falling plumb down accident from the carriage vehicle which may happen during the canister handling at the spent nuclear fuel disposal repository. For this, a rigid body dynamic analysis of the canister is executed to compute the impact force using the commercial CAE system, RecurDyn, and a nonlinear structural analysis is performed to compute stresses and deformations occurring inside the canister for this computed impact force using the commercial FEM code, NISA. From these analysis results, the structural safety of the canister is evaluated for the falling plumb down accident from the carriage vehicle due to the inattention during the canister handling at the repository. The rigid body dynamic analysis performed assuming the canister as a rigid body shows that the canister falls plumb down to the ground in two types. And also it shows that early collision impact force is the biggest one and following impact forces decrease gradually. The height of the carriage vehicle in the repository is assumed as 5m in order to obtain the stable structural safety evaluation result. The nonlinear structural analysis of the canister is executed for the biggest early impact force. The structural analysis result of the canister shows that the structural safety of the PWR canister is not secured for the falling plumb down accident from the moving carriage vehicle because the maximum stresses occurring in the cast iron insert of canister are bigger than the yield stress of the cast iron.

기초 형식에 따른 LNG 저장탱크의 지반-구조물 상호작용을 고려한 지진응답 분석

손일민,김재민,이창호 한국전산구조공학회 2019 한국전산구조공학회논문집 Vol.32 No.3

이 연구에서는 기초의 종류에 따라 지반-구조물 상호작용(SSI) 효과가 LNG 저장탱크의 지진응답해석에 미치는 효과를 분석하였다. 이를 위하여 직경 71m인 LNG 탱크와 기반암 위 점토지반의 깊이가 30m인 지반조건을 고려하였다. 그리고 기초형식으로 네 가지(얕은 기초, 말뚝지지 전면기초, 말뚝기초(지표면 접촉식, 부유식)를 고려하였다. 지반의 비선형성은 자유장 지반에 대하여 등가선형화기법으로 고려되었다. 또한, 말뚝기초의 시공과정에서 발생하는 동다짐 효과에 대해서도 분석하였다. SSI 해석을 위하여 진동수영역 해석프로그램인 KIESSI-3D를 이용하였다. 지반-구조물 상호작용 해석을 통해 LNG 저장탱크의 외조 벽체 쉘의 응력과 내조탱크의 밑면전단력 및 전도모멘트를 구하였다. 해석결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다: (1) 고정 기초해석에 의한 외조와 내조탱크의 지진응답이 SSI 효과로 인한 지진응답보다 매우 컸다. (2) SSI의 효과가 내조탱크와 외조탱크의 동적응답에 미치는 영향은 기초의 형식에 따라 다르게 나타난다. (3) 말뚝지지 전면기초에서 동다짐 효과에 의한 구조물 응답의 변화는 약 10%로서 무시할 수 없을 정도로 큰 것으로 나타났다. In this study, the soil-structure interaction(SSI) effect on the seismic response of LNG storage tanks was investigated according to the type of foundation. For this purpose, a typical of LNG storage tank with a diameter of 71m, which is constructed on a 30m thick clay layer over bedrock was selected, and nonlinearity of the soil was taken into account by the equivalent linearization method. Four different types of foundations including shallow foundation, piled raft foundation, and pile foundations(surface and floating types) were considered. In addition, the effect of soil compaction in group piles on seismic response of the tank was investigated. The KIESSI-3D, which is a SSI analysis package in the frequency domain, was used for the SSI analysis. Stresses in the outer tank, and base shear and overturning moment in the inner tank were calculated. From the comparisons, the following conclusions could be made: (1) Conventional fixed base seismic responses of outer tank and inner tank can be much larger than those of considering the SSI effect; (2) The influence of SSI on the dynamic response of the inner tank and the outer tank depends on the foundation types; and (3) Change in the seismic response of the structure by soil compaction in the piled raft foundation is about 10% and its effect is not negligible in the seismic design of the structure.

