• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.387-393
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• 2006

이 논문에서는 내부에 비정상 유동이 흐르는 균일한 직선 파이프에 대한 스펙트럴요소모델을 개발하였다. 개발된 스펙트럴요소모델에 대한 스펙트럴요소행렬은 주파수 영역에서 구한 파이프 역학 방정식의 엄밀해를 이용하여 유도되었다. 이 스펙트럴요소모델의 정확성을 평가하고 한 예제 파이프 계의 진동특성과 파이프 내부 유동특성을 고찰하기 위하여 스펙트럴 동역학 해석을 수행하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.409-414
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• 2005

In the literatures, the FFT-based SAM has been well applied to the computation of the steady-state responses of discrete dynamic systems. In this paper, a fast fourier transforms (FFT)-based spectral analysis method (SAM) is proposed fur the dynamic analysis of spectral element models subjected to the non-zero initial conditions. However, the FFT-based SAM has not yet been developed for the continuous systems represented by the spectral element model.

• 한국음향학회지
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• 제29권5호
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• pp.314-324
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• 2010

도파관 (waveguide structures)에 지지구조 또는 균열과 같은 국부적 불연속이 존재하는 경우, 도파관을 따라 전파되는 파동은 이러한 국부적 불연속으로 인해 반사가 발생한다. 빔과 같이 단면의 형상이 단순한 도파관에서는 국부적 불연속에 의한 저주파수 대역 반사 및 투과 특성을 스펙트럴요소(spectral element, SE)와 유한요소(finite element, FE)를 연결한 스펙트럴요소/유한요소법 (SE/FE method)으로 해석 할 수 있다. 그러나 도파관의 단면 형상이 복잡하거나 또는 고주파수 대역 해석에서는 빔 이론에 근거한 스펙트럴 요소를 이용하는 것이 부적합하다. 본 논문에서는 고주파수 대역 파동 반사 및 투과 특성 해석을 위해 스펙트럴요소 대신 스펙트럴수퍼요소 (spectral super element, SSE)를 도입하고, 이를 유한요소와 결합시킨 SSE/FE 방법을 제안한다. 이 방법은 도파관 모델링에 스펙트럴 수퍼요소를 이용하므로 레일과 같이 단면의 형상이 복잡한 도파관의 고주파수 대역 해석에 적합하다. 본 논문에서는 SSE/FE 해석에 필요한 반무한 SSE(semi-infinite spectral super element)에 대한 정식화를 먼저 수행하고, 이를 FE로 모델링한 국부적 불연속 구간과 연결하여 SSE/FE 모델을 구성하였다. 이 방법의 적용 예로써 단순 형상의 국부적 결함이 존재하는 철로 레일에 대하여 고주파수 대역 파동반사 및 투과계수를 계산하고 그 결과를 살펴보았다. 또한, 입사된 파워가 보존되어야 한다는 조건을 이용해 SSE/FE 방법의 수치오차를 추정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.579-589
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• 2002

구조물의 고유진동수가 너무 밀집되어 있거나 특성방정식의 부호가 영을 지나지 않고 갑자기 무한대가 되는 등의 불연속성이 존재하는 주파수 대역에 속해있는 고유진동수를 단순히 근을 찾는 수치해석 알고리듬만을 이용하여 모두 찾아내어 계산한다는 것은 그다지 쉬운 일이 아니다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복할 수 있는 휘트릭-월리엄즈 알고리듬을 탄성재층과 압전소자재층의 두개의 층이 적층되어 구성된 능동보의 스펙트럴요소모델에 대하여 유도하였다 유도된 알고리듬은 균일적층 능동보와 부분적층 능동보의 두 경우에 적용하여 그 결과를 평가하였다.

• 한국음향학회지
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• 제33권3호
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• pp.191-199
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• 2014

파이프, 평판과 같이 단면의 형상이 길이 방향으로 일정한 도파관 구조물을 따라 전파되는 진동의 반사 및 투과 특성은 여러 공학 분야에서 응용되는 중요한 주제이다. 도파관에 조인트 또는 균열 등의 국부적 불연속이 있는 경우, 스펙트럴 요소(spectral element)와 유한 요소(finite elment)를 결합한 SE/FE 방법이 주로 사용되고 있다. 그러나 이 방법은 보 이론에 기반한 스펙트럴 요소가 사용되므로 저주파수 대역 해석에 국한되는 단점이 있다. 고주파수 대역 해석에는 스펙트럴 수퍼 요소(spectral super element)와 유한 요소를 결합한 SSE/FE 방법이 제안되었으나 유한요소와 스펙트럼 요소의 연성으로 인해 많은 연산 시간이 요구된다. 이러한 문제점을 개선하고자, 본 연구에서는 국부적 불연속 구간의 단면이 일정한 경우에 대해 국부적 불연속 구간을 스펙트럴 수퍼 요소로 대체한 SSE/SSE 연성 해석을 시도하였다. 적용 모델로는 국부적 결함을 가진 레일의 파동 반사 및 투과, 그리고 주기적 보강재를 가진 평판의 진동전파에 대해 적용하였다. 결함을 가진 레일의 해석 예를 통해, 본 논문에서 사용한 SSE/SSE 방법과 기존의 SSE/FE 방법의 성능을 비교하였다. 보강재를 가진 평판의 예를 통해서는 반복 구조를 가진 도파관의 파동 전파 특성 해석에 SSE/SSE 방법이 유용함을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.239-244
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• 2004

