• Title/Summary/Keyword: 2차원 유한요소모형

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A Prediction System of SS Induced by Dredging (준설공사시 부유사 확산 예측시스템의 개발)

  • 정태성;김태식;강시환
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.16 no.1
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    • pp.47-55
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    • 2004
  • A SS prediction system using GUI in coastal region has been developed to predict the dispersion of the suspended sediments occurred by dredging. The prediction system uses a finite element hydrodynamic model to calculate water level and velocities and a random-walk particle tracking model to simulate SS dispersion. The system was applied to hindcast the tidal currents and SS concentrations in the Kunsan coastal waters. The simulated tidal currents showed good agreements with the observed currents. The transport model was verified for analytic solutions and field observation showing good agreements.

Numerical Modeling of Local Scour Around a Coffer Dam (물막이댐 주변에서의 국부세굴현상 모의)

  • Noh, Joon woo;Kim, Woo Gu
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2004.05b
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    • pp.419-423
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    • 2004
  • 하상변동은 유속에 의해 얻어지는 전단력에 직접적으로 영향을 받게 된다. 특히 교대나 교각, 그 밖에 수제공 등을 비롯한 수공구조물의 설치에 의하여 흐름단면이 급격히 감소되는 구간에서는 이러한 현상이 매우 활발하게 일어나게 되는데 이는 국부세굴의 직접적인 원인이 되기도 한다. 본 논문에서는 단면축소에 기인한 유속증가에 의해서 발생되는 국부세굴현상을 2차원 유한요소 모델을 사용하여 모의하고 주변의 전반적인 하상변동현상을 규명해 보았다. 먼저 2차원 흐름모형으로부터 유속성분을 구하고 전단력을 구한 다음 소류사 이동공식을 적용한 하상토 보존방정식을 풀이함으로써 국부세굴에 따른 하상의 변동을 수치모델로 예측할 수 있게 된다. 본 논문에서는 유한요소법을 이용, 하상토 보존방정식을 계산한 다음 일정시간동안 모델수행을 통해서 변동이 거의 없을 때까지 하상의 변동사항을 순차적으로 모의하고 예측해 보았다. 적합한 구간을 선정하여 단면축소에 기인한 유속증가로 인한 국부 세굴을 모의하기 위하여 본 모델을 개발, 적용하였다. 미국 미시시피 강에서 Lock & Dam No. 26을 교체하는 제 1단계 작업 중 물막이댐 건설로 인하여 흐름단면이 약 $50\%$ 감소하게 된다. 주로 단면축소 구간을 적용대상으로 선정하여 물막이댐 주변의 하상변동을 모의한 다음 실제 관측치와 비교하여 본 모델의 효용성을 입증하였다. 모형은 기본적으로 유한요소법을 이용해서 하상토 보존 방정식을 풀이한 것으로 van Rijn 소류사 이동공식을 적용하였다. 세굴현상에 기인한 수심증가로 인한 전단력 감소현상도 흐름의 연속조건을 도입하여 모의가능 하게끔 작성하였다.. 상대적으로 적은 것으로 분석되었다. 이번 연구를 통하여 WEP 모형이 유역 물순환 해석에 적절한 모형임을 확인할 수 있었으면, 향후 청계천 유역의 물리적 특성에 대한 매개변수와 인공계 물순환 자료의 보완을 통해 보다 향상된 모의가 가능할 것으로 판단된다. 하였던 Cd과 Mg이 Ca 및 Ca과 vitamin D의 동시(同時) 급여(給與)로 감소(減少)하였고 Cu는 전체적(金體的)으로 변화(變化)가 없었으며 Zn은 Cd 급여(給與)로 감소(減少)하였으나 Ca과 vitamin D의 급여(給與)에 의하여 증가(增加)하였고 Ca은 Ca과 viamin D의 급여(給輿)로 유의(有意)하게 증가(增加)하였다. 신장(腎臟)중의 무기질(無機質) 함량(含量)은 Cd급여(給輿)로 Cu, Mg은 감소(滅少)하였으나 Ca, Zn은 변화(變化)가 없었고 Ca 및 Ca과 Vitamin D의 급여(給與)로 Cd, CU, Zn은 증가(增加)하였다.ce area)는 수술 전100.8$\pm$25.6 mm/$m^{2}$에서 79.3$\pm$ 15.8 mm/$m^{2}$로 감소한 소견을 보였다. 승모판 성형술은 전 승모판엽 탈출증이 있는 두 환아에서 동시에 시행하였다. 수술 후 1년 내 시행한 심초음파에서 모든 환아에서 단지 경등도 이하의 승모판 폐쇄 부전 소견을 보였다. 수술 후 조기 사망은 없었으며, 합병증으로는 유미흉이 한 명에서 있었다. 술 후 10개월째 허혈성 확장성 심근증이 호전되지 않아 Dor 술식을 시행한 후 사망한 예를 제외한 나머지 6명은 특이 증상 없이 정상 생활 중이다 결론:

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Centrifugal and Numerical Modelling on the Behavior of Unpropped Diaphragm Wall (Unpropped Diaphragm Wall 거동에 관한 원심 및 수치모델링)

  • Lee, Cheo-Keun;Ahn, Kwang-Kuk;Heo, Yol
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.17 no.2
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    • pp.123-134
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    • 2001
  • 본 연구에서는 화강풍화토 지반상 unpropped diaphragm wall의 거동을 연구하기 위하여 벽체의 근입깊이와 지하수위 조건을 변화시키면서 원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험시 diaphragm wall은 두께 8mm인 알루미늄합금을 사용하였으며, 지반굴착을 재현하기 위하여 zinc chloride 기법을 이용하였다. 수치해석은 대부분의 지반공학문제에 적용할 수 있는 SAGE CRISP 프로그램을 이용하였다. 수치해석에서 모형지반은 수정 Cam-Clay 모델, diaphragm wall은 탄성모델, 지반과 diaphragm wall 사이의 경계면요소는 슬립모델을 사용하여 2차원 평면변형률 조건으로 해석을 수행하였다. 모형실험 결과 파괴면의 직선적인 형태로 파괴면내의 배면측 지반은 벽체를 향하여 하향의 변위를 일으키면서 벽체의 회전에 의해 파괴되었다. 실험 및 유한요소해석 결과 지반의 최대침하량과 최대침하량이 발생하는 위치는 잘 일치하였으며, 깊이에 따른 벽체변위는 선형적인 관계를 나타내었다. 또한, 최대 휨모멘트와 근입깊이로 정규화한 최대 휨모멘트 발생위치($h_{Mmax}$/d=0.4)는 잘 일치하였다.

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A Comprehensive Groundwater Modeling using Multicomponent Multiphase Theory: 1. Development of a Multidimensional Finite Element Model (다중 다상이론을 이용한 통합적 지하수 모델링: 1. 다차원 유한요소 모형의 개발)

  • Joon Hyun Kim
    • Journal of Korea Soil Environment Society
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