공간자료의 기하학적 비등방성 연구

고혜지,박만식,Go, Hye Ji,Park, Man Sik 한국통계학회 2014 응용통계연구 Vol.27 No.5

등방성(isotropy)은 공분산 모형(covariance model)에 기반으로 공간 예측(spatial prediction)이라 불리우는 크리깅(kriging) 을 용이하게 수행하기 위한 주요 가정 중의 하나로 알려져있다. 공간 과정에서 등방성이 충족되지 않는 경우에는, 보다 신뢰성 예측을 생성하기 위해 비등방성 공분산 모형(covariance model)과 관련된 모수들(각도 및 비율)를 추정해야 한다. 본 논문에서는 여러 방향의 기하학적 비등방성 모형(geometrically anisotropic covariance models)의 가중 평균으로 표현되는 확장된 형태의 기하학적 비등방성(geometrically extended anisotropic) 공분산모형을 제안한다. 연구에 관심이 되는 모수를 추정하기 위해 최대우도추정법(maximum likelihood estimation method)을 이용하였다. 제안한 모형의 성능을 평가하기 위해 등방성 공분산모형과 기하학적 비등방성 모형을 고려한 모의실험을 수행하였다. 또한 확장된 기하학적 비등방성 모형을 적용한 미세먼지 농도자료 분석을 실시하였다. Isotropy is one of the main assumptions for the ease of spatial prediction (named kriging) based on some covariance models. A lack of isotropy (or anisotropy) in a spatial process necessitates that some additional parameters (angle and ratio) for anisotropic covariance model be obtained in order to produce a more reliable prediction. In this paper, we propose a new class of geometrically extended anisotropic covariance models expressed as a weighted average of some geometrically anisotropic models. The maximum likelihood estimation method is taken into account to estimate the parameters of our interest. We evaluate the performances of our proposal and compare it with an isotropic covariance model and a geometrically anisotropic model in simulation studies. We also employ extended geometric anisotropy to the analysis of real data.

입자결합모델을 이용한 횡등방성 암석에서의 수압파쇄 특성 연구

정재웅(Jaewoong Jung),허찬(Chan Heo),전석원(Seokwon Jeon) 한국암반공학회 2013 터널과지하공간 Vol.23 No.6

수압파쇄는 암반에서 유체의 흐름을 촉진시키기 위한 방법으로 사용되며 지열개발, 세일가스의 개발 등 최근 에너지 분야에서 그 어느 때 보다 활발한 연구가 이루어지고 있다. 수압파쇄의 대상이 되는 암반은 등방성을 갖지 않는 경우가 대부분이며 일부 퇴적암층에서는 횡등방성 암반에서 수압파쇄가 이루어진다. 횡등방성 암반에서는 수압파쇄에서 발생하는 균열의 성장 방향이 반드시 최대주응력 방향과 일치하지 않으며 이방성 구조에 따라 변화하게 된다. 그러므로 이 연구에서는 입자결합모델을 이용하여 횡등방성 암석에서의 수압파쇄 특성을 고찰하고 분석하고자 하였다. 또한 실험실 규모의 수압파쇄 실험을 실시하여 수치해석 결과의 타당성을 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 가압되는 유체의 점도 및 층리면의 각도 그리고 이방성에 의한 영향으로 균열의 성장 및 균열 패턴에 큰 차이를 보였으며, 횡등방성 모델의 경우 전단균열에 의한 수압파쇄 균열의 성장이 우세한 것으로 나타났다. Hydraulic fracturing is used as a method for promoting the fluid flow in the rock and, in the energy field such as geothermal development and the development of sales gas, many studies has been actively conducted. In many cases, hydraulic fracturing is not performed in isotropic rock and especially in the case of sedimentary rocks, hydraulic fracturing is conducted in the transverse isotropic rock. The direction of the crack growth on hydraulic fracturing does not necessarily coincides with the direction of maximum principal stress in the transverse isotropic rock. Therefore, in this study, bonded particle model with hydro-mechanical coupling analysis was adopted for analyzing the characteristics of hydraulic fracturing in transverse isotropic rock. In addition, experiments of hydraulic fracturing were conducted in laboratory-scale to verify the validity of numerical analysis. In this study, the crack growth and crack patterns showed significant differences depending on the viscosity of injection fluid, the angle of bedding plane and the influence of anisotropy. In the case of transverse isotropic model, the shear crack growth due to hydraulic fracturing appeared prominently.