The use of frequency-dependent spectral element matrix (or exact dynamic stiffness matrix) in structural dynamics may provide very accurate solutions, together with drastically reducing the number of degrees of freedom to improve the computation efficiency and cost problems. Thus, this paper develops a spectral element model for the coupled thermoelastic beam which axially moves with constant speed under a uniform tension. The accuracy of the spectral element model is then evaluated by comparing the natural frequencies obtained by the present element model with those obtained by the conventional finite element model.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.121-126
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• 2004

In this paper, a nonlinear structural damage identification algorithm is derived by taking into account the structurally damped spectral element model thinking over a real situation. The structural damage identification analyses are conducted by using the Newton-Raphson method. It is found that, in general Structural Damage Identification by using the Structurally Damped Spectral Element Model provides the same exact damage identification results when compared with the results obtained by the structurally undamped spectral model.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1125-1131
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• 2014

복합 구조물의 충격 진동 특성을 이용한 취약성 분석 기법을 제안하였다. 프레임 요소로 구성된 구조물의 충격 거동을 파악하기 위해서 스펙트럴요소법을 적용하였다. 티모센코 보함수를 이용해 고속충돌에 의한 고주파 성분을 포함하는 충격파 전파 특성을 시뮬레이션하였다. 구조물의 결합부분에서는 종방향과 횡방향 파동의 상호 작용을 고려한 파동 전달을 해석하였다. 충격력이 구조물에 작용할 경우 주파수 및 시간 응답을 얻고 전체 구조물에서 충격에너지 전파 특성을 파악하였다. 구조물의 위치별로 계산된 최대가속도 크기와 시스템을 구성하는 주요 부품의 허용 가속도 기준에 의한 취약확률 함수를 정의하고 시스템의 취약 확률을 계산하였다. 제안된 취약성 분석 절차를 이용해 3 차원 전투 차량의 충격 응답을 얻고 충격에 취약한 구조물 위치를 파악하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권6호
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• pp.108-113
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• 1999

For cylindrical shells, the closed-form solutions are confined to the specific boundary and/or loading conditions. Though the finite element method is certainly a powerful solution approach for the structural dynamics problems, it has been well known to provide the solution reliable only in the low frequency region due to the inherent high sensitivities of structual and numerical modeling errors. Instead, the spectral element method has been proved to provide accurate dynamic characteristics of a structure even at the ultrasonic frequency region. Since the wave characteristic of a cylindrical shell becomes identical to that fo a flat plate as the frequency increases, an equivalent plate model (EPM) representing the high-frequency dynamic characteristics of the cylindrical shell is introduced herein. The EPM-based spectral element analysis solutions are compared with the known analytical solutions for the cylindrical shells to confirm the validity of the present modeling approach.

• 한국지구과학회지
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• 제37권2호
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• pp.107-116
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• 2016

전구영역 수치모델을 이용하여 순압 로스비-하우어비츠 파동의 안정성을 조사하였다. 본 연구에서 조사한 로스비-하우어비츠 파동은 강체 회전하는 동서 기본류와 유한한 진폭을 가지는 구면조화 파동으로 구성된다. 로스비-하우어비츠 파동은 강체 회전하는 동서 평균류의 강도에 따라 정상 또는 비정상의 구조로 나타난다. 수치 실험을 통해 임의의 다른 두 시간에서 섭동장의 진폭을 비교하여 파동의 안정성뿐만 아니라 성장률을 결정하였다. 로스비-하우어비츠 파동의 불안정 모드는 다양한 동서 파수 성분이 결합된 형태로 나타났다. 파동의 속도가 느린 지역에서 와도 섭동장은 불연속적인 형태를 보이는데, 이는 모델의 수평 해상도와 관계가 없는 것으로 밝혀졌다. 푸리에-유한 요소 모델에서 더 이른 적분 시간에 불안정 모드가 나타났는데, 이는 구면조화 스펙트럴 모델 대비 더 낮은 수치 정확도를 가지기 때문인 것으로 보인다. 모델의 전체적인 정확도를 고려하여, 불안정 모드가 구면 조화 파동을 전체적으로 지배하기 시작하는 시간을 추정하였다.