• Title, Summary, Keyword: 유한요소 해석

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Structural Analysis of Thin-walled Beams by Using a Mixed Finite Element Method (혼합형 유한요소법에 의한 박판보의 구조해석)

  • Park, Seong-Whan
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.34 no.4
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    • pp.99-107
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    • 1997
  • A mixed type finite element method is applied to the nonuniform shear warping beam theory which is very useful for the structural analysis of thin-walled sectional beams considering the shear deformation. As known generally, it is shown that the mixed type finite element method, compared with the displacement type one, can give more balanced accuracy of results in calculating the stresses and displacements of the structure. In this paper, one typical example, the flexural-torsional problem of a discontinuously variable sectional beam under coupled end torsional moments, is selected and analyzed to validate the usefulness of the developed beam element.

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The Cluster Characterization on the Domain Decomposition Algorithms (클러스터 구조 특성에 따른 영역분할 알고리즘)

  • Park, Tae-Hyo;Tak, Moon-Ho;Lee, Kyung-Jae
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.635-638
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    • 2011
  • 유한요소법은 편미분방정식(Partial Differential Equation)의 수치적 근사 해를 구하기 위한 가장 일반적이고 효율적인 방법으로 다양한 공학 분야에서 널리 사용되어지고 있다. 유한요소법의 해석은 연속적인 범위를 가지는 문제를 여러 개의 요소로 나누어 다항식의 형상함수를 만들게 되며 결과적으로 근사 해를 구하게 된다. 이때 해석의 정확성을 높이기 위하여 형상함수의 차수를 높이고 요소의 개수를 늘리게 되면, 이에 따른 수치 계산량의 급격한 증가로 인해 수치해석의 효율성은 떨어지게 된다. 이를 보완하기 위해 유한요소법에 영역분할기법을 적용하여 병렬해석을 수행하면 해의 정확성과 효율성을 동시에 높인다. 병렬해석을 수행하는데 있어서 클러스터의 구조적 특성은 해석의 효율성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 일반적인 모델에 대하여 병렬해석의 수행을 통하여 클러스터의 구조적 특성이 병렬해석의 효율성에 미치는 영향에 대해 확인한다.

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Adaptive Finite Element Analysis of 2-D Plane Problems Using the rp-Method (절점이동과 단항증가법에 의한 이차원 평면문제의 적응 유한요소 해석)

  • 박병성;임장근
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.17 no.1
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    • pp.1-10
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    • 2004
  • 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.

Structural Intensity Analysis of Local Ship Structures Using Finite Element Method (유한요소법을 이용한 선체 국부 구조물의 진동인텐시티 해석)

  • Dong-Hwan Lee;Dae-Seung Cho
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.38 no.3
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    • pp.62-73
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    • 2001
  • The interest in evaluation of structural intensity arises for practical reasons, because net energy flow distribution offers information of energy transmission path, positions of sources, and sinks of vibration energy. In this paper, structural intensity analysis of local ship structures using finite element method(FEM) is carried out. The purpose of this analysis is to evaluate the relative accuracy according to mesh fineness. The structural intensity of unstiffened and stiffened plates varying their mesh fineness is analyzed and the results are compared with those obtained by the assumed mode method. As results, the proper mesh size in qualitative/quantitative structural intensity analysis of plate structures is proposed. In addition, the propagation phenomenon of vibration energy is investigated for the thickness-varying flat plate, L-type plate, and box-girder structures.

