• 제목, 요약, 키워드: infinite elements

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Elastodynamic infinite elements based on modified Bessel shape functions, applicable in the finite element method

  • Kazakov, K.S.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • v.42 no.3
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    • pp.353-362
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    • 2012
  • In this paper decay and mapped elastodynamic infinite elements, based on modified Bessel shape functions and appropriate for Soil-Structure Interaction problems are described and discussed. These elements can be treated as a new form of the recently proposed Elastodynamic Infinite Elements with United Shape Functions (EIEUSF) infinite elements. The formulation of 2D horizontal type infinite elements (HIE) is demonstrated, but by similar techniques 2D vertical (VIE) and 2D corner (CIE) infinite elements can also be formulated. It is demonstrated that the application of the elastodynamical infinite elements is the easier and appropriate way to achieve an adequate simulation including basic aspects of Soil-Structure Interaction. Continuity along the artificial boundary (the line between finite and infinite elements) is discussed as well and the application of the proposed elastodynamical infinite elements in the Finite Element Method is explained in brief. Finally, a numerical example shows the computational efficiency of the proposed infinite elements.

적층 반무한지반에서 3차원 지반-구조물 상호작용해석을 위한 동적 무한요소의 개발 (Development of 3-D Dynamic Infinite Elements for 3D Soil-Structure Interaction Analysis in Multi-layered Halfspaces)

  • 윤정방;서춘교;장수혁
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.79-86
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    • 2003
  • In this paper, three dimensional dynamic infinite elements are developed for the soil-structure interaction analysis in multi-layered halfspace. For the efficient discretization of 3-D for field regions, five types of dynamic infinite elements are developed, they are the horizontal, vertical, upper horizontal conner, lower vertical conner and conner of conner infinite elements. The shape functions of the infinite elements are based on the approximate expressions of the analytical solutions of the propagation wave in the infinite region. Numerical example analyses are presented for demonstrating the effectiveness of the proposed infinite elements.

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적층 반무한지반에서 3차원 지반-구조물 상호작용해석을 위한 동적 무한요소의 개발 (Development of 3-D Dynamic Infinite Elements for 3D Soil-Structure Interaction Analysis in Multi-layered Halfspaces)

  • 서춘교;윤정방
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.304-311
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    • 2004
  • In this paper, three dimensional dynamic infinite elements are developed for the soil-structure interaction analysis in multi-layered halfspace. For the efficient discretization of 3-D for field regions, five types of dynamic infinite elements are developed. They are the horizontal, vertical, upper horizontal conner, lower vertical conner and conner of conner infinite elements. The shape functions of the infinite elements are based on the approximate expressions of the analytical solutions of the propagating waves in the infinite region. Numerical example analyses are presented for demonstrating the effectiveness of the proposed infinite elements.

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3차원 지반-구조물 상호작용해석을 위한 동적 무한요소 (Dynamic Infinite Elements for 3D Soil-Structure Interaction Analysis)

  • 서춘교;윤정방
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.521-528
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    • 2005
  • In this paper, three dimensional dynamic infinite elements are developed for the soil-structure interaction analysis in multi-layered halfspace. For the efficient discretization of 3-D for field regions, five types of dynamic infinite elements are developed. They are the horizontal, vertical, horizontal comer, vertical comer and horizontal/vertical corner infinite elements. The shape functions of the infinite elements are based on approximate expressions of analytical solutions of propagating waves in the infinite region. Numerical example analyses are presented for compliances of rigid circular and square plates to demonstrate the effectiveness of the proposed infinite elements.

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Vibration of elastic and viscoelastic multilayered spaces

  • Karasudhi, P.;Liu, Y.C.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • v.1 no.1
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    • pp.103-118
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    • 1993
  • The near field is discretized into finite elements, and the far field into infinite elements. Closed form far-field solutions to three fundamental problems are used as the shape functions of the infinite elements. Such infinite elements are capable of transmitting all surface and body waves. An efficient scheme to integrate numerically the stiffness and mass matrices of these elements in presented. Results agree closely with those obtained by others.

터널해석을 위한 다양한 감쇠특성의 3차원 정적무한요소 개발 (Development of 3-Dimensional Static Infinite Elements with Various Decay Characteristics for Tunnel Analysis)

  • 구희대;고현무
    • 대한토목학회논문집
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    • v.26 no.3A
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    • pp.439-445
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    • 2006
  • 터널과 같이 구조물의 크기가 매질의 영역에 비하여 상대적으로 작은 경우와 같은 무한영역의 문제는 유한요소법을 적용하여 해석할 수 있으나 해석의 정밀도를 높이기 위해서는 해석영역을 크게 선정하게 되어 계산량이 증가하고, 인위적인 경계조건에 의한 오차의 영향을 피할 수 없다. 이를 개선하기 위해 관심영역은 유한요소로 모델링하고 무한영역은 무한요소로 모델링하는 혼합법을 적용하면 보다 효과적이다. 본 연구에서는 다양한 감쇠함수를 적용한 등매개변수형 무한요소를 제안하였고 매개변수해석을 통하여 터널해석에 적합한 감쇠함수의 특성치를 제시하였다. 또한 이를 적용한 3차원 혼합모델이 터널 해석에 유효함을 입증하였다.

