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김현규,Kim, Hyun-Gyu 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.3
본 연구에서는 다면체 요소의 개발을 위하여 Wachspress 좌표계와 이동최소자승 근사를 기반으로하는 형상함수와 수치적분 방법을 제시하고 있다. 사면체 요소를 사면체 영역으로 분할하여 형상함수가 구성이 되고 이 영역을 사용한 일관성있는 수치적분이 수행되게 된다. 다면체 요소 면에서 Wachspress 좌표계를 사용하고 요소 내부에서 라플라스 방정식을 적용하여 이동최소자승 근사의 가중함수를 정의하게 된다. 본 연구에서 개발되는 다면체 요소의 형상함수와 수치적분 방법은 일반적인 유한요소와 유사한 특성을 갖게 되는데 수치 예제를 통하여 유효성을 보여주었다. In this paper, a polyhedral element is presented to solve three-dimensional problems by developing shape functions based on Wachspress coordinates and moving least square approximation. A subdivision of polyhedrons into tetrahedral domains is performed for the construction of shape functions of polyhedral elements, and numerical integration of the weak form is carried out consistently over the tetrahedral domains. The weight functions for moving least square approximation are defined by solving Laplace equation with boundary values based on Wachspress coordinates on polyhedral element faces. Polyhedral elements presented in this paper have similar properties to conventional finite element regarding the continuity, the completeness, the node-element connectivity and the inter-element compatibility. Numerical examples show the effectiveness of the present method for solving three-dimensional problems using polyhedral elements.
그래핀의 모드 I 균열에 대한 분자동역학 해석으로부터 균열 선단 응집 법칙의 평가
김현규,Kim, Hyun-Gyu 한국전산구조공학회 2013 한국전산구조공학회논문집 Vol.26 No.5
In this paper, a novel approach to estimate cohesive laws for the mode I fracture of the graphene is presented by combining molecular dynamic simulations and an inverse algorithm based on field projection method and finite element method. The determination of crack-tip cohesive laws of the graphene based on continuum mechanics is a non-trivial inverse problem of finding unknown tractions and separations from atomic simulations. The displacements of molecular dynamic simulations in a region far away from the crack tip are transferred to finite element nodes by using moving least square approximation. Inverse analyses for extracting unknown cohesive tractions and separation behind the crack tip can be carried out by using conservation nature of the interaction J- and M-integrals with numerical auxiliary fields which are generated by systematically imposing uniform surface tractions element-by-element along the crack surfaces in finite element models. The preset method can be a very successful approach to extract crack-tip cohesive laws from molecular dynamic simulations as a scale bridging method. 본 논문은 그래핀의 모드 I 균열 진전에 대한 분자동역학 해석과 수치보조장을 사용하는 영역 투영 방법의 역문제 해석 방법을 결합하여 균열 선단 응집 법칙을 평가하는 효율적인 방법을 제시하고 있다. 그래핀의 균열 선단 응집 법칙을 결정하는 것은 균열 선단에서 멀리 떨어진 영역의 변위를 사용하여 균열 면에서 미지의 응집 트랙션과 열림 변위를 구하는 역문제를 해석해야 하는데 상호 J-적분과 M-적분의 경로 보존성과 효율적인 수치보조장을 사용하는 방법을 적용하였다. 분자동역학 해석에서 원자 변위를 유한요소 절점 변위로 이동최소자승법을 사용하여 근사하였으며 안정적인 역문제 해석을 통하여 원자 단위의 거동을 연속체 해석으로 연결시킬 수 있는 새로운 방법을 보여주었다.
암호화 기능을 지닌 Ethernet LAN Controller
김현규(Hyun-Gyu Kim),이성권(Sung-Kwon Lee),오형철(Hyeong-Cheol Oh) 한국정보과학회 1998 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1A
AMD의 Am79C90 C-LANCE (CMOS LAN Controller for Ethernet)와 호환 가능하며 부가적으로 정보 보안 기능을 지닌 Ethernet Controller를 설계하였다. 정보 보안 기능의 일반적인 구현에는 많은 시간이 소모 되나, 본 논문에서 제안하는 Ethernet Controller는 데이터를 병렬에서 직렬로 변경하는 과정에서 요구되는 시간과 패킷 인식을 위한 Preamble의 전송시간등을 이용하여, 부가적인 시간 소모 없이 정보 보안 기능을 수행하도록 설계되었다. 설계된 칩은 Summit사의 Visual HDL tool을 이용하여 VHDL code로 모델화 하였으며, 전체 시스템의 동작에 대한 모의 실험을 수행하였다.
수면 지면 동시보행을 위한 Klann 기구 기반 주행메커니즘 최적설계
김현규(Hyun-Gyu Kim),정민석(Min-Suck Jung),신재균(Jae-Kyun Shin),서태원(TaeWon Seo) 제어로봇시스템학회 2014 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.20 No.9
Walking mechanisms are very important for legged robots to ensure their stable locomotion. In this research, Klannlinkage is suggested as a walking mechanism for a water-running robot and is optimized using level average analysis. The structure of the Klann-linkage is introduced first and design variables for the Klann-linkage are identified considering the kinematic task of the walking mechanism. Next, the design problem is formulated as a path generation optimization problem. Specifically, the desired path for the foot-pad is defined and the objective function is defined as the structural error between the desired and the generated paths. A process for solving the optimization problem is suggested utilizing the sensitivity analysis of the design variables. As a result, optimized lengths of Klann-linkage are obtained and the optimum trajectory is obtained. It is found that the optimized trajectory improves the cost function by about 62% from the initial one. It is expected that the results from this research can be used as a good example for designing legged robots.
분자동역학 해석으로부터 그래핀 균열의 응집법칙을 구하는 방법
김현규(Hyun-Gyu Kim),Huck Beng Chew 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.10
The cohesive zone law relates the cohesive tractions with the cohesive separations within the fracture process zone of a material, and is used to quantify the strength and toughness of the material. Determining the material’s cohesive zone law, however, requires the non-trivial task of inversely reconstructing the cohesive traction-separation constitutive relationship uniquely from far-field data. In this study, the cohesive zone law of the graphene is evaluated by using the field projection method which extracts the tractions and separations along the cohesive crack surfaces from atomic displacements in a far-field region.
김현규(Hyun-Gyu Kim),오세영(Se-Young Oh),김광수(Kwang-Soo Kim),김성웅(Seong-Woong Kim),김재현(Jae-Hyun Kim) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11
In this paper, a method of combining numerical analyses and experimental tests is used to evaluate fracture toughness of copper thin films of 15 ㎛ thickness. Far-field loadings of a global-local finite element model are inversely estimated by matching crack opening profiles in experiments with numerical results. The fracture toughness is then evaluated using the J-integral for cracks in thin films under far-field loadings. In experiments, Cu thin films attached to Aluminum sheets are loaded indirectly, and crack opening profiles are observed by microscope camera. Stress versus strain curves of Cu thin films are obtained through micro-tensile tests, and the grain size of Cu thin films is observed by TEM analysis.