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류연선 한국전산구조공학회 1994 전산구조공학 Vol.7 No.3
현재까지 구조해석에는 유한요소법이 가장 널리 사용되고 있으므로, 이 글에서도 유한요소법이 사용됨을 전제로 모든 과정을 논의한다. 유한요소라이브러리에서 뼈대구조물에 가장 적합한 것은 보요소(beam element)라 할 수 있다. 따라서 여기에서는 보요소를 주로 이용하는 유한요소법에 근거를 두고 뼈대구조물의 최적화 설계과정을 기술하기로 한다.
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류연선,조현만,Ryu Yeon-Sun,Cho Hyun-Man 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.3
본 논문의 목적은 내부환보강 X형 관이음부의 거동을 수치적으로 평가하여 환보강재의 보강효과를 규명하고, 강도 산정식을 제안하는 것이다. 축방향력을 받는 관이음부의 정적강도를 산정하기 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였다 유한요소해석 결과는 실험결과와 잘 일치하였고, X형 관이음부의 주부재 단부효과를 감소시킬 수 있는 주부재의 적정길이를 제시하였다. 내부 환보강재는 단순 X형 관이음부의 정적강도를 증가시키는데 효율적임이 판명되었고, 최대 보강효과를 나타내는 최대강도비가 1.5에서 3까지 산정되었다. 환보강재의 실용적 크기를 고려한 이음부에 대해 유한요소해석 결과를 이용하여 회귀분석을 실시하고 내부 환보강 X형 관이음부의 강도산정식을 제안하였다. The objective of this paper is to numerically assess the behavior of tubular X-joints with an internal ing stiffener, and to evaluate the reinforcement effect of a ring stiffener, and to establish the strength formulae. Nonlinear finite element analysis is used to compute the static strength of axially loaded tubular joints. Numerical and experimental results are in good agreement for tubular X-joints. The chord lengths of simple and ring-stiffened X-joints are suggested to reduce chord end effect. And, internal ring stiffener is found to be efficient In improving static strength of tubular X-joints. Maximum strength ratios are calculated as $1.5\sim3.5$. Regression analyses are performed considering practical size of ring stiffener and strength estimation formulae for tubular X-joints with an internal ring stiffener are proposed.
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Finite Element Solution of Helmholtz Equation for Free Harbor Oscillation
류연선,이병걸,Ryu, Yeon Sun,Lee, Byung Gul Korean Society of Civil Engeneers 1993 대한토목학회논문집 Vol.13 No.1
일반적인 기하학적 경계와 해저 지형을 가진 항만에서 해수 고유 진동 특성의 수치해석을 위하여 유한요소법이 응용되었다. 지배 방정식인 Helmholtz방정식을 일반화된 매트릭스 고유치문제로 변환하는데 표준유한요소과정을 사용하였다. 고유주기와 고유진동모우드의 수치해를 얻기위한 컴퓨터 프로그램이 개발되었고, 고유치의 수치해석과정에서 수치적 특이성을 취급하기 위해 고유치 이동기법이 고안되었으며, 수치적 악조건을 극복하기 위해서는 행렬원소의 축척화가 효과적임을 알았다. 수치예로서 먼저 해석해를 알 수 있는 경우를 해석하여 수치해와 해석해를 비교해 봄으로써 작성된 컴퓨터 프로그램의 유용성을 확인하였고, 일반적인 경계 조건과 임의 수성의 실제 항만에 유한요소 해법을 적용하여 성공적으로 고유진동의 해를 구하였다. For the numerical analysis of free oscillation characteristics in a harbor with general boundary and bottom topography, finite element method is applied. The governing Helmholtz equation is transformed into a generalized matrix eigenvalue problem using the standard finite element procedure. A computer code is developed for the numerical evaluation of natural frequencies and free oscillation modes. In the eigensolution process, a shifting strategy is devised for the treatment of numerical singularity. Scaling of coefficient matrix is also found to be effective for the alleviation of numerical ill-conditioning. For the test problems, firstly, analytical and numerical solutions are compared and validity of the code is obtained. Hence the method is successfully applicable for the real-world problems with general geometric boundaries and bottom topography.
