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      • KCI등재

        경계 요소법을 이용한 2차원 비등방성 복합재료 탄성체의 비파괴 결함 추정

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 2004 한국전산구조공학회논문집 Vol.17 No.1

        본 연구에서는 경계 요소법을 이용하여 2차원 비등방성 탄성체의 손상 규명을 수행한다. 경계에서의 적분항만을 포함하는 본 수치모델은 1차원으로 줄게된다. 이러한 장점은 특히 균열 역학과 같은 문제에 있어서 중요한 의미를 갖는다. 또한 일정 영역을 분할하는 기법을 피함으로서 수치해석 과정을 간편하고 효율적으로 수행할수 있기 때문에 역문제 해결에 있어서 장점을 갖는다. 본 연구에서는 기존의 등방성 재료에 대한 비파괴 추정기법을 복합신소재와 같은 비등방성 재료로 이루어진 탄성체의 해석에 대하여 확장한다. 먼저 경계요소법에 의한 수치모델의 타당성을 기존의 문헌과 비교 검증하며, 서로 다른 특성을 보이는 비등방성 형식의 변화에 따라 실제 측정시 발생하는 노이즈 영향을 분석한다. 수치예제는 적층 형태 및 하중조건에 대하여 수행하며, 결함 추정에 미치는 적층 형태의 영향을 시험한다. In this paper, the defects of two-dimensional anisotropic elastic bodies are identified by using the boundary element method. The use of numerical models that contain only boundary integral terns reduces the dimensionality of the problem by one. This advantage is particularly important in problems such as crack mechanics. Avoiding domain meshing is also particularly advantageous in the solution of inverse problems since it overcomes mesh perturbations and simplifies the procedure. In this paper, nondestructive approaches for the existing isotropic materials are extended to analyze the elastic bodies made of anisotropic materials such as composites. After verifying that the proposing boundary element model is in good agreement with numerical results reported by other investigators, the effect of noise in the measurements on the identifiability is studied with respect to different design parameters of layered composites. Sample studies are carried out for various layup configurations and loading conditions. The effects of the layup sequences in detecting flaw of composites is explored in this paper.

      • 경계요소법에 의한 대규모 3차원 지하구조물의 동적해석

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 1995 전산구조공학 Vol.8 No.3

        3차원 대규모 지하구조물의 동적응답을 결정하기 위한 일반적인 수치해석이 제안되었다. 지반과 구조물을 해석하기 위하여 Laplace 변환을 적용한 경계요소법을 설명하였고, 지반-구조물계에 작용하는 외부 동적하중과 지진파를 고려할 수 있도록 공식화하였다. 동적교란이 전파되는 경우에 시간영역의 응답을 얻기 위하여는 구해진 변화된 해를 수치적인 Laplce 역변환을 수행하여야 하지만 동적교란이 조화적인 경우에는 응답이 주파수 영역으로부터 직접 얻어지며, 역변환이 필요하지 않다. 이 방법의 특징은 높은 정확도와 효율성이며, 지반-구조물계에 대하여 초기조건 및 점탄성 재료의 거동을 쉽게 고려할 수 있다는 것이다. 그러므로 이 방법은 다양한 지하구조물의 동적거동과 지진에 대한 취약함을 연구하기 위한 적절한 도구로 사용되어 질 수 있다.

      • KCI등재

        사고로 지면으로 추락낙하 충돌하는 고준위폐기물 처분용기에 대한 기구동역학 해석: 이론

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 2013 한국전산구조공학회논문집 Vol.26 No.5

