• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.29 no.7
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• pp.448-457
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• 2010

Vibrations and wave propagations in waveguide structures can be analysed efficiently by using waveguide finite element (WFE) method. The WFE method only models the 2-dimensional cross-section of the waveguide with finite elements so that the size of the model and computing time are much less than those of the 3-dimensional FE models. For cylindrical shells or pipes which have simple cross-sections, the external coupling with fluids can be treated theoretically. For waveguides of complex cross-sectional geometries, however, numerical methods are required to deal with external fluids. In this numerical approach, the external fluid is modelled by the boundary elements (BEs) and connected to WFEs. In order to validate this WFE/BE method, a pipe submerged in water is considered in this study. The dispersion diagrams and point mobilities of the pipe simulated are compared to those that theoretically obtained. Also the acoustic powers radiated from the pipe are predicted and compared in both cases of air and water as an external medium.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.4
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• pp.344-350
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• 2013

The purpose of this study is to examine the structural stability of a low speed 200 W class gyromill type vertical axis wind turbine system. For the analysis, a commercial code is adopted. The pressure distribution on the rotor blade surface is examined in detail. In order to perform unidirectional FSI(Fluid-Structure Interaction) analysis, the pressure resulted from CFD analysis has been mapped on the surface of wind turbine as load condition. The rotational speed and gravitational force of wind turbine are also considered. The results of FSI analysis show that the wind turbine reveals an enough structural margin. The maximum structural displacement occurs at trailing edge of blade and the maximum stress occurs at the strut.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.3
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• pp.8-13
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• 2018

A fluid-structure interaction analysis should be performed to evaluate the behavior of the internal fuel and its influence in order to confirm the structural soundness of the fuel tank against external impacts. In the past, fluid-structure interaction analyses have been limited to the obtention of numerical simulation results due to the need for considerable computational resources and excessive computation time. However, recently, computer performance has been dramatically improved, enabling complex numerical analyses such as fluid-structure interaction analysis to be conducted. Lagrangian and Euler coupling methods and Lagrangian based analysis methods are mainly used for fluid-structure interaction analysis. Since both of these methods have their advantages and disadvantages, it is necessary to select the more appropriate one when conducting a numerical analysis. In this study, a numerical analysis of a crash impact test for a fuel tank is performed using ALE. The purpose of the numerical analysis is to estimate the possibility of failure of the fuel tank mounted inside the container when it is subjected to a crash impact. As a result of the numerical analysis, the fluid behavior inside the fuel tank is investigated and the stress generated in the fuel tank and the container structure is calculated, thereby enabling the possibility of fuel tank failure and leakage of the internal fluid to be evaluated.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.31 no.3
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• pp.142-150
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• 2012

The waveguide finite element (WFE) method is a useful numerical technique to investigate wave propagation along waveguide structures which have uniform cross-sections along the length direction ('x' direction). In the present paper, the vibration and radiated noise of the submerged pipe with fluid is investigated numerically by coupling waveguide finite elements and wavenumber boundary elements. The pipe and internal fluid are modelled with waveguide finite elements and the external fluid with wavenumber boundary elements which are fully coupled. In order to examine this model, the point mobility, dispersion curves and radiated power are calculated and compared for several different coupling conditions between the pipe and internal/external fluids.

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.27 no.3
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• pp.107-116
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• 1990

The liquid sloshing in an elastic tank is a fluid-structure interaction problem. It requires nonlinear analysis to solve the complicated physics involved in the large interaction of fluid-structure, the variation of dynamic characteristics of structure due to hydrodynamic loading, and the distorsion of fluid flow due to structural vibration. In this paper a Lagrangian FEM is introduced to analyze the liquid sloshing in an elastic tank assuming that the elastic wall is one degree of freedom rigid wall. Numerical integration is performed using an implicit-explicit algorithm, which is formed by mixing the predictor-corrector method and the Runge-Kutta 4th order method. The influence of dynamic characteristics of the sloshing tank on the fluid flow is discussed. The numerical method is also applied for the simulation of the wall generated wave in the tank.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.508-511
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• 2010