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계류돌핀의 말뚝형 하부구조에대한 실용적 설계 최적화 과정
류연선,이나리,김정태,조현만 한국전산구조공학회 2000 한국전산구조공학회논문집 Vol.13 No.3
계류돌핀의 강관말뚝식 하부구조에 대한 실용적 설계최적화 과정을 제시하고, 수치 예를 통하여 유용성을 평가하였다. 유한차원 최적설계 문제의 정식화에서, 말뚝들을 몇 개의 그룹으로 구분하여 이들의 기하학적 위상과 단면의 치수를 설계변수로 활용하였다. 설계목적함수는 말뚝의 총 중량이며, 설계제약조건은 응력과 근입 깊이, 설계변수의 상한과 하한 등이다. 설계변수의 연계와 고정을 통해 몇 가지의 실용적 설계 대안을 검토하였다. 최적화 프로그램으로는, 순차2차계획법(SQP)을 사용하고 또 쉽게 얻을 수 있는 PLBA 및 IMSL 라이브러리의 DNCONF서브루틴을 이용하였다. 수치예제의 돌핀은 20개의 강관말뚝으로 하부구조를 형성하며, 이중 4개는 연직말뚝이고 16개는 경사말뚝이다. 다양한 대안 설계에서 성공적으로 최적해를 얻었으며, 실용적인 최적 설계과정 임을 확인할 수 있었다. In this paper, a practical procedure for the design optimization of tubular-steel-pile-type substructure in a mooring dolphin is investigated and numerically evaluated. In the finite-dimensional optimum design formulation, geometry and cross-sectional shapes of classified group of piles are identified as design variables. The design objective is the total weight of piles, and the design constraints on stresses, penetration depth, and size limits are imposed. Several classes of practical design alternatives are sought through the linking and fixing of design variables. Among the available numerical optimization codes, both PLBA program and DNCONF subroutine in IMSL library are used. They are based on SQP algorithm and relatively easy to get. A dolphin of numerical example has 20 tubular steel piles, 4 vertical and 16 inclined. Optimum designs for different cases are successfully obtained for the practical purpose.
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비선형(非線型) 유한요소방정식(有限要素方程式)의 해법(解法)을 위한 조합(組合)알고리즘
류연선,Ryu, Yeon Sun 대한토목학회 1986 대한토목학회논문집 Vol.6 No.3
본(本) 논문(論文)의 목적(目的)은 효율적(?率的)이고도 경제적(經濟的)인 비선형(非線型) 유한요소방정식(有限要素方程式)의 해법(解法)알고리즘을 고안(考案)하는데 있다. 먼저 비선형(非線型) 연립방정식(聯立方程式)의 해석과정(解析過程) 및 특성(特性)을 고찰(考察)하고, 이를 바탕으로 유망(有望)한 비선형(非線型) 유한요소방정식(有限要素方程式)의 해법(解法)들을 알고리즘화(化)한 후(後) 이들의 장점(長點)을 최대한(最大限) 활용(活用)하여 계산량(計算量)을 최소화(最小化)하고 수치해석상(數値解析上)의 난점(難點)을 극복(克服)할 수 있는 조합(組合)알고리즘을 제안(提案)하였다. The purpose of this study is to devise an efficient and economic solution algorithm for the nonlinear finite element equations. First, procedures and characteristics of the solution methods of ordinary nonlinear equations are critically reviewed and discussed. Based on the discussion, some promising nonlinear finite element analysis procedures are presented as an algorithmic form. Finally, a conceptually combined algorithm for a solution of nonlinear finite element equations is proposed and analyzed, in which the computational effort is minimized and numerical difficulties can be avoided.
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