본 연구에서는 와선 지배방정식의 계산을 위해 쌍곡선 blending 함수를 이용하여 와선운동의 정확한 계산을 할 수 있었고 이 방법을 통하여 임의로 거동하는 와선이 강체구와 간섭하는 경우의 3차원 유동장에 대한 해석과 이에 의한 쌍극 음향장 해석을 수행하였다. 경계치 적분방법을 통해 강체구에 작용하는 힘을 계산할 수 있었고 이 방법은 물체의 형태에 구애 받지 않으므로 임의 형상에 대해서도 유동장과 음향장 계산이 가능하다고 본다.
일반적으로 기구라 함은 어떤 한정된 상대운동을 할 수 있도록 각종 Joint로 연결된 여러 강체들의 조합을 의미한다. 또한 기구는 많은 기계적 장치들의 가장 중요한 설계인자중의 하나라 할 수 있는 기하학적 특성들을 구현할 수 있도록 구성되어지며, 그 기하학적 특성은 주로 주 관심 대상인 강체의 기준 강체에 대한 궤적 특성이라 할 수 있겠다.(중략)
연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.
본 논문은 시각 패턴 인식 기법을 이용하여 보이지 않는 강체의 운동을 해석하고자 한다. 가려져 보이지 않는 강체에 특수 모양의 강체를 부착하여 볼 수 있게 한 다음, 강체의 운동을 비디오 카메라로 포착한다. 모든 운동은 평행 이동과 회전 이동으로 나타낼 수 있다. 그러나 평행 이동도 무한 원점을 중심으로 한 회전 운동으로 표현할 수가 있다. 따라서, 운동 해석은 순간 회전 중심과 회전각을 구하는 것이다. 구현한 알고리즘은 인체의 하악 운동에 적용 시켰다.
이 논문에서는 지반과 기초를 일반적인 3차원 유한요소로 모델링하고, 유한요소의 바깥영역은 일반적인 모드의 축대칭 유한요소와 축대칭 Hyperelement를 사용하여 전달경계로 모델링하여, 유한요소와 전달경계의 경계에서 두 요소간의 연계에 의하여 기초에서의 동적강성행렬을 구한다. 이를 위하여 3차원 유한요소와 축대칭 요소간의 연계방법을 제안한다. 제시되는 기초의 동적강성행렬은 x,y,z방향의 병진성분과 x,y,z축에 관한 회전성분의 6자유도로 표현된다. 이 논문에서 사용한 3차원 유한요소와 축대칭 요소의 연계 방법의 검증을 위하여 구형기초와 등가의 강성을 갖는 강체원형기초의 동적강성행렬을 구하고 이를 비교하였다.
The flow and acoustic fields due to a vortex ring interaction with a rigid sphere are simulated numerically. The flow field is regarded as three-dimensional inviscid and incompressible. The vorticity is assumed to be concentrated inside the finite core of vortex filament. The vortex filament curve, described by parabolic blending curve function, is used to effectively solve the modified Biot-Savart equation. The interaction between a vortex ring and a rigid sphere using the parabolic blending curve is calculated. The trajectory of the vortex ring is obtained with several different initial positions between the ring and the sphere. The force variations acting on the sphere are calculated by using the boundary integral method. Finally, we can also obtain the acoustic signals at the far field observation positions from the force variations acting on the rigid surface. We can find that the dipole axis of the directivity patterns are rotated during the interacting phenomena.
본 논문에서는 평면 상에 두 볼록집합 P와 Q가 주어졌을 때, P를 강체운동 하에서 수평 이동 및 회전이동하여 Q와 겹치는 영역이 근사적으로 최대가 되는 알고리즘을 제시한다. 임의의 양의 상수 $\epsilon$이 주어졌을 때, 본 알고리즘은 가장 많이 겹치는 넓이의 $1-\epsilon$ 배를 보장하는 P의 강체운동을 $O((1/\epsilon)$ 번의 기하 질의 와 $O((1/{\epsilon}^2)log(1/$\epsilon)) 시간 내에 구할 수 있다. 특히 P와 Q가 볼록다각형 일 때, $O((1/\epsilon)log\;n+(1/{\epsilon}^2)log(1/\epsilon))$ 시간에 구한다. 만약 수평 이동만 사용할 경우는 $O((1/\epsilon)log\;n+(1/\epsilon)log(1/\epsilon))$ 시간에 구할 수 있다.
본 논문에서는 물리기반 모델링에서 강체로 이루어진 다관절체 충돌반응을 선형시간에 처리할 수 있는 기법을 제시한다. 다관절체의 위상과 선형방정식에서의 행렬의 특성을 이용하여, 충돌반응과정에서 핵심 요소인 선형방정식의 해를 구하는 과정을 선형시간에 처리한다. 또한, 새로운 조인트의 조건식들을 제시하여, 다양한 조인트들로 구성된 다관절체 대해서도 충돌 반응을 가능하게 한다.
본 논문에서는 강체 간 충돌에 의해 발생하는 충격력을 얻는 수학적 방법이 이론적으로 연구되었다. 이 이론적 방법은 사고로 지면에 추락낙하 하는 고준위폐기물 처분용기에 가해지는 충격력을 구하는 데에 적용되었다. 이 연구로부터 고준위폐기물 처분용기의 구조 안전성 설계에 요구되는 충격력이 이론적으로 유도되었다. 이론연구의 주된 내용은 두 강체의 충돌 시 강체운동학과 운동방정식에 관한 것이다. 이를 토대로 두 물체 간 충돌 시 발생하는 충격력을 구하는 일반적인 충격이론이 개발되었다. 이 충격이론을 처분장에서 처분용기 운송 시 운반차량에서 사고로 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 처분용기에 발생하는 충격력을 구하는 문제에 적용하여 충격력에 대한 수학적 근사해를 이론적으로 구하였다. 동시에 컴퓨터코드를 이용한 수치해석을 수행하여 구한 수치해를 수학적 근사해와 비교하였다.
본 연구의 목적은 주로터 블레이드와 장애물 충돌 시 실제 파괴형상과 유사한 시뮬레이션을 통해 발생되는 하중을 구하고, 이것을 이용하여 허브 및 변속장치의 안전성을 검토함으로써 승무원의 안전성을 확보하는 것이다. 헬리콥터의 실제 운용 시에 주로터 복합재 블레이드 바깥쪽 10% 지점에 직경 203mm의 강체실린더가 충돌할 경우에도 주로터주축은 파괴가 발생하지 않아야 하고 변속장치가 탑승공간으로 침투하는 위험한 변위가 발생하지 않아야 한다. 강체와 블레이드 충돌 시 주로터의 주축과 변속장치의 영향성을 확인하기 위하여 탄소성 손상 재질을 사용하여 복합재 블레이드와 나무(강체실린더의 경우는 강체)의 해석모델을 구성하였으며, 파괴진행과정을 실제와 유사하게 구현하기 위해 여러 개의 접촉면을 생성하여 충돌해석을 수행하였고, 구형베어링 및 리드래그댐퍼에 전달되는 하중을 구하였다. 또한, 블레이드 회전속도 및 피치각도의 변화가 전달하중에 미치는 영향을 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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