        본 논문은 두 편으로 구성된 사고로 지면에 추락낙하 충돌하는 고준위폐기물 처분용기에 대한 기구동역학 해석 논문 중 첫 번째 논문으로 기구동역학 해석에 대한 일반 이론연구를 수행하였다. 이를 통하여 고준위폐기물 처분용기의 구조 안전성 설계에 요구되는 처분용기 처분 시 사고로 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력을 이론적으로 구하고자 하였다. 이론 연구의 주된 내용은 다물체 동역학의 운동방정식에 관한 것이며 이를 토대로 다물체간 충돌 시 발생하는 충격력을 구하는 문제를 이론적으로 다루었다. 이렇게 이론적으로 구한 충격력을 처분장에서 처분용기 운송 시 운반차량에서 사고로 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 처분용기에 발생하는 충격력을 구하는 문제에의 적용을 검토하였다. This paper is the first paper among two papers which constitute the paper about the rigid body dynamic analysis on the spent nuclear disposal canister under accidental drop and impact on to the ground. This paper performed the general theoretical study on the rigid body dynamic analysis. Through this study the impulsive force which is occurring in the spent nuclear fuel disposal canister under accidental drop and impact to the ground and required for the structural safety design of the canister is intended to be theoretically formulated. The main content of the theoretical study is about the equation of motion in the multibody dynamics. On the basis of this study the impulsive force which is occurring in the multibody in the case of collision between multibody is theoretically formulated. The application of this theoretically formulated impulsive force to computing the impulsive force occurring in the spent nuclear fuel disposal canister under accidental drop and impact to the ground is investigated.

      • KCI등재

        단면변형의 효과를 포함한 강상자형 거더의 엄밀한 해석

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 2004 한국전산구조공학회논문집 Vol.17 No.1

        본 연구에서는 직선 강상자형 거더의 단면변형에 의한 변형 및 응력계산을 위한 Matlab 해석프로그램을 개발하고자 한다. 이를 위하여 단면변형이론을 요약하고 빔유사이론을 제시한다. 이후 탄성지반위의 보-기둥부재의 지배방정식을 제시하고, 일반화된 고유치해석을 통하여 집중 및 분포하중을 받는 보요소의 엄밀한 강성행렬을 계산한다. 본 연구의 효율성과 정확성을 입증하기 위하여 격벽을 갖는 상자형 거더의 뒤틀림응력을 계산하고 유한요소해와 비교한다. The main goal of this study is to develop MATLAB programming for an analysis of distortional deformations and stresses of the straight box girder. For this purpose, a distortional deformation theory is firstly summarized and then a BEF (Beam on Elastic Foundation) theory is presented using analogy of the corresponding variables. Finally, with governing equations of the beam-column element on elastic foundation, an exact element stiffness matrix of the beam element and nodal forces equivalent to concentrated and distributed loads are evaluated via a generalized linear eigenvalue problem. In order to verify the efficiency and accuracy of this method, distortional stresses of box girders with multiple diaphragms are presented and compared with results by FEA.

      • KCI등재

        An Improved Subspace Iteration Method for Structures with MuJtiple Natural Frequencies

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 1999 한국전산구조공학회논문집 Vol.12 No.3

        본 논문에서는 중복근을 갖는 구조물에 대한 효율적이고 수치적으로 안정한 고유치해석 방법을 제안하였다. 제안방법은 널리 알려진 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법을 개선한 방법이다. 쉬프트를 갖는 부분공간 방법의 주 된 단점은 특이성 문제 때문에 어떤 고유치에 근접한 쉬프트를 사용항 수 없어서 수렴성이 저하될 가능성이 있 다는 점이다. 본 논문에서는 부가조건식을 이용하여 위와 같은 특이성 문제를 수렴성의 저하없이 해결하였다. 이 방법은 쉬프트가 어떤 단일 고유치 또는 중복 고유치와 같은 경우일지라도 항상 비특이성인 성질을 갖고 있 다. 이것은 제안방법의 중요한 특성중의 하나이다 제안방법의 비특이성은 해석적으로 증명되었다. 제안방법의 수렴성은 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법의 수렴성과 거의 같고, 두 방법의 연산횟수는 구하고자 하는 고유치의 개수가 많은 경우에 거의 같다. 제안방법의 효율성을 증명하기 위하여, 두개의 수치예제를 고려하였다. An efficient and numerically stable eigensolution method for structures with multiple natural frequencies is presented. The proposed method is developed by improving the welHrnown subspace iteration method with shift. A major difficulty of the subspace iteration method with shift is that because of singularity problem, a shift cIose to an eigenvalue can not be used, resulting in slower convergence. 1n this paper, the above singularity problem has been solved by introducing side conditions without sacrifice of convergence. The proposed method is always nonsingular even if a shift is on a distinct eigenvalue or multiple ones. This is one of the significant characteristics of the pr<얘。sed method. The nonsingularity is proved analytically. The convergence of the proposed method is at least equal to that of the subspace iteration method with shift, and the operation counts of above two methods are almost the same when a large number of eigenpairs are required. To show the effectiveness of the proposed method, two numerical examples are considered.

      • KCI등재

        유한요소법을 이용한 정현상으로 taper진 부재의 고유치 산정

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 2000 한국전산구조공학회논문집 Vol.13 No.1

        양단이 단순지지 상태이고, 정현상으로 taper진 부재의 두 고유치(탄성임계하중과 횡방향 고유진동수)를 유한요소법으로 산정하였다. 그 결과로 얻어진 고유치의 계수들을 실무에 종사하는 구조 기술자들이 쉽게 이용할 수 있도록 각각의 경우에 대하여 간단한 대수 방정식으로 표시하였다. 유한요소법으로 구한 고유치 계수값과 대수 방정식에 의한 추정 계수값들의 상관계수는 어느 경우에나 거의 단위치(1)에 가까운 값으로 대수 방정식의 정당성을 뒷받침 하였다. 횡방향 진동수에 미치는 압축하중의 영향도 검토하였다. 이를 위하여 부재에 작용하는 축방향력을 차례로 증가시키면서 여기에 대응하는 진동수를 산정하였다. 그 결과 압축하중비 (P/Pcr)와 진동수 비의 제곱 ((ω/ω0)²)의 합은 어느 경우에나 거의 단위치(1)로 나타났다. The two eigenvalues (elastic critical load and natural frequency of lateral vibration) of sinusoidally tapered bats with simply supported ends were determined by the finite element method. For the convenience of structural engineers who are engaged in the structural design or vibration analysis of tapered beam-columns, eigenvalue coefficients were expressed by simple algebraic equations. The validity of each algebraic equation was confirmed by the value of unity for each correlation coefficient. The influence of axial thrust on the lateral vibration frequency was also investigated. For this purpose, the axial thrust was increased successively and the corresponding frequency was calculated. The approximate linear relationship between the axial thrust and the square of the frequency was confirmed lot each of the tapered members.

      • KCI등재
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        절점이동과 단항증가법에 의한 이차원 평면문제의 적응 유한요소 해석

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 2004 한국전산구조공학회논문집 Vol.17 No.1

        최근, 유한요소해석견과의 신뢰도를 향상시키기 위하여 활발하게 연구되고 있는 적응유한요소해석은 반복계산을 통해서 해석결과의 오차가 사용자에 의해 지정된 허용오차와 같아지도록 하는 해석방법이다. 이와 간은 적응유한요소해석은 해석결과의 오차평가와 이에 따른 유한요소의 재구성과정으로 나누어진다. rp방법에서는 절점의 위치를 이동시켜 요소의 크기를 조절하는 r방법과 형상함수찻수를 증가시키는 p방법을 동시에 적용함으로써 적응해석의 유효성을 향상시키고자 하였다. 제안한 rp방법의 특성을 규명하고 적응해석의 유효성을 보이기 위하여 전형적인 이차원 평면문제들을 해석하고 그 결과를 검토하였다. Adaptive finite element analysis, in which its solution error meets with the user defined allowable error, is recently used to improve the reliability of finite element analysis results. This adaptive analysis is composed of two procedures; one is the error estimation of an analysis result and the other is the reconstruction of finite elements. In the (p-method, an element size is controlled by relocating of nodal positions (r-method) and the order of an element shape function is determined by the hierarchical polynomial (p-method) corresponding to the clement solution error by the enhanced SPR. In order to show the effectiveness and the accuracy of the suggested rp-method, various numerical examples were analyzed and these analysis results were examined by comparing with those obtained by the existed methods.

