Parallel Finite Element Analysis System Based on Domain Decomposition Method Bridges

이준성,염곡 강이,이은철,이양창,Lee, Joon-Seong,Shioya, Ryuji,Lee, Eun-Chul,Lee, Yang-Chang Computational Structural Engineering Institute of 2009 한국전산구조공학회논문집 Vol.22 No.1

본 논문에서는 대규모 3차원 구조해석에 필요한 병렬 유한요소해석을 위한 영역분할법의 적용에 대해 묘사하였다. 영역분할법을 사용한 병렬 유한요소법 시스템을 개발하였다. 절점 생성시, 절점들간의 거리가 특정절점에서의 공간함수와 같아지면 절점이 생성되어 진다. 이 절점공간함수는 퍼지지식처리에 의해 조절되어 진다. 기본적인 요소생성은 데로우니 삼각화 기법을 적용하였다. 자동요소생성 시스템을 이용한 영역분할법은 3차원 해석에 큰 도움이 된다. 공간함수와 유사하게 절점들간의 유한요소해석을 위한 병렬 수치 알고리즘으로서 영역분할법을 전체의 해석영역을 완전히 여러 개의 작은 영역으로 겹치지 않게 나누는 공역구배인 반복적 솔버와 결합시켰다. 개발된 시스템의 효용성에 대한 성능을 몇 가지 예를 통해 제시하였다. This paper describes an application of domain decomposition method for parallel finite element analysis which is required to large scale 3D structural analysis. A parallel finite element method system which adopts a domain decomposition method is developed. Node is generated if its distance from existing node points is similar to the node spacing function at the point. The node spacing function is well controlled by the fuzzy knowledge processing. The Delaunay triangulation method is introduced as a basic tool for element generation. Domain decomposition method using automatic mesh generation system holds great benefits for 3D analyses. Aa parallel numerical algorithm for the finite element analyses, domain decomposition method was combined with an iterative solver, i.e. the conjugate gradient(CG) method where a whole analysis domain is fictitiously divided into a number of subdomains without overlapping. Practical performance of the present system are demonstrated through several examples.

Evolutionary Analysis for Continuous Search Space

이준성(Joon-Seong Lee),배병규(Byeong-Gyu Bae) 한국지능시스템학회 2011 한국지능시스템학회논문지 Vol.21 No.2

본 논문에서는 연속적인 파라미터 공간에 대한 최적화에 대해 진화적 알고리즘의 특징적인 형상화를 제시한다. 이 방법은유전알고리즘이 연속적인 탐색공간에서의 파라미터 식별에 대해 가장 강점을 지녔다는 점에 착안한 것이다. 유전알고리즘과 제안한 알고리즘과의 주요한 차이점은 개별적 또는 연속적인 묘사의 차이가 있다는 것이다. 잘 알려진 실험함수의 최적화문제를 도입하여 연속 탐색공간 문제에 대해 제안하는 알고리즘에 대해 계산시간 및 사용메모리 등의 성능이 우수하다는 효율성을 보였다. In this paper, the evolutionary algorithm was specifically formulated for optimization with continuous parameter space. The proposal was motivated by the fact that the genetic algorithms have been most intensively reported for parameter identification problems with continuous search space. The difference of primary characteristics between genetic algorithms and the proposed algorithm, discrete or continuous individual representation has made different areas to which the algorithms should be applied. Results obtained by optimization of some well-known test functions indicate that the proposed algorithm is superior to genetic algorithms in all the performance, computation time and memory usage for continuous search space problems.

Mesh Generation Methodology for FE Analysis of 3D Structures Using Fuzzy Knowledge and Bubble Method