강성계수의 전달을 이용한 골조구조물의 정적해석

최명수,문덕홍,정하용 한국전산구조공학회 2003 한국전산구조공학회논문집 Vol.16 No.1

파양한 구조물의 정적해석에서 매트릭스구조해석법은 가상 폭넓게 사용되고 있는 강력한 해석기법이다. 그러나 이 방법으로 많은 수의 자유도를 갖는 구조물을 정확히 해석하기 위해서는 많은 계산 메모리와 빠른 처리 능력을 갖춘 고성능 컴퓨터를 필요로하는 취약점이 있다. 따라서 매트릭스구조해석법으로 많은 수의 자유노를 갖는 구조물을 퍼스널 컴퓨터 상에서 정확히 해석하기에는 곤란한 경우가 많다. 매트릭스구조해석법치 이러한 취약점을 극복하기 위하여, 저자들은 전달강성계수법을 제안한다. 전달강성계수법은 해석대상 구조물에 대한 강성계수의 전달에 기본 개념을 두고 있으am로 퍼스널 컴퓨터에 매우 적합한 해석기법이다. 본 논문에서는 골조추조물에 대한 정적해석 알고리듬을 전달강성계수법으로 정식화한다. 그리고 전달강성계수법, NASTRAN, 매트릭스구조해석법 그리고 해석해에 의한 계산 결과들의 비교를 통해 전달강성계수법의 유효성을 확인한다. In static analysis of a variety of structures, the matrix method of structural analysis is the most widely used and powerful analysis method. However, this method has drawback requiring high-performance computers with many memory units and fast processing units in the case of analyzing accurately structures with a large number of degrees-of- freedom. Therefore, it's very difficult to analyze these structures accurately in personal computers. For overcoming the drawback of the matrix method of structural analysis, authors suggest the transfer stiffness coefficient method(TSCM). The TSCM is very suitable to a personal computer because the concept of the TSCM is based on the transfer of the stiffness coefficient for an analytical structure. In this paper, the static analysis algorithm for frame structures is formulated by the TSCM. We confirm the validity of the TSCM through the comparison of computation results by the TSCM, the NASTRAN, the matrix method of structural analysis and the analytical solution.

구조 안전성 향상을 위한 온실 전용 구조해석 프로그램 개발

이종원 ( Jongwon Lee ),박순응 ( Sooneung Park ),이석건 ( Sukgun Lee ),이현우 ( Hyunwoo Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

파이프 온실 구조는 안전성이 지나치게 강조되면 과다설계가 되어 자재의 낭비를 초래할 수 있으며, 과소 설계로 안전성이 확보되지 않으면 눈이나 바람에 의하여 온실의 파손으로 인한 막대한 피해를 입게 된다. 기존의 농업시설의 기상재해에 따른 경감대책으로 내재해형 규격시설과 보강방법에 대해 연구가 진행되어 왔으나 구조안정성 검토에 있어서 구조공학적 측면인 구조해석에 관한 연구는 미비한 실정이다. 그리고, 입력 조건이 간단하고 사용이 간편하여 전문지식이 부족하더라도 온실의 설계가 가능한 온실 자동설계 프로그램인 GreenSAD가 개발되었으나 선형구조해석을 기본으로 하고 있다. 일반적인 구조해석 방법은 크게 1차 탄성해석과 2차 탄성 및 비선형해석으로 구분된다. 1차 탄성해석의 가장 큰 특징은 변위를 아주 작다고 가정함으로써 재료의 항복을 무시한 변형이 거의 없는 기하학적 상태에서 평형방정식과 적합방정식을 세우는 것이다. 2차 탄성해석(기하학적 비선형해석)은 기하학적 비선형을 고려한 부재곡률효과와 횡변위 효과를 고려한 해석이다. 1차 소성힌지해석(재료 비선형해석)의 기본가정은 구조물이 하중을 받으면 소성저항모멘트에 도달하고, 소성힌지가 발생하면서 하중분배가 생긴다는 것이다. 즉, 소성힌지가 생기기전까지는 탄성거동을 한다고 가정한다. 2차 탄소성힌지해석(재료 및 기하학적 비선형해석)은 변형된 구조물의 기하학적 형상을 고려한 해석이다. 이 해석은 개별부재는 물론 전체 구조시스템의 극한 상태의 강도와 안전성을 충분히 예측할 수 있는 방법이다. 적설하중은 시간에 의존하여 점차 증가하므로 하중단계별 해석이 필요하다. 따라서, 실제 온실 구조의 거동을 정확하게 파악하기 위해서는 하중단계별 변형된 부재의 특성을 고려할 수 있는 기하학적 비선형 구조해석을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 온실 구조물의 실제 거동을 잘 반영하기 위해서 온실의 구조해석이 기존의 선형해석에 국한되어 있는 것을 기학적 비선형해석, 소성해석, 재료 및 기하학적 비선형 해석과 최적설계가 가능한 온실 전용 구조해석 프로그램 GSAP(Greenhouse Structure Analysis Program)을 개발하는데 목적이 있다. 구조해석 방법별 결과에 따른 최적설계가 가능한 GSAP의 개발에 앞서 해석방법별 구조해석이 가능한 프로그램을 개발하고자 유한요소법을 기초로 트러스와 프레임 요소에 대하여 집중하중, 등분포하중에 대한 정적해석을 수행할 수 있는 구조해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 상용 구조해석 프로그램인 SAP2000과 결과를 비교ㆍ검증한 결과, 동일한 구조해석 결과를 얻을 수 있었다. 향후 전후처리기의 개발을 통하여 온실 전용 구조해석 프로그램인 GSAP이 완성이 되면 보다 정확한 온실 구조의 해석을 수행하여 최적설계가 가능 할 것으로 판단되며, 구조적 안전성 향상에 기여하는 한편 지역별 기상조건을 고려한 온실의 설계자료를 쉽게 제공할 수 있으며 다양한 형태의 단동온실 및 연동온실의 규격화 및 표준화에 이바지 할 수 있을 것으로 판단된다.