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p-Version Finite Element Analysis of Elasto-Plastic Cracked Plates Including Strain Hardening Effects (변형률 경화효과를 고려한 탄소성 균열판의 p-Version 유한요소해석)

  • 우광성;홍종현;윤영필
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.4
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    • pp.537-549
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    • 1999
  • 선형탄성 파괴해석은 균열을 갖는 변형률 경화재료의 파괴거동을 예측하는데 불충분하기 때문에 최근에는 균열 선단 부에서 대규모 소성 역을 갖는 균열 체에 적용할 수 있는 많은 파괴역학개념이 제안되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 대규모항복 조건하의 연성파괴를 보이는 평판을 정확하게 해석할 수 있는 새로운 유한요소모델을 제시하고자 한다. 균열 선단 부의 응력 장을 정의하는데 가장 지배적인 파괴매개변수인 J-적분 값과 소성 역의 크기 및 형상을 J-적분법과 등가영역적분법을 통해 파괴거동을 설명할 수 있도록 증분소성이론에 기초를 둔 p-version 유한요소해석이 채택되었다. 제안된 유한요소모델에 의한 수치해석결과는 이론 해와 h-version 유한요소해석과 비교되었다.

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Simplified Analysis and Design with Finite Element for Reinforced Concrete Shear Walls Using Limit State Equations (한계상태방정식에 의한 R/C 전단벽의 유한요소 간편 해석과 설계)

  • 박문호;조창근;이승기
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.16 no.1
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    • pp.43-52
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    • 2003
  • The present study is to investigate the ultimate behavior and limit state design of 2-I) R/C structures, with the changing of crack direction, and the yielding of the reinforcing steel bars, and Is to introduce an algorithm for the limit state design and analysis of 2-D R/C structures, directly from the finite element model. For the design of reinforcement in concrete the limit state design equation is incorporated into finite element algorithm to be based on the pointwise elemental ultimate behavior. It is also introduced a simplified nonlinear analysis algorithm for stress-strain relationship of R/C plane stress problem considering the cracking and its rotation in concrete and the yielding of the reinforcing steel bar. The algorithm is incorporated into the nonlinear finite element analysis. The analysis model is compared with the experimental model of R/C shear wall. In a simple design example for a shear wall, the required reinforcement ratios in each finite element is obtained from the limit state design equations.

Inverse Estimation of Fatigue Life Parameters for Spring Design Optimization (스프링 최적설계를 위한 피로수명 파라미터의 역 추정)

  • Kim, Wan-Beom;An, Da-Wn;Choi, Joo-Ho
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.345-348
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    • 2011
  • 구조요소의 설계에서 유한요소해석은 매우 효과적인 방법이다. 이 방법은 시험 수행에 드는 시간과 비용을 줄여준다. 그러나 공정 과정과 환경에 의하여 생기는 입력 물성치들의 변화 때문에 우리는 유한요소해석의 결과를 전적으로 믿어서는 안 된다. 따라서 유한요소해석의 신뢰성을 증명하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 현장에 축적된 피로 수명 시험 데이터를 바탕으로 유한요소해석을 이용하여 피로수명 파라미터를 역 추정 하는 연구를 수행하였다. 베이지안 접근법을 이용하여 불확실성 피로 수명 파라미터의 사후분포를 구하였고, 마코프체인몬테카를로(Markov Chain Monte Carlo) 기법을 이용하여 역 추정된 파라미터의 샘플 데이터를 생성하였다. 얻어진 샘플 데이터를 기반으로 새로운 형상의 스프링에 대한 피로 수명을 예측한다. 신뢰성 기반 형상 최적화(RBDO)는 서스펜션 코일 스프링의 요구수명을 만족시키기 위하여 수행된다. 또한 크리깅 근사 모델은 유한요소해석의 연산 량 감소를 위해 이용한다.

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Development of a self-convergent finite element code for semiconductor analysis (자동수렴성을 갖는 반도체 유한요소 해석 프로그램 개발)