이준성(Joon-Seong Lee),이은철(Eun-Chul Lee) 한국지능시스템학회 2009 한국지능시스템학회논문지 Vol.19 No.2

본 논문은 3차원구조물의 유한요소해석을 위한 자동 유한요소 생성에 관한 것으로 퍼지이론과 버블요소 생성기법, 상용 솔리드모델러로 구성되어진다. 새로운 요소생성과정은 (a) 해석모델인 형상모델링 정의, (b) 버블생성, 그리고 (c) 요소생성으로 이루어진다. 형상모델링에는 상용 솔리드모델러를 이용하였으며 버블은 각 지점에서의 버블간격함수에 의해 생성되어진다. 버블간격 함수는 지식처리수법에 의해 조절되어 진다. 요소생성을 위해서는 기본적으로 데로우니방법을 도입하였다. 이러한 3차원 구조물에 대한 유한요소의 자동생성은 해석을 위해 큰 잇점이 있다. 실제적인 현 시스템의 효용성을 검증하기 위해 3차원 형상에 대한 예를 제시하였다. This paper describes an automatic finite element mesh generation for finite element analysis of three-dimensional structures. It is consisting of fuzzy knowledge processing, bubble meshing and solid geometry modeler. This novel mesh generation process consists of three subprocesses: (a) definition of geometric model, i.e. analysis model, (b) generation of bubbles, and (c) generation of elements. One of commercial solid modelers is employed for three-dimensional solid structures. Bubble is generated if its distance from existing bubble points is similar to the bubble spacing function at the point. The bubble spacing function is well controlled by the fuzzy knowledge processing. The Delaunay method is introduced as a basic tool for element generation. Automatic generation of finite element for three-dimensional solid structures holds great benefits for analyses. Practical performances of the present system are demonstrated through several mesh generations for 3D geometry.

확률론적 파괴역학 수법의 적용성 검토

이준성(Joon-Seong Lee),곽상록(Sang-Log Kwak),김영진(Young-Jin Kim) 한국정밀공학회 2001 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2001 No.5월

Automation of Analysis for Stress Intensity Factor of 3-D Cracks

이준성(Joon-Seong Lee) 한국정밀공학회 1997 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.1997 No.5월

A Study on Torsional Characteristics of the Car Body Types at Cornering Motion

Joon-Seong Lee(이준성),Seong-Gyu Cho(조성규) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.10

탄성변형과 피로손상은 카트의 주행성능에 영향을 미치는 것으로 카트 프레임에 영구변형을 유발할 수 있다. 카트프레임은 현가장치와 다른 장치를 포함하지 않으므로 두 가지 변형에 결정적인 영향을 미칠 수 있는 코너주행 시 동적 거동은 비틀림 변형이 원인이 된다. 선회주행 시 카트의 동적 거동을 분석하기 위해 카트의 GPS추적이 실시간으로 이루어지고 카트프레임에 작용하는 비틀림 응력값을 측정하였다. 레저카트와 레이싱카트의 재료물성치들은 인장실험을 통해 얻었다. 비틀림 응력집중과 프레임 변형은 얻어진 결과 값을 토대로 프레임의 응력해석을 통하여 파악하였다. 개발된 주행분석장치를 이용하여 레저카트와 레이싱카트를 각 조건별로 실차실험을 수행하였고 이를 통한 코너에서 카트의 주행거동을 살펴보았다. 카트가 곡선주행 시 원심력으로 인해 하중이동이 발생하였으며 카트프레임에 비틀림 응력이 발생하였다. 예를 들어 레저카드의 경우, 40 km/h의 속도로 운전할 때 최대 비틀림 피로한도를 측정한 최대 비틀림응력은 230 MPa이며 비틀림 피로한도계수는 0.65를 나타내었다. 뿐만 아니라 카트의 선회 시 운전요소들을 운전측정시스템을 인스톨한 실측장비에서 측정하였으며 카트의 운전거동은 수직변위에 의해 측정하였다. Elastic deformation and fatigue damage can cause the permanent deformation of a kart"s frame during turning, affecting the kart"s driving performance. A kart"s frame does not contain any suspension ordifferential devices and, therefore, the dynamic behavior caused by torsional deformation when driving along a curve can strongly affect these two kinds of deformations. To analyze the dynamic behavior of a kart along a curved section, the GPS trajectory of the kart is obtained and the torsional stress acting on the kart-frame is measured in real time. The mechanical properties of leisure and racing karts are investigated by analyzing their material properties and conducting a tensile test. The torsional stress concentration and frame distortion are investigated through a stress analysis of the frame on the basis of the obtained results. Leisure and racing karts are tested in each driving condition using driving analysis equipment. The behavior of a kart when being driven along a curved section is investigated through this test. Because load movement occurs owing to centrifugal force when driving along a curve, torsional stress acts on the kart"s steel frame. In the case of a leisure kart, the maximum torsional stress derived from the torsional fatigue limit wasfound to be 230 MPa, and the torsional fatigue limit coefficient was 0.65 when driving at a speed of 40 km/h. Furthermore, the driving elements during thecornering of a kart were measured based on an actual auto-test after installing a driving measurement system, and the driving behavior of the kart was analyzed by measuring its vertical displacement.