모듈러 지중아치 구조 안전성 검토를 위한 간략 해석 및 평가방법에 관한 연구

권태윤,조광일,이원홍,안진희 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.3

A modular underground arch structure using steel and concrete has been proposed as a structure that has a simple construction process and can effectively resist cross-sectional forces generated during construction and use. Structural behavior of modular underground arch was evaluated about span length less than 15m through 3D structural analysis and test. In general, 2D and 3D structural analysis methods may be applied for structural analysis such as underground arch and tunnels. However, if a 2D or 3D structural analysis method is applied to evaluate the structural safety of a modular underground arch structure, it is difficult to model for structural analysis and it may take an excessively long time to interpret. Therefore, it may not be reasonable as a structural analysis method for considering the structural safety and earth pressure in the design process of a modular underground arch structure. In addition, when a modular underground arch structure is configured for span lengths to which the predetermined cross-section is applicable, it may be reasonable to evaluate only the safety of the structure and cross-section according to the cross-section and load conditions. Therefore, in this study, a structural analysis model using frame elements was proposed for efficient structural safety evaluation. In addition, structural analysis results of the 2D structural analysis model and the simplified analysis model using frame elements were compared, and the structural safety of the modular underground arch structure for a span length of 20m was evaluated with a simplified analysis method. 모듈러 지중아치 구조는 시공과정이 단순하며 강재와 콘크리트를 이용하여 시공 및 공용 중에 발생하는 단면력에 대하여 효과적으로 저항할 수 있는 구조로 제안되어 15m 이하의 지간에 대하여 3차원 구조해석 및 실험을 통하여 구조적 거동이 평가되었다. 일반적으로 지중아치와 터널 등의 구조해석의 경우 2차원이나 3차원 구조해석 방법이 적용될 수 있다. 하지만, 모듈러 지중아치 구조의 구조적 안전성 평가를 위하여 2차원이나 3차원 구조해석 방법을 적용할 경우 구조해석을 위한 모형화가 어렵고, 해석시간이 과도하게 오래 걸릴 수 있으므로, 모듈러 지중아치 구조의 설계과정에서 필요한 구조 안전성 및 토압 등을 고려한 구조해석 방법으로는 합리적이지 않을 수 있다. 또한, 사전에 결정된 단면이 적용가능한 지간에 대하여 모듈러 지중아치 구조를 구성하는 경우 지간과 하중조건에 따른 단면과 구조적 안전성만을 평가하는 것이 합리적일 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 효율적인 구조 안전성 평가를 위하여 프레임 요소를 이용한 구조해석 모델을 제안하고, 2차원 구조해석모델과 프레임 요소를 이용한 간략해석모델의 구조해석 결과를 비교하였으며, 간략해석 방법을 이용하여 20m지간의 모듈러 지중아치 구조의 구조적 안전성을 평가하였다.