  • Choi, Kyung
    • Electrical & Electronic Materials
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    • v.6 no.2
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    • pp.137-146
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    • 1993
  • 유한요소법을 이용하여 반도체 해석을 하는 경우 국부적인 overshoot, 진동 및 해의 발산등의 문제점등이 발생하기 쉽다. 이는 지배방정식의 특성에 좌우되는 경우가 많은데 특히 반도체 전류연속 방정식을 처리하는 데는 그 해석이 매우 불안정하다. 본 연구에서는 유한요소법을 반도체 해석에 적용하는 경우 해의 발산원인을 적용 방정식의 수치적 안정도 검사에 의하여 도출하였으며 이 요인이 요소상수 m의 값에 좌우됨을 밝혔다. 또한 요소상수가 후치조작에 의해서만 계산될 수 있는 단점을 보완하기 위하여 적응요소법을 도입하여 프로그램으로 구현함으로써 임의의 초기 요소망과 초기치에 대해서도 자동적으로 해의 수렴을 얻을 수 있는 적응해석 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램의 효용성을 검증하기 위하여 GaAs MESFET 모델을 선정하여 계산하였고 산출 결과를 검토해 본 결과 임의의 초기치에 대해서도 강인한 수렴성을 얻을 수 있었으며 요소 분할이 필요한 부위에만 집중됨으로써 비교적 적은 수의 요소만으로도 해를 얻을 수 있음을 확인하였다.

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Multiscale Scheme for Simulation of Crack Propagation in Heterogeneous Media (불균질 재료의 균열진전 해석을 위한 멀티스케일 기법)

  • Im, Se-Young;Sohn, Dong-Woo;Lim, Jae-Hyuk;Cho, Young-Sam;Kim, Jeong-Ho
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.47-50
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    • 2009
  • 본 논문에서는 불균질 재료의 균열진전을 해석하기 위한 방법으로 변절점 유한요소를 이용한 멀티스케일 기법을 제시하였다. 효율적인 해석을 위하여 서로 다른 스케일의 요소망을 적용하여 전체 모델의 자유도를 감소시킨다. 균열선단과 비교적 멀리 떨어져 있는 영역은 균질화 기법을 도입하여 불균질 재료에 대한 등가물성을 갖는 성긴 요소망으로 대체하고, 균열선단 주변의 요소망은 재료의 기하학적 특성과 불균질성을 반영하도록 조밀하게 구성한다. 한편 균열선단에 존재하는 응력 특이성을 표현하기 위하여 균열선단을 포함한 요소를 더욱 조밀한 요소망으로 분할하여 구성한다. 여기에서 서로 다른 스케일의 요소망 경계에는 변절점 유한요소를 적용함으로써 경계에서의 절점 연결조건과 적합성을 만족시킬 수 있다. 제시한 멀티스케일 기법을 수치예제에 적용함으로써 정확성과 효율성을 검증하였으며, 특히 불균질 성분이 균열진전에 미치는 영향을 경계조건과 T-응력의 관점에서 분석하였다.

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Developing General Beam Finite Elements with Warping Displacement (뒤틀림 변위를 고려한 일반 빔 유한요소의 개발)

  • Yoon, Kyung-Ho;Lee, Phill-Seung
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.764-767
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    • 2011
  • 본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 임의의 단면을 가지는 빔의 비틀림 문제를 해석 할 수 있는 방법론을 제시하였다. 빔 유한요소에서 연속적인 뒤틀림함수를 얻기 위해 각 절점에서 뒤틀림자유도를 정의한 후 빔의 길이 방향으로 보간하였다. 이러한 방법의 사용은 뒤틀림구속효과와 비선형문제에 쉽게 접근 할 수 있게 한다. 또한, 임의의 단면에 대한 뒤틀림함수는 각 단면에서 St.Venant 방정식을 유한요소법을 통해 수치적으로 계산된다. 단면에서 계산된 해는 3차원 일반 빔 요소의 변위장에 매핑된다. 위와 같은 절차를 통해 개발된 빔 유한요소를 사용하면 임의의 단면을 가진 빔 구조물을 자유/구속 뒤틀림조건에서 비틀림, 굽힘, 신축 변형이 복합적으로 고려하여 해석해 낼 수 있다. 이렇게 해석된 결과를 검증하기 위하여 사각단면과 L단면에서의 결과 값을 고찰하였다.

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