• Title, Summary, Keyword: 유한요소 해석

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Finite Element Modeling of Ship Structure using Isoparametric Mapping Method (Isoparametric Mapping 방법을 사용한 선체 유한요소 모델링)

  • 송의준;이재환;김병현;김용대
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.1
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    • pp.67-74
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    • 1999
  • 본 문에서는 선체 중앙부의 유한요소 모델링과 진동해석이 수행되었다. 횡부재와 종통부재가 만나 3차원적으로 연결되어 있는 선체구조는 복잡한 구조적 특성 때문에 모델링에 많은 노력이 필요하다. 선수, 선미부에 비해 비교적 부재간의 접속이 간단한 중앙평행부의 진동해석과 같은 경우에는 모델링 기법을 개발해 사용할 수도 있다. 중앙부 횡부재와 종통부재가 만나는 부분의 접속성과 형상표현을 위해 keypoint, super element(SE) 개념을 도입하였고 형성된 SE 들을 isoparametric mapping 기법을 접속된 3차원 부재용으로 개선하여 유한요소로 분할하였다. 진동해석용으로 형성된 선체중앙부 요소망을 ANSYS로 가시화하였고 자유진동해석을 수행하였다.

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무한요소(Infinite Elements)를 이용한 기초공학해석

  • 양신추
    • Computational Structural Engineering
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    • v.4 no.2
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    • pp.9-12
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    • 1991
  • 공학문제에 있어서, 해석적으로 접근할 수 없었던 많은 경우의 문제들이 유한요소법(Finite Element Methods)의 정형화된 모형화 및 해석과정을 통하여 쉽게 접근되어질 수 있었다. 최근 보다 효율적인 요소개발과 컴퓨터 기술의 발달로 유한요소법은 더욱 효과적인 해석 수단이 되어가고 있다. 그러나 지반공학 문제와 같은 무한영역 문제를 유한요소법으로 해석할 경우, 매우 큰 영역을 모형화하기 위하여 많은 수의 요소가 요구되며 이에 따른 자유도(Degree of Freedom) 수의 증가로 많은 계산시간을 요구하게 된다. 본 고는 무한영역 문제를 효과적으로 모형화하기 위하여 연구, 개발되어진 무한요소(Infinite Element)에 대하여 소개하려 한다. 무한요소의 기본개념과 강성행렬의 형성방법을 보인 후, 기초공학 문제를 예로 하여 이의 적용방법을 간략하게 설명하였다.

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A study on the interface elements for coupling independently modeled finite element domains (독립적으로 구성된 유한요소 영역들의 결합을 위한 계면요소에 관한 연구)

  • Kim, Hyun-Gyu
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.55-58
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    • 2009
  • 본 논문에서는 독립적으로 구성된 유한요소 모델을 결합하기 위하여 계면에서 불일치 격자들을 처리하는 기법을 소개하고자 한다. 불일치 격자들로 인하여 요소들의 침투와 틈이 발생할 수 있고 일반적인 유한요소를 사용하면 계면에서 변위의 연속성과 하중전달 조건들을 만족시키기가 불가능하게 되는데 계면에서 정의된 계면요소를 사용하여 결합을 위한 조건들을 만족시킬 수 있게 된다. 요소들의 침투와 틈이 없는 연속적인 계면을 정의하고 여기에 부합하는 계면요소를 구성하며 유한요소 형상함수와 다른 계면요소 형상 함수를 사용하게 되면 독립적으로 구성된 분리 영역들을 자연스럽게 결합할 수 있게 된다. 계면요소는 연속성, 적합성, 완전성 등에서 유한요소와 유사한 특성을 갖으며 추가적인 자유도 없이 불일치 격자를 결합하게 된다. 계면요소법을 사용하여 분리된 영역의 결합이나 전체-국부 해석 그리고 유체-구조물 상호작용해석 등에 적용되어 유용한 방법으로 사용될 수 있게 된다.

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A Coupled Analysis of Finite Elements and Boundary Elements for Time Dependent Inelastic Problems (시간의존 비탄성 문제의 유한요소-경계요소 조합에 의한 해석)

  • Kim, Moon Kyum;Huh, Taik Nyung;Jang, Jung Bum;Oh, Se Ho
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.13 no.3
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    • pp.25-34
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    • 1993
  • The long-term behavior, such as in excavation problems of weak medium, can be dealt with by the elasto-viscoplasticity models. In this paper, a combined formulation of elasto-viscoplasticity using boundary elements and finite elements without using internal cells is presented. The domain integral introduced due to the viscoplastic stresses is transformed into a boundary integral applying direct integration in cylindrical coordinates. The results of the developed boundary element analysis are compared with those from the explicit solution and from the finite element analysis. It is observed that the boundary element analysis without internal cells results in some error because of its deficiency in handling the nonlinearity in local stress concentration. Therefore, a coupled analysis of boundary elements and finite elements, in which finite elements are used in the area of stress concentration, is developed. The coupled method is applied to a time dependent inelastic problem with semi-infinite boundaries. It results in reasonable solution compared with other methods where relatively higher degree of freedoms are employed. Thus, it is concluded that the combined analysis may be used for such problems in the effective manner.