건축구조물의 상부구조-하부구조 분리해석과 일체해석의 비교분석

김재요,김진용,강수민,Kim, Jae-Yo,Kim, Jin-Yong,Kang, Su-Min 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.1

일반적으로 건축물의 구조해석과 설계에 있어 작업효율을 확보하기 위하여 상부구조물과 하부구조물을 별도로 모델링하여 해석 및 설계를 진행하는 분리해석 방법을 사용한다. 하지만, 상기 분리해석을 사용할 경우, 상부구조물의 고정지점과 변형된 기초구조물과는 실제 연결된 지점에서 변위차가 발생하여 구조해석의 기본요건인 변형적합성 조건을 만족하지 못하게 되고 상부구조-하부구조의 상호작용을 고려하지 못하기 때문에 실제와는 다른 구조해석 및 설계결과를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 초고층 철골구조물을 대상으로 구조물의 부등침하 등에 큰 영향을 미치는 상재(常載)하중에 대한 분리해석과 일체해석의 해석결과 차이를 비교 분석하였다. 분석결과에 따르면 분리해석방법을 사용할 경우, 상부구조물의 구조해석에 있어 기초의 변형을 고려하지 못하기 때문에 부재력을 과소평가할 수 있고 이로인해 비안전측 설계결과를 가지고 올 수 있다. 하부 기초구조물을 분리해석으로 해석하였을 경우, 상부구조물의 강성을 고려하지 못하기 때문에 기초의 부등침하 과대평가, 부재력의 과대/과소 평가를 초래할 수 있어 비경제적이고 불안전한 설계결과를 가져올 수 있다. 특히, 기초의 변형이 상부구조물에 큰 영향을 미칠 수 있는 건축구조물, 지반의 강성이 작아서 기초에 큰 변형이 예상되는 건축물, 지반조건이 불균질하여 부등침하가 예상되는 건축구조물 등에는 분리해석을 지양해야 할 것이다. In the case of structural analysis for building structures, the super-structure and the sub-structure are analyzed by using separate structural models in the field because of time saving, facile result interpretation and easy analysis of dynamic behavior. However this separate structural model violated the compatibility condition of structural analysis and it can not consider the interaction of superand sub- structures. In the present study, the analysis results of this separate model were compared to those of the unified model of super- and sub- structures which can consider the interaction of super- and sub- structures and reflect the realistic boundary conditions. According to the comparison results, the the analysis model using separate models can underestimate the member force and deflection of structural members in the super-structures and overestimate the deflection and member force of sub-structures. Therefore, in the case of high-rise buildings, irregular shaped buildings, buildings which are expected to be affected by large differential settlement and remodeling buildings, the unified structural model for super- and sub- structures was recommended for structural analysis instead of the separate structural model.