Optimal Design for 3D Structures Using Artificial Intelligence

이준성(Joon-Seong Lee) 한국지능시스템학회 2004 한국지능시스템학회논문지 Vol.14 No.4

본 논문은 실질적인 최적화 구조물의 설계를 위한 시스템에 대한 것으로 퍼지이론에 바탕을 둔 자동 유한요소 생성망 기술과 계산 기하학적 기술, 해석코드 및 솔리드모델러를 시스템에 통합시켰다. 최적해 또는 만족해는 자동해석 시스템과 함께 탐색공간을 위한 유전자 알고리즘을 이용하여 자동적으로 탐색되어 진다. 또한, 유전자 알고리즘을 이용함으로써 본 설제 시스템은 다차원 해를 얻을 수 있다. 개발된 시스템은 터널전류에 바탕을 둔 마이크로 가속도계의 형상설계에 적용하였다. This paper describes an optimal design system for multi-disciplinary structural design. An automatic finite element (FE) mesh generation technique, which is based on the fuzzy knowledge processing and computational geometry technique, is incorporated into the system, together with a commercial FE analysis code and a commercial solid modelers. An optimum design solution or satisfactory solutions are then automatically searched using the genetic algorithms modified for real search space, together with the automated FE analysis system. With an aid of genetic algorithms, the present design system allows us to effectively obtain a multi-dimensional solutions. The developed system is successfully applied to the shape design of a micro accelerometer based on a tunnel current concept.

Automated CAE System Using Neural Network

이준성(Joon-Seong Lee) 한국정밀공학회 1998 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.1998 No.11월

3차원 균열을 갖는 구조물에 대한 건전성 평가(I)

이준성(Lee, Joon-Seong) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.8

3차원 유한요소법은 구조물에 존재하는 표면균열과 내재균열들의 응력확대계수를 구하는데 이용되어 진다. 기하모델, 즉 솔리드모델은 3차원 균열들을 포함하고 있다. 국부적인 절점밀도가 선택되어 지면 자동적으로 기하모델 영역에 중첩되어 지며 절점은 버블패깅 방법에 의해 생성되어지고 10절점 사변형 솔리드요소는 데라우니 삼각화 기 술에 의해 생성하였다. 시스템의 정확도와 효용성을 체크하기 위해 인장하중을 받는 평판에 하나의 균열이 존재하는 경우의 응력확대계수를 구해 Raju-Newnam식과 비교하여 5%이내의 차이를 보였다. 또한, 인장하중을 받는 평판에 두 개 균열이 존재하는 경우의 해석을 통해 상호 간섭 효과를 분석하였다. Three Dimensional finite element method (FEM) was used to obtain the stress intensity factor for subsurface cracks and surface cracks existing in inhomogeneous materials. A geometry model, i.e. a solid containing one or several 3D cracks is defined. Several distributions of local node density are chosen, and then automatically superposed on one another over the geometry model. Nodes are generated by the bubble packing, and ten-noded quadratic tetrahedral solid elements are generated by the Delaunay triangulation techniques. To examine accuracy and efficiency of the present system, the stress intensity factor for a semi-elliptical surface crack in a plate subjected to uniform tension is calculated, and compared with Raju-Newman’s solutions. Then the system is applied to analyze interaction effects of two dissimilar semi-elliptical cracks in a plate subjected to uniform tension.

적합한 Epoxy 선정을 위한 EMC 모듈의 유한요소해석

이준성(Lee, Joon-Seong),홍희록(Hong, Hee-Rok),조계현(Jo, Gye-Hyeon),박동근(Park, Dong-Keun) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.11

스마트폰 배터리 사용시간이 짧아지는 문제의 해결방안으로 PMP(Protection Module Package)를 제안한다. PMP란 보호회로가 하나의 반도체로 구성하는 것을 의미한다. 이번 연구에서는 유한요소 해석을 통하여 EMC 모듈의 적합한 Epoxy 재질을 선정하기 위한 기반연구를 수행하였다. 먼저 굽힘강도 해석을 통하여 외부 힘에 대한 응력을 비교하였다. 다음 열해석 에서, 계산한 발열량을 사용하여 EMC 모듈의 내부 부품의 온도 변화를 비교한다. 마지막으로, 충전률은 EMC 모듈 내의 용융된 에폭시를 주입하여 비교하였다. The use of the PMP (Protection Module Package) was proposed as a solution for the shorter battery lifetime. The PMP means that a protection circuit consists of a semiconductor single. In this study, basic research was carried out to select a suitable epoxy material of the EMC module through finite element analysis. First, the stress on the external force was compared by the flexural strength analysis. In the following thermal analysis, the temperature change of the EMC module and the internal part was compared using the calculated heating value. Finally, the filling ratio was compared with the injection of the melting epoxy in the EMC module.