이동하중에 의해 발생하는 보-구조물의 진동해석: 스펙트럴요소법의 응용

초록

본 연구에서는 보-구조물에 이동하중이 작용하여 발생하는 진동을 해석하기 위한 스펙트럴 요소법(SEM)을 개발하였다. 이를 위해, 단위 이동하중을 주파수 영역에서 이산 퓨리에 변환을 이용하여 시리즈 형태의 준정적(quasi-static) 집중하중으로 표현하였다. 보-구조물의 진동응답은 각 준정적 집중하중에 대한 진동응답을 중첩하여 구하였다. 임의의 준정적 집중 하중에 대한 진동응답을 구하기 위해 보-구조물을 두개의 유한요소로 분할하여 해석하는 two-element법을 개발하였다. 이와 같이 주파수 영역에서 구한 진동응답을 시간영역 에서의 진동응답으로 변환하기 위하여 이산 퓨리에 역변환을 적용하였다. 본 연구에서 개발한 스펙트럴요소해석법의 정확성과 전산효율성을 기존의 유한요소법(FEM)과의 비교를 통해 검증하였다.