등방성-등방성 이종재료에 대한 균열 선단에서의 코스틱스 상에 관한 해석

유재용,문윤배 대구미래대학 2001 論文集 Vol.19 No.1

For the stress analysis in bi-materials, there have been used many theoretical and experimental methods. The experimental methods such as Morie, Photoelasticity, holography and caustics are primarily used by many researchers. In this paper, as the first step to develop the experimental method of caustics in bi-materials, the initial and caustic curve equations are established by introducing the existing stress component equations to the equation of the formation of Caustics and made the program for the generation of caustics in computer.

발사체 추진제 탱크의 등방성 격자구조 최적설계

최가람,김용하,김현덕,박정선 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.11

발사체 추진제 탱크에 사용되는 등방성 격자구조는 원통형 구조에 효율적으로 강성을 높일 수 있기 때문에 등방성격자구조의 구조설계에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 원통형 구조의 경량화를 위해 등방성 격자구조의 최적설계를 수행하였다. 최적설계를 수행하기 위해 수치해석 프로그램과 유한요소해석 프로그램을 연동하는 프로그램을 개발하였다. 반복적인 계산을 수행하려면 짧은 해석시간이 필요하므로 대칭조건을 적용하여 축소모델을 생성하였으며, 타당성을 검증하기 위해 좌굴해석을 수행하여 전체모델과 비교하였다. 최적설계 알고리즘은 전역 최적화 이론으로 많은 분야에서 사용되고 있는 유전자 알고리즘을 사용하여 최적설계를 수행하였다. There has been a number of study for design of a isogrid structure because isogrid structures used for launch vehicle propellant tank can efficiently improve stiffness of cylindrical structures. In this paper, we perform the optimization design of an isogrid structure for lightweight of the cylindrical structure. We develop the linkage program that connect a numerical analysis program with finite element analysis software in order to performing the optimization design. The optimization design requires that analysis time is short. Therefore, we create a scaled down model by applying the symmetry condition. To verify the scaled down model, we compare the result of buckling analysis of full model. Finally, this study perform optimization design using genetic algorithm typical algorithm of global optimization theory.

등방성 운동에너지 탄두의 교전 효과 예비 분석

심상욱(Sang-Wook Shim),홍성민(Seong-Min Hong),서민국(Min-Guk Seo),탁민제(Min-Jea Tahk) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.5

운동에너지 막대 탄두 시스템은 기존 시스템의 장점을 결합한 새로운 형태의 요격탄두 시스템으로서 직격 파괴방식에 비해 표적 유도 정밀도에 대한 의존도가 낮을뿐더러, 고폭파편 탄두 방식보다 더 높은 관통력을 제공해 준다는 장점이 있다. 본 논문에서는 다양한 운동에너지 탄두의 사출 방식 중 등방성운동에너지 탄두의 기폭, 전개모델을 소개하고, TATE 관통방정식을 이용하여 사출된 관통자의 관통 효과를 계산하였다. 또한 교전 성능분석을 위한 방법을 제시하였으며, 다양한 교전 상황에 대한 몬테-칼로 시뮬레이션을 통해 최적의 교전 기하 및 기폭 시점을 도출하였다. Kinetic energy(KE) rod warhead system is a new interceptor which combines advantages of existing ones. This system is less dependant on a precision guidance than direct hit type warhead and gives high penetration rates than blast fragmentation type warhead. In this paper, isotropic KE rod warhead system is introduced with detonation/deployment model. A penetration effects of the deployed rods are calculated using TATE penetration equation. Also, an engagement performance analysis method is suggested. Finally, an optimal detonation time and engagement geometry is derived by Monte-Carlo simulation in various engagement situation using the performance analysis factor.

등방성체/등방성체 이종재료의 정적 광탄성 실험의 Hybrid법에 관한 연구

신동철(Dong-Chul Shin),황재석(Jai-sug Hawong),이동주(Dong-Ju Lee),우지형(Ji-Hyung Woo) 대한기계학회 2002 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2002 No.3

In many part of machines or structures that made of bimaterial bonded with two dissimilar materials, most of failure occur at their interface. Therefore, the accurate analysis of fracture characteristics and the evaluation of mechanical strength for interfacial crack are essential when we design those structures. In this research, stress and displacement components in the vicinity of crack tip for isotropic/isotropic bimaterials under static load are established. Using the stress components and the static stress optic law, we developed the photoelastic hybrid method which can be analyzed the fracture behavior for each materials under the static load in this research, the validity of the static photoelastic experimental hybrid method was certified. Using the experimental data (fringe order and position coordinates)obtained from the photoelastic experiment and the static photoelatic hybrid method, stress and displacement components and stress intensity factors in the vicinity of the crack tip for each material under the static loading can be obtained.

