• 제목/요약/키워드: 변분문제

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유한 요소법을 이용한 비선형 슬러싱 문제 해석 (Numerical Analysis on Nonlinear Sloshing Problem using Finite Element Method)

  • 경조현;김장환;조석규;배광준
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.216-223
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    • 2004
  • 본 논문에서는 3차원 비선형 슬러싱 유동에 대한 수치해법을 개발하였다. 탱크내에서 과도한 슬러싱 유동이 일어나는 경우에는 슬러싱 유동에 의해 유기되는 유체 충격력에 의해 탱크 내부 부재나 탱크 자체의 손상을 야기할 수 있다. 비선형 슬러싱 유동을 포텐셜 유동 이론에 근거한 자유표면파 문제로 정식화하고, 엄밀한 비선형 자유표면 경계조건을 적용하여 수치적으로 해석하였다. 안정된 수치 해법 개발을 위해 해밀톤 원리에 근거한 변분법을 사용하였으며 얻어진 변분식에 유한 요소법을 적용하여 해석하였다. 비선형 자유표면 유동은 시간영역에서의 초기치 문제로 해석하였으며 자유표면의 위치는 매 계산 시간 간격마다 반복계산에 의해 결정되었다. 수치 해석 결과로는 탱크내에 위치한 파이프에 비선형 슬러싱 유동에 의해 야기되는 유체 충격력을 구하였다.

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구조동역학-열탄성학 연성문제의 유한요소 정식화 및 분류 (The Finite Element Formulation and Its Classification of Dynamic Thermoelastic Problems of Solids)

  • Yun, Seong-Ho
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제13권1호
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    • pp.37-49
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    • 2000
  • 본 논문은 구조물의 동역학 및 열탄성 연성문제 해석을 위한 통합된 유한요소법을 개발하는데 초점을 두고있다. 첫째로, 열전도 방정식에 열변위라는 물리량을 도입하여 동역학의 운동 방정식과 유사하도록 유도한 후, 변분법과 일반좌표계를 이용하여 시간영역에서 정식화하였다. 둘째로, 두 방정식에 라플라스 변환을 동시에 도입하고, 공간변수만을 갖는 형상함수와 가중잔여법을 적용하여 유한요소식을 변환영역에서 표현하였다. 연성된 방정식을 문제의 특성에 따라서 분류하였고 정식화 과정을 검증하였다. 또한 수치해석 알고리듬이 갖는 수치 역 변환의 정성적인 경향에 대하여 검토하였다.

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시간 연속성을 갖는 비음수 행렬 분해를 이용한 음질 개선 (Speech Enhancement Using Nonnegative Matrix Factorization with Temporal Continuity)

  • 남승현
    • 한국음향학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.240-246
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    • 2015
  • 본 논문은 시간 연속성을 갖는 비음수 행렬 분해(Nonnegative Matrix Factorization, NMF)를 이용하여 잡음에 열화된 음성 신호의 음질을 개선하는 문제를 다룬다. 음성과 잡음 신호는 포아송 분포로 모델되며, NMF의 기본 벡터와 이득 벡터는 감마 분포로 모델된다. 이득 벡터의 시간 연속성은 음질 개선에 중요한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서 시간의 연속성은 이득 벡터를 감마-마르코프 연쇄(Gamma-Markov chain, GMC) 사전 분포로 모델함으로써 이루어진다. 실험 결과는 제안된 알고리즘이 잡음 신호의 시간 연속성을 효과적으로 모델하는 것을 보여준다.

평면 탄성문제의 트래프츠 유한요소법과 캐비티요소의 구성 (Trefftz Finite Element Method and Cavity Element Formulationfor Plane Elasticity Problems)

  • 임장근;송관섭
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권1호
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    • pp.163-171
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    • 1996
  • For the effective analysis of two dimensional plane problems, Treffiz finite elements and cavity elements have been proposed. These element matrix equaitons were formulated on the basis of hybrid variational principle and Treffiz function sets derived consitstently from the complex theoy of plane elasticity. In order to suggest the accuracy chatacteristics of the proposed Treffiz elements typical plane problems were analyzed and these results were compared with ones obtained by using the conveintional displacement type elements. The accuracy of the proposed elements is less sensitive to the element size and shape than the conventional displacement type elements. These elements, being able to be formed with multi-nodes, give the convenient modeling of an analytic domain. The cavity elements give the comparatively exact values of stress concentration factors of stress intensity factors and can be effectively used for the analysis of mechanical stuctures containing various cavities.