구조해석학과 의미구조의 재구성

신진욱(Shin Jinwook) 한국사회학회 2008 韓國社會學 Vol.42 No.2

이 논문은 독일어권의 사회학계에서 발전된 구조해석학(객관적 해석학)의 분석방법을 의미구조의 재구성이라는 관점에서 비판적으로 도입하는 것을 과제로 삼는다. 이 연구의 첫 번째 목표는 구조해석학의 다양한 저작들에서 개별적으로 발전된 방법론적 기초, 해석의 원칙, 추론의 논리, 실제적인 분석방법을 하나의 통합적 탐구과정으로 연계시키는 것이다. 두 번째 목표는 구조해석학의 대표자들이 객관적 해석학이라는 이름으로 표방해 온 방법론적 객관성 주장을 내재적으로 비판하고, ‘해석의 종결 불가능성’(딜타이)이라는 해석학적 인식론의 근본 명제가 구조해석학의 방법적 엄밀성에 의해 부정되는 것이 아니라 오히려 더욱 견고해짐을 논증하는 것이다. 방법론적 측면에서 구조해석학은 사회과학을 텍스트과학으로 재정립하고자 하며, 개별적 행위와 상호작용에서 작동하는 행위규칙과 의미구조를 재구성하는 것을 목표로 한다. 이를 위한 핵심적인 해석의 원칙은 상호작용의 시간적 전개에 대한 순차적 분석이다. 그리고 그러한 분석을 현실화하는 하위원칙은 연구대상에 대한 인위적 순진함에서 출발하는 사유실험과 해석 가설 형성, 텍스트 요소들에 대한 정밀분석에 기초한 의미의 확장이다. 구조해석학은 이러한 해석의 원칙하에 가설적 추론, 가설창안, 반증이라는 세 가지의 추론논리를 결합하여, 사례의 의미구조와 그것의 구조화 과정을 재구성한다. 실제적인 연구에서 이러한 재구성 작업은 가설 창안적인 해석가설 형성, 해석가설과 실제적 행위맥락과의 비교, 이를 통한 사례구조의 재구성과 일반화로 나아가는 절차를 밟아간다. 구조해석학의 분석방법은 상호작용 과정을 관통하는 사회적 의미의 구조와 동학을 분석하려는 목적을 위해, 탈맥락화된 이론 형성보디는 구체적 상호작용의 서사적 맥락을 재구성하고자 하는 관심으로, 특별한 이론적ㆍ실천적 의의를 갖는 매우 제한된 규모의 연구대상에 대해, 그리고 상호작용의 전개를 기록한 텍스트 자료의 해석에서 특별한 가치를 갖는다. This article reconstructs the qualitative method of text analysis by structural hermeneutics(or objective hermeneutics) which has been developed by sociologists in german-speaking countries, with special emphasis on its application to the interpretive reconstruction of meaning structure. The purpose of this study is to link into an integrative process of inquiry its methodological foundation, principles of interpretation, logic of inference, and practical interpretive method which in general have been handled separately. From the methodological perspective the structural hermeneutics aims to reestablish social sciences as textual sciences by way of reconstructing action rules and meaning structures that are realized in the process of individual actions and interactions. The central principle of interpretation to reach this aim is that of a sequential analysis of the interaction process, the subprinciples of which are the stance of purposed naivity toward research objects, the formulation of interpretive hypotheses through a thought experiment, and the principle of precise analysis and explication of linguistic elements of texts. Under these principles the structural hermeneutics combines three logics of inference-hypothetical inference, abduction, and falsification, in order that from a special case its structure of meaning as well as the process of structuration can be reconstructed. In actual research practices, such reconstructive activities follow the procedure that moves from abductive formation of interpretive hypotheses through the comparison of those hypotheses and actual context of action on to a reconstruction as well as generalization of meaning structure. The structural hermeneutical methods of analysis are particularly relevant for studies (a) whose purpose is to analyze the structure and dynamics of social meanings, (b) that are interested in reconstructing the narrative context of a concrete process of interaction rather than in generating a decontextualized general theory, (c) about a very limited amount of research objects that are of striking theoretical or practical significance, and (d) with textual data in which a sequential stream of symbolic interactions are documented.

화재 열 유동을 고려한 구조물의 열응력해석

박홍락,강준원,이진우 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.4

이 연구는 화재에 노출된 구조물의 역학적 거동을 평가하기 위한 기반연구로서 화재 유동해석과 열응력해석의 통합 프레 임워크를 확립하고 이를 강재와 콘크리트로 이루어진 대표체적에 적용한 결과를 제시하였다. 먼저 Fire Dynamics Simulator(FDS)를 이용해 임의의 화재곡선으로 모델링되는 화원으로부터 구조물 표면까지 유동해석을 실시하였다. 이를 통 해 구조물 표면에서 시간에 따른 온도 분포를 계산하였고, 이 결과를 비선형 열응력해석에 경계조건으로 적용하였다. 이후의 과정은 화재의 성장 또는 감소에 따라 구조물 표면온도의 변화를 반영하는 열전달해석과 구조해석으로 이루어진다. 제시한 통합 프레임워크에 의해 화재 구조해석을 수행한 결과, 강재와 콘크리트의 대표체적 모두 동일한 하중이 작용할 때 상온 조 건에서는 탄성 거동을 보였지만 화재로 인한 온도 조건을 고려할 경우 소성 거동을 보였다. 이는 구조물이 화재에 노출되는 경우 설계하중보다 작은 하중에서도 한계상태에 이를 수 있다는 것을 의미하며, 따라서 원전구조물이나 교량과 같은 중요 사회기반구조물의 설계 시 구조물의 화재거동 평가가 고려되어야 한다고 할 수 있다. In this study, a numerical analysis framework for investigating the nonlinear behavior of structures under fire conditions is presented. In particular, analysis procedure combining fire-driven flow simulation and thermo-mechanical analysis is discussed to investigate the mechanical behavior of fire-exposed representative volume structures made of steel and concrete, respectively. First of all, fire-driven flow analysis is conducted using Fire Dynamics Simulator(FDS) in a rectangular parallelepiped domain containing the structure. The FDS simulation yields the time history of temperature on the surface of the structure under fire conditions. Second, mechanical responses of the fire-exposed structure with respect to prescribed uniformly distributed loads are calculated by a coupled thermo-mechanical analysis using the time-varying surface temperature as boundary conditions. Material nonlinearities of steel and concrete have been considered in the thermo-mechanical analysis. A series of numerical results are presented to demonstrate the feasibility of the multiphysics structural fire analysis for investigating the structural behavior under fire conditions.