본 논문에서는 정상상태 유체-구조 연성문제를 연속체 기반으로 정식화하고 유한요소법을 이용하여 완전 연성된 해를 구하였다. 대 변형을 고려하기 위하여 토탈 라그란지안 정식화를 사용하였으며 유체 및 구조의 비선형성이 고려되었다. 유체와 구조 영역의 형상을 NURBS 곡면을 이용하여 매개화하여 표현하였으며, 형상 최적화를 위해 효율적인 설계민감도 해석법인 애조인 기법을 이용하여 압력, 속도, 변위 등에 대한 설계민감도를 구하였다. 이를 이용하여 최소 컴플라이언스를 갖게 하는 구조물 내부의 유체영역의 설계 등의 수치예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.631-634
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• 2011

본 연구에서는 규칙 파랑 중에 있는 부유식 구조물의 유탄성 거동을 해석 하고, 수치모델의 수렴성을 살펴본다. 부유식 구조물은 보로 모델링 하며, 유체는 이상유체로 가정하여 문제를 해결한다. 보 모델의 경우 Euler-Bernoulli 보 모델과 Timoshenko 보 모델로 나누어 그 특성을 비교 해 본다. 문제의 해석법에 있어서 부유식 구조물의 경우는 유한요소법을, 유체의 경우는 경계요소법을 이용하여, 상호 연성된 방정식을 이끌어 낸다. 상호 연성된 방정식을 토대로 Euler-Bernoulli 보 모델과 Timoshenko 보 모델의 거동 특성을 살펴보고 제시된 수치 모델을 기준으로 수렴성을 분석해 본다.

• Computational Structural Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.157-160
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• 2009

멀티 피직스 시스템은 구동을 수치적으로 해석하기 위하여 두 개 이상의 연성이 되어 있는 물리계를 고려해야하는 시스템을 일컫는다. 대표적인 예로 기계 분야에서 현재까지 많이 연구되어 왔던 열탄성(Thermal/Structure)과 유체/구조 연성(Fluid/Structure)시스템을 들 수 있다. 또한 현재 차세대 성장산업으로 많은 관심이 집중되고 있는 의료기기나 지능형 자동차와 로봇 등에서 사용되는 다양한 센서와 엑추에이터 등도 특별한 예로 들 수 있다. 특히, 한 개의 물리계 해석으로 시스템 해석이 가능한 기존의 일반적인 기계 시스템과는 달리 MEMS 등의 초소형 시스템은 시스템의 거동을 수치적으로 계산하기 위하여 여러 물리계의 연성을 고려해야 한다는 점에서 대표적인 다물리계 시스템의 예로 들 수 있다. 이렇게 우리생활에 밀접하게 쓰이고 있는 멀티 피직스 시스템은 단일 물리계 시스템과 비교하여 엔지니어의 경험에 의존하여 설계(Design)하기가 어려운 특성이 있다. 이에 이 연구 논문에서는 이런 멀티 피직스 시스템을 해석하고 최적화 하기위한 노력을 소개한다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.29 no.1
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• pp.135-142
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• 1992

In the vibration analysis or submerged of floating bodies such as ship and offshore structures, the coupled system between structure and fluid satisfying the compatibility conditions on the wetted surface should be considered. It is well known that the hydroelastic analysis of structural vibration in contact with fluid can be solved by applying the finite element method to structure and the boundary element method to fluid domain. However such an approach is impractical, because fluid added mass matrix is fully coupled on whole wetted surface. To overcome this shortcoming, an efficient approach based on reanalysis scheme is proposed in this paper. The proposed method can be applied for cases with higher modes lacking 3-D reduction factor J as well as beam-like modes of marine structures. It is well known the traditional method using 2-D added mass and J-factor is good only for beam-like modes with reliable J values. The validity and the calculation efficiency of the proposed method are proved with numerical examples.