FORTRAN 기반 1자유도 구조물 유한요소 해석 프로그램 개발 및 수치해석

1. 서론

본 보고서는 FORTRAN 프로그래밍 언어를 이용하여 1자유도 구조물에 대한 유한요소 해석 프로그램을 개발하고 수치 해석을 수행한 결과를 제시한다. 이 연구는 기계공학과의 유한요소법 강의에서 배운 이론적 지식을 바탕으로 실제 프로그램 개발 및 해석 과정을 경험하고 그 결과를 분석하는 데 목적이 있다. 1자유도 시스템은 단순하지만 유한요소법의 기본 개념을 이해하는 데 유용하며 복잡한 시스템 해석의 기초를 제공한다. 본 연구에서는 단순한 1자유도 시스템을 통해 유한요소 해석의 기본 원리를 이해하고 FORTRAN 프로그래밍 능력을 향상시키는 데 중점을 둔다. 또한 프로그램 개발 과정에서 발생할 수 있는 오류를 수정하고 해결하는 능력을 배양하고자 한다.
2. 이론적 배경

1자유도 구조물의 운동을 지배하는 미분방정식은 다음과 같다.

m x 이중 프라임 + c x 프라임 + k x = F(t)

여기서 m은 구조물의 질량을 나타내고 c는 감쇠 계수를, k는 구조물의 강성을 의미한다. x는 시간에 따른 구조물의 변위를 나타내는 변수이며 x 프라임과 x 이중 프라임은 각각 변위에 대한 1차 및 2차 시간 미분, 즉 속도와 가속도를 나타낸다. F(t)는 시…