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파랑하중 산정을 위한 무한요소 (Infinite Elements for the Evaluation of Wave Forces)

  • 박우선;윤정방;편종근
    • 한국해안해양공학회지
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    • v.1 no.1
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    • pp.71-80
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    • 1989
  • 본 연구에서는 무한요소의 개념을 선형파의 회절 및 방사문제에 적용하는 방법에 대해서 연구하였다. 유체의 동압에 의한 하중은 관성력이 중요하다고 가정하여, 점성효과는 무시하였다. 물체 주변의 내부영역은 통상적인 유한요소를 사용하여 모형화하였으며, 외부영역은 특수한 형상함수를 갖는 무한요소로 모형화하였다. 본 연구에서 개발된 무한요소의 형상함수는, 외부영역의 속도포텐셜을 보다 잘 나타내기 위하여, 외부영역의 해를 해석적 고유함수로 표시하였을 때 나타나는 진행파항과 첫번째 산란파항의 점근적인 형태를 사용하여 결정하였으며, 수치해석상의 효율성을 증가시키기 위하여, 무한요소의 시스템행렬 구성시 나타나게 되는 무한방향으로의 적분을 해석적으로 수행하였다. 본 무한요소의 효율성 및 타당성을 입증하기 위하여, 실제 많이 응용되고 있는 연직 축대칭 구조물을 대상으로 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 아주 적은 수의 요소로 유체영역을 분할했음에도 불구하고, 적분방정식을 이용한 기존의 여러결과들과 아주 잘 일치함을 알 수 있었다. 또한, 해석의 효율성과 해의 정확도에 직접적으로 영향을 주는 무한요소의 위치와 유한요소의 크기에 대한 기준설정을 위한 수치실험도 수행하였다.

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개별요소와 경계요소 조합에 의한 무한 및 반무한 영역문제의 해석 (Coupled Distinct Element and Boundary Element Analysis of Problems Having Infinite or Semi-infinite Boundaries)

  • 허택녕;김문겸;황학주
    • 대한토목학회논문집
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    • v.12 no.4
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    • pp.81-93
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    • 1992
  • 무한 및 반무한 경계조건을 가진 지하구조체에 대하여 개별요소법과 경계요소법을 조합하여 해석하는 방법을 제안하였다. 일반적으로 무한 또는 반무한 경계를 가지는 지하구조체의 문제에 있어서 응력집중부, 굴착면 혹은 불연속면이 발달되어 있는 영역을 개별요소로 모형화하고 무한 영역은 선형경계요소를 사용하여 모형화 하였다. 여기서, 선형경계요소에 의한 무한 및 반무한 영역의 고려는 Kelvin의 무한 영역, Melan의 반무한 영역에서의 해로 구성하였다. 효율적인 해석을 위하여 선형 경계요소법, 개별요소법, 개별요소와 경계요소 조합방법 등이 독립적으로 연구되었다. 연구된 각 방법에 근거하여 조합된 해석방법을 무한 및 반무한 문제에 적용하여 기존의 이론해석치와 비교하여 검증을 실시하고, 지하구조체에 적용하여 조합해석방법의 실용성을 보였다. 따라서, 지하구조체에 조합방법을 사용하면 지반의 불연속 조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 개별요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 합리적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.

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이차원 무한요소 형성에 관한 연구 (Study on the Formulation of Two Dimensional Infinite Elements)

  • 신용태;임장근
    • 대한기계학회논문집
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    • v.17 no.5
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    • pp.1066-1073
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    • 1993
  • Using regular finite elements and infinite elements simultaneously, elastic boundary value problems with infinite domain can be analyzed more effectively and accurately. In this paper, two dimensional infinite elements have been formulated by means of applying the derived mapping function to the coordinates and multiplying the regular displacement shape functions by a decay function. Orders(m, n) of the mapping and decay functions are found for the purpose of obtaining the convergent solutions without respect to the various decay lengthes. As a result of numerical tests for an infinite plate with a hole under internal pressure, two sets of function orders are obtained as follows. (a) n=0, m=1.5 (b) n=m=0.65

지반-구조물의 상호작용해석을 위한 동적무한요소 (Dynamic Infinite Elements for Soil-Structure Interaction Analysis)

  • 양신추;윤정방
    • 대한토목학회논문집
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    • v.11 no.3
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    • pp.47-58
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    • 1991
  • 본 논문에서는 무한요소를 이용한 지반-구조물 상호작용 해석에 대하여 연구하였다. 적층지반(Layered Soil)과 같이 여러 가지 응력파가 동시에 전파되는 탄성지반의 외부영역을 효과적으로 모형화할 수 있는 동적무한요소를 개발하였으며, 요소행렬 구성시 수반되는 무한대 방향으로의 적분을 효과적으로 수행하기 위하여 Gauss-Laguerre 적분방법을 기초로 하여 새로이 고안된 적분방법을 제시하였다. 이 방법의 타당성은 반무한 탄성지반과 적층된 반무한 탄성지반 위에 놓여 있는 원형강판의 임피던스(Impedance) 함수를 구하여 해석적으로 구한 값들과 비교함으로써 검토하였다.

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