유한요소 부영역의 결합을 통한 복합재료 구조물의 동적 접촉 해석 (Dynamic Contact Analysis of Composite Structures by Connecting Finite Element Subdomains)

  • 신의섭
    • 한국항공우주학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.55-62
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    • 2003
  • 복합재료 구조물의 동적 접촉 문제를 효율적으로 해석하기 위하여 부영역과 공유면에 기반을 둔 변분 정식화 과정을 제안하였다. 벌칙 함수법을 이용하여 접촉면에서의 부등식 구속 조건은 물론, 유한요소 부영역과 공유면의 연결을 위한 등식 적합 조건까지 만족하게 하였다. 이에 따라 구조 형상이 복잡한 경우라도 공유면에서의 절점 연속성을 별도로 고려하지 않고 전체 영역긍 분할한 후, 분할된 부영역별로 독립적인 유한요소로 모델링하여 필요한 수치 연산을 수행할 수 있다. 개발된 컴퓨터 코드를 이용한 수치 해석을 통하여 제안된 정식화에 대한 여러 특성을 고찰하였다.

領域適應法을 利용한 彈性體 形狀의 最適設計 (Shape optimal design of elastic structures by the domain adaptive method)

  • 정균양
    • 대한기계학회논문집
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    • 제11권2호
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    • pp.234-242
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    • 1987
  • 본 논문에서는 변분법으로 유도한 최적조건을 수치계산에 적용키 위해 영역적 응법이 사용되었으며 불규칙한 형상의 방지에는 격자 적응법이 제시되었다. 설계 문 제로는 '국부 응력치의 일정 한도내에서 구조물 무게의 최소화' 또는 대등한 문제로 '제한된 구조물의 무게한도내에서 최대 국부응력치의 최소화'를 다루었다.

위상학적 최적구조 모델링을 위한 민감도해석의 공식화 (Formulations of Sensitivity Analyses for Topological Optimum Modelings)

  • 이동규;신수미
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제12권6호
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    • pp.241-248
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    • 2008
  • 민감도 해석은 구조 모델링 변수의 변화에 따른 역학적인 거동의 특성을 찾는 것을 목적으로 한다. 따라서 건물의 구조 진단과 보수 보강 분야에서 특히 중요한 설계 자료로서 활용되고 있다. 본 연구는 구조물의 위상학적 최적 모델링에서 중요하게 다루어지는 민감도 해석을 다양한 방법을 사용하여 공식화하였다. 감차법과 변분법을 적용하여 직접법과 수반법으로서 최종적인 해석적인 민감도 식들을 유도하였다. 구조 해석에 관한 간단한 수치예제를 통하여 유도된 민감도 식들의 해가 적절함을 수치적인 민감도 해석치와 비교하여 검증하였고, 최종적으로 이산화 민감도 해석에 의한 밀도분배법의 위상학적 최적 모델링을 수행하여 민감도 공식들을 위상 최적화 문제에서 정식화하였다.

等係數 유한요소를 사용한 2차원 열전달시스템의 형상 최적설계 (Shape optimal design of a 2-D heat transfer system with the isoparametric finite element)