횡등방성 암반의 침식에 따른 초기응력비 변화의 수치해석 연구

최미진(Mi Jin Choi),김원범(Won Beom Kim),양형식(Hyung Sik Yang) 한국암반공학회 2004 터널과지하공간 Vol.14 No.5

침식에 따른 횡방성 암반의 초기응력비 변화를 수치해석적으로 구하여 등방성의 경우 및 이론해와 비교한 결과 횡등방성의 영향은 크지 않아 초기지응력비가 작고 침식심도가 깊을 때만 고려하는 것이 좋을 것으로 판단되었다. 수치해석에 의한 응력과 이론적인 값의 차이는 초기 지응력비가 클수록 또 침식되는 깊이가 증가할수록 증가하였다. 또 침식 후의 초기응력비는 심도가 깊어짐에 따라 초기 용력비로부터 발산하였다. 이를 감안하여 침식에 따른 초기응력비 산정식을 제안하였다. Variation of horizontal to vertical stress ratio of transversely isotropic rock caused by erosion was studied by numerical analysis. Influence of transversely isotropic was less than 5% for isotropic case. Difference between stresses obtained by numerical analysis and theoretical solution was small when initial stress ratio was small and the difference increased as erosion depth increased. Stress ratios diverged from initial ones as depth increased. An equation to determine stress ratio considering erosion according to the analyses was suggested.

등방성 감쇠장치를 갖는 KGDS시스템을 활용한 라멘조 건물의 제진효과

허무원,이상현,천영수 한국구조물진단유지관리공학회 2015 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.19 No.2

In this paper, the vibration control effect of the isotropic damping devices (so-called Kagome dampers) was investigated by applying the Kagome dampers to a 20-story frame structure apartment. A new Kagome Damper System (KGDS) composed of the dampers and supporting column was proposed and numerical analyses were performed to investigate the effects of stiffness ratio between controlled structure and supporting column, the damper size and the number of the dampers. The numerical analysis results of a structure with KGDS up to the third story showed that the stiffness ratio should be higher than 6.4 and the damper size be at least 700×700mm to effectively reduce the base shear and the maximum drift of the uppermost story. When the KGDS was installed up to the fifth story, the stiffness ratio should be higher than 7.0 and damper size needs to be at least 500×500mm for obtaining the target performance. 본 논문에서는 효과적인 제진설계를 구현하기 위한 설계기술 개발의 일환으로 20층 라멘조 형식의 공동주택을 대상으로 최근 개발된 등방성감쇠장치 (일명 카고메감쇠장치)를 적용하여 대상구조물-카고메감쇠장치-지지구조물로 구성된 새로운 형식의 시스템 (Kagome Damper System : KGDS)을 제안하고, 대상구조물과 지지구조물의 강성차, 감쇠장치의 크기 및 지지구조물의 적용 층수 등을 변수로 수치해석을수행하여 제진효과를 검토해 보았다. 해석결과, 밑면전단력과 최상층 최대응답변위 감소라는 관점에서 유효한 제진효과를 얻기 위해서는지지구조물을 3개층 높이로 설치할 경우, 대상구조물과 지지구조물 간의 강성비는 약 6.4배 이상, 감쇠장치의 사이즈는 700×700mm 이상을 확보할 필요가 있으며, 지지구조물을 5개층 높이로 설치할 경우에는 대상구조물과 지지구조물 간의 강성비는 약 7.0배 이상, 감쇠장치의사이즈는 500×500mm 이상을 확보할 필요가 있는 것으로 판단된다.

횡방향으로 등방성인 크리프 재료에서 고온파괴매개변수 C<SUB>t</SUB>

마영화(Young Wha Ma),윤기봉(Kee Bong Yoon) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11

High temperature crack growth life assessment procedures need to be extended for anisotropic creeping materials such as directionally solidified Ni-based superalloys because they have been developed for isotropic materials. In this study, the previously proposed estimation equation of C<SUB>t</SUB> for the transversely isotropic secondary-creeping materials was applied for the creep crack growth rate data of a directionally solidified Ni-based superalloy which is one of the transversely isotropic materials. Effectiveness of the proposed equation was shown and its limitation was discussed.

18겹으로 구성된 완전 등방성 적층판

이종원(Jong-Won Lee),김진원(Jin-Won Kim),김현기(Hyun-Gi Kim),박무혁(Muhyuk Park) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5

The present study proposes a tablet-based method to fine fully isotropic stacking sequence with which all coupling constants (A₁?, A₂?, B<SUB>ij</SUB>, D₁?, and D₂?) become rigorously zero. The minimum number of plies is mathematically proved to be eighteen for constructing fully isotropic laminates with (0°, +60°, - 60°) layers. In addition, the number of independent stacking sequences for the present case is shown to be only five.