비선형 구조 시스템에서의 효율적인 공력/구조 연계 해석 기법 연구

김의영,장성민,김정화,박경현,조맹효,이동호 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.4

비행체 구조 시스템의 설계에서는 공기력에 의해 변형이 발생하고 이에 따라 다시 공기력이 변하기 때문에 공력/구조 연계 해석을 필요로 한다. 그러나 발생하는 변형이 비선형 구조 해석을 요구할 정도로 클 때, 선형 시스템에서와 같이 공력 해석과 구조 해석을 순차적으로 반복하는 것은 바람직하지 않다. 구조적 변형에 따라 변하는 공기력을 고려하지 못하여 결과가 정확하지 않기 때문이다. 본 연구는 공력장 내부의 비선형 구조의 거동을 정확하고 효율적으로 예측할 수 있는 공력/구조 연계 해석기법을 다룬다. 비선형 구조 해석 단계 도중에 주기적으로 공력 해석을 통한 외력 업데이트를 수행하였고, 고세장비의 유연날개를 가지는 글로벌 호크 모델을 사용하여 다양한 기법의 비선형 공력/구조 연계 해석의 결과를 비교하였다. Fluid/structure interaction (FSI) analysis is necessary to predict the response of a system in which aerodynamic pressure causes deformation of the structure, and vice versa. In dealing with a nonlinear behavior of the structure, however, a simple iterative algorithm of aerodynamic analysis with structure analysis yields no accurate results since aerodynamic pressure need to be changed in accordance with the deformation of structures. In this paper, we explore an efficient and accurate method for integrating FSI analysis into structural nonlinear systems. During the course of nonlinear structure analysis, loading conditions are periodically updated by aerodynamic analysis. The accuracy and efficiency of the method will be demonstrated with a high-aspect-ratio flexible wing of Global Hawk.

복합재 적층 구조물의 코너 부 파손 해석을 위한 자동화 소프트웨어 개발

현주하,문용호,하석운 중소기업융합학회 2018 융합정보논문지 Vol.8 No.3

최근 항공 산업이 활성화됨에 따라 복합재 관련 해석 소프트웨어의 개발이 요구되고 있다. 복합재 해석은 전문적인 구조 해석 및 시험 평가가 필요하다. 따라서 복합재 구조 해석을 위해서는 기존의 상용 소프트웨어를 사용할 수밖에 없으나 기존의 상용 소프트웨어들은 제한적인 기능만을 제공하고 있다. 특히 항공기 복합재 스파 구조물의 코너 부 구조 해석에 특화된 소프트웨어는 전무하기 때문에 구조 해석에 많은 인적 자원과 시간이 소비되고 있다. 이를 해소하기 위해서 기존의 코너 부 구조 해석 절차를 반영하고 복수의 파손 기준을 제공하는 사용자 친화적인 GUI 기반의 자동화 소프트웨어를 개발 하였다. 개발한 소프트웨어의 구조 해석 결과에 대한 신뢰성을 검증하기 위해 기존의 구조 해석 결과와 비교한 결과, 구조 해석 성능에 문제가 없음을 확인하였다. Recently, as aviation industry has been activated, development of software related to composite materials has been demanded. Composite analysis requires specialized structural analysis and test evaluation. Therefore, it is necessary to use existing commercial software to analyze the composite structure, but existing commercial software only provides limited functions. Especially, since there is no specialized software for corner structure analysis of aerospace composites spa structure, much human resources and time are consumed in structural analysis. In order to solve this problem, we developed a GUI-based automation software based on user-friendly GUI that reflects the existing corner structure analysis procedure and provides multiple breakdown criteria. To verify the reliability of the structural analysis results of the developed software, it was confirmed that there is no problem in the structural analysis performance as a result of comparing with the existing analysis results.