  • 유영면;박찬우
    • 대한기계학회논문집
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    • 제11권1호
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    • pp.82-87
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    • 1987
  • 본 논문에서는 열전달문제 역시 변분형으로 전환될 수 있음에 착안하여 전미 분 개념을 도입해서 전도와 대류가 있는 열전달모델에서 주어진 면적 제한조건을 만족 시키며 지정된 경계에서의 온도가 주어진 온도에 가장 근접할 수 있는 모델의 형상을 찾는 방법을 연구하였다. 어떤 물질의 열전달 상태를 바꾸어 경계에서의 온도를 원 하는 바대로 조정하는 문제는 실제 공정에서 중요한 경우가 많다.해석시 열전달 상 태 방정식과 adjoint식은 6절점 삼각형 등계수 요소의 유한 요소법을 이용하여 해석하 였다.설계민감도의 정확한 계산을 위해서는 임의의 형상변화에 따른 경계에서의 수 치적분이 정확해야 하므로 경계를 곡선으로 표시할 수 있는 등계수 요소가 필요하다. 설계 민감도 해석이 진행된 후에는 최적화 기법의 하나인 미분벡터 투영법(Gradient Projection Method)을 사용하여 최적화를 시도했다. 최적설계 과정중 매번 계산결과 에 의해 형상의 변화가 진행되므로 그때마다 유한 요소 모델을 적절히 변화시켜 주어 야 한다. 모델의 경계는 3차함수로 근사화하여 형상이 부드러운 곡선이 되도록 했 으며 설계변수는 근사화한 3차함수를 결정할 수 있도록 정하면 되나 본 연구에서는 모 델의 변화에 따른 y좌표의 변화는 없다고 가정하여 모델경계의 세점을 취해 그 점들의 x좌표를 설계변수로 했다.

한국어 문장 생성을 위한 Variational Recurrent Auto-Encoder 개선 및 활용 (Application of Improved Variational Recurrent Auto-Encoder for Korean Sentence Generation)

  • 한상철;홍석진;최희열
    • 정보과학회 논문지
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    • 제45권2호
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    • pp.157-164
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    • 2018
  • 딥러닝의 급속한 발전은 패턴인식 분야의 성능을 혁신했으며 몇몇 문제에서는 인간 수준을 넘어서는 결과들을 보여주고 있다. 데이타를 분류하는 패턴인식과 달리 본 논문에서는 주어진 몇개의 한국어 문장으로부터 비슷한 문장들을 생성하는 문제를 다룬다. 이를위해 생성모델 중의 하나인 Variational Auto-Encoder 기반의 모델을 한국어 생성에 맞게 개선하고 적용하는 방법들을 논의한다. 첫째, 교착어인 한국어의 특성상 띄어쓰기를 기준으로 단어 생성시 단어의 개수가 너무 많아 이를 줄이기 위해 조사 및 어미들을 분리할 필요가 있다. 둘째, 한국어는 어순이 비교적 자유롭고 주어 목적어 등이 생략되는 경우가 많아 기존의 단방향 인코더를 양방향으로 확장한다. 마지막으로, 주어진 문장들을 기반으로 비슷하지만 새로운 문장들을 생성하기 위해 기존 문장들의 인코딩된 벡터표현들로부터 새로운 벡터를 찾아내고, 이 벡터를 디코딩하여 문장을 생성한다. 실험 결과를 통해 제안한 방법의 성능을 확인한다.

균일하게 탄성지지된 보-기둥요소의 엄밀한 동적강성행렬 유도 (Derivation of Exact Dynamic Stiffness Matrix of a Beam-Column Element on Elastic Foundation)

  • 김문영;윤희택;곽태영
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.463-469
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    • 2002
  • 탄성지반 위에 놓인 보-기둥 요소의 총포텐셜 에너지로부터 변분원리를 적용하여 지배방정식과 힘-변위 관계식을 유도하였다. 4계 상미분방정식 형태의 지배방정식을 4개의 변위 파라메타를 도입하여 1계 연립미분방정식 형태의 선형 고유치 문제로 전환하고, 힘-변위 관계식을 적용하여 엄밀한 정적, 동적 요소강성행렬을 유도하였다. 직접강성법을 이용하여 구조물 강성행렬을 구하고, 2차원 보-기둥구조의 엄밀한 좌굴하중과 고유진동수를 구하고, 결과를 유한요소해와 비교함으로써 본 연구의 타당성을 검증하였다. 이러한 엄밀한 해석방법은 Hermitian 다항식을 형상함수로 도입하여 요소의 강성행렬을 산정하는 유한요소법과 비교할 때, 요소의 수를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.