      • KCI등재

        Navier-Stokes 유체의 최적제어를 위한 SQP 기법의 개발

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 2002 한국전산구조공학회논문집 Vol.15 No.4

        본 연구의 목적은 Navier-Stokes 유체와 같은 대용량 문제를 위한 최적화 기법의 개발에 있다. 이를 위해 본 연구에서는 reduced Hessian sequential quadratic programming을 개발하였다. 첫째, 유체의 해석을 위한 평형 방정식을 최적화 과정에서 제거하여 변수를 줄였고, 또한 평형방정식과 최적화 과정에서 연속기법을 사용하여 최적해를 보장하면서 더욱 해에 쉽게 접근하도록 하였다. 그리고 각 단계에서는 테일러 시리즈를 이용한 근사치를 이용하여 각 단계에서 대단히 좋은 초기치 값을 제공하여 최적해에 더욱 빠르게 접근하게 하고 아울러 유체의 평형방정식을 풀 때에도 해에 더욱 빠르고 쉽게 접근하도록 하였다. 이 기법을 항력을 줄이기 위한 유체의 최적 제어를 위한 문제에 적용하였다. 유체의 흐름을 제어하기 위하여 물체의 경계면에서 유체의 흡입(suction)과 방축(injection)이라는 기법을 사용하여 경계면에서 속도를 제어하였고, 목적함수로써 항력을 표현하기 위하여 에너지 소실의 변화율을 사용하였다. 예제를 통해 본 연구에서 개발한 최적화 기법의 효용성을 입증하였다. The focus of this work is on the development of large-scale numerical optimization methods for optimal control of steady incompressible Navier-Stokes flows. The control is affected by the suction or injection of fluid on portions of the boundary, and the objective function of fluid on portions of the boundary, and the objective function represents the rate at which energy is dissipated in the fluid. We develop reduced Hessian sequential quadratic programming. Both quasi-Newton and Newton variants are developed and compared to the approach of eliminating the flow equations and variables, which is effectively the generalized reduced gradient method. Optimal control problems we solved for two-dimensional flow around a cylinder. The examples demonstrate at least an order-of-magnitude reduction in time taken, allowing the optimal solution of flow control problems in as little as half an hour on a desktop workstation.

      • KCI등재

        Three-Dimensional Vibration Analysis of Cantilevered Laminated Composite Plates

        한국전산구조공학회 한국전산구조공학회 2001 한국전산구조공학회논문집 Vol.14 No.3

        본 논문은 캔틸레버 복합 적층판의 고유진동에 대하여 3차원으로 해석한 연구를 제시하고 있다. 본 연구에서는 고정단에서의 경계조건을 엄밀히 만족하고 수학적으로 완전한 다항식으로 표현되는 근사 변위와 Ritz 방법을 이용하여 Lagrangian범함수의 정상값을 구하였다. 3차원 모델의 정확도는 무차원 진동수의 수렴연구를 통하여 이루어졌으며, 또한 기존 문헌상의 해석 및 실험 결과와의 비교를 통하여 본 연구 결과의 정확성을 검토하였다. 본 논문에서 제시된 3차 원 진동수의 결과를 이용하여 캔틸레버 복합 적층판의 기하학 및 재료 매개변수 즉, 형상비(a/b), 폭두께비(a/h), 재료의 직교 이방성, 플라이 수(NP), 섬유 배향각(), 및 적층 순서가 미치는 효과를 설명하였다. This paper presents the three-dimensional (3-D) study of the natural vibration of cantilevered laminated composite plates. The Ritz method is used to obtain stationary values of the associated Lagrangian functional with displace- ments approximated by mathematically complete polynomials satisfying the boundary conditions at the clamped edge exactly. The accuracy of the 3-D model is established through a convergence study of non-dimensional frequencies followed by a comparison of the converged 3-D solutions with analytical and experimental findings in the existing literature. A wide scope of 3-D frequency results explain the influence of a number of geometrical and material parameters for cantilevered laminated plates, namely aspect ratio (a/b), width-to-thickness ratio (a/h), orthotropy of material, number of plies (NP), fiber orientation angle (), and stacking sequence.

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