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Nonlinear Finite Element-Boundary Element Analysis of Multi-Layered Structural Systems (유한요소와 경계요소의 조합에 의한 다층 구조계의 비선형 해석)

  • 김문겸;허택녕;이상도
    • Computational Structural Engineering
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    • v.7 no.4
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    • pp.57-67
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    • 1994
  • It is usual that underground structures are constructed within a multi-layered medium. In this paper, an efficient numerical modelling of multi-layered structural systems is studied using coupled analysis of finite elements and boundary elements. The finite elements are applied to the area in which the material nonlinearity dominates, and the boundary elements are applied to the far field where the nonlinearity is relatively weak. In the boundary element modelling of the multi-layered medium, fundamental solutions are not readily available. Thus, methods which can utilize existing Kelvin solutions are sought for the interior multi-layered domain problem. The interior domain problem which has piecewise homogeneous layers is analyzed using boundary elements with Kelvin solution, by discretizing each homogeneous subdomain and enforcing compatibility and equilibrium conditions between interfaces. Developed methodology is verified by comparing its results with those from the finite element analysis and it is concluded that coupled analysis using boundary elements and finite elements can be reasonable and efficient.

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판형 홀다운스프링의 강성도해석 모델 개발

  • 송기남;서정민;이진석
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.23-29
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    • 1997
  • 유한요소법을 이용하여 경수로형 핵연료집합체에서 냉각수 유동에 의한 수직 상승력으로부터 핵연료를 지지하는 판형 HDS의 강성도를 수치해석적으로 평가할 수 있는 방법을 제안하였다 I-DEAS code의 8 node brick element를 사용하고 판스프링들간의 간섭 부위에 접촉요소를 사용한 유한요소 모델링 및 해석기법으로 평가한 탄성강성도가 변형 에너지법에 근거하여 유도된 탄성강성도 평가식으로부터 얻은 결과와 잘 일치하고 있어서 제안된 유한요소 모델링 및 해석기법은 판형 HDS의 거동 분석에 유용하게 이용될 수 있다.

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두꺼운 복합적층판의 기계적 체결 거동에 대한 유한요소 해석

  • 김유준;김형근;황태경;도영대
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • pp.29-29
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    • 1997
  • 각광 받는 구조재료인 섬유강화 복합적층재에 대한 기계적 체결 거동은 본질적인 재료의 이방성에 의해서 파단강도가 파단 모우드와 매우 밀접한 관련을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 복합적층판 체결부의 정밀 구조 설계에서는 단순화에 따른 오차를 줄이고 정밀해에 의한 설계 및 해석이 요청된다. 특히, 층간응력 성분을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층 판의 기계적 체결부 해석이나 실제 구조물의 체결부에서 발생하는 굽힘이나 비틀림과 같은 하중 상태를 묘사하기 위해서도 정밀한 3차원 응력 해석은 필요하다. 하지만, 지금까지 기계적 체결부의 거동에 관한 연구는 층간응력 성분들을 어느정도 무시할 수 있는 얇은 평판에 대한 2차원 응력해석에 주로 국한되어 왔으며, 일부 수행된 체결부에 대한 3차원 응력 해석의 경우 여러 단점을 갖는 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 해석이 수행되었을 뿐이다.본 연구는 층간응력 성분들을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층판의 기계적 체결부 해석에 지금까지 사용되어온 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 방법이 갖는 단점들을 개선한 Layerwise 유한요소법을 이용하여 3차원 응력해석을 수행하였다. 특히, 선형상보성원리에 근거한 최적설계 기법을 응용하여, 기계적 체결시 핀과 적층판의 홀 사이에 발생하는 하중 전달 과정을 모사하고, 접촉력에 의한 홀 주위의 복잡하고 국부적인 응력 집중현상을 규명하여본다.

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A Combined Finite Element -Boundary Element Method of Underground Displacements Analysis (유한요소와 경계요소를 결합한 지하공동의 변위해석)

  • 황창규;박성재
    • Geotechnical Engineering
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    • v.6 no.1
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    • pp.25-34
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    • 1990
  • The finite element and boundary element methods of underground analysis are both well established numerical techniques for determination of stress and displacement distributions at underground excavation. The finite element method presents antithetical advantages and limitations. Complex constitutive behaviour may be modelled, at the expense of numerical efficiency and, for infinite domain, inadequate representation of remote bounadry conditions. The inherent advantages of the boundary element method are the ease with which infinite domain problems may be analysed, and the efficiency of analysis typically associated with a boundary value solution procedure. Application of the method is limited by the requirements linear constitutive behaviour for the medium. A combined of the finite element and boundary element methods of underground analysis is shown to preserve the advantages of each procedure, and, eliminates their individual disadvantages. Procedures employed in this papers described combined FEBEM algorithm. Solutions of underground excavation verifying the performance of combined FEBEM code are compared with theoretical solution, boundary element solution and finite element solution.

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전계해석을 위한 유한 요소법의 활용

  • 정상진
    • 전기의세계
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    • v.36 no.10
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    • pp.713-721
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    • 1987
  • 본고에서는 유한요소법(FEM:Finite Element Method)을 활용하여 이방법의 장점인 복수법, 시변전계 및 직류이온장의 해석기법을 소개하고 그약점인 개방된 영역의 전계해석을 위한 경계이완법의 설명과 계산예, 그리고 유한요소법에 의한 전계계산법의 문제점과 향후전망을 언급코자 한다.

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Development of 1-3 Piezocomposite Ultrasonic Transducers by means of the Finite Element Method (유한요소 해석법을 이용한 1-3형 압전복합체 초음파 트랜스듀서의 개발)

  • 이수성;김동현;한진호;노용래
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.23 no.4
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    • pp.274-281
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    • 2004
  • In this study. a 1-3 piezo-composite single element ultrasonic transducer was designed with a commercial finite element analysis (FEA) code. PZf1ex and developed based on this design. Design with FEA could be performed overcoming many constraints of the typical theoretical method, and also was very practical. Validity of the design with the FEA was illustrated through experimental characterization of fabricated 1-3 piezo-composites and ultrasonic transducers, Through comparison with the result of the theoretical method. we confirmed the superiority of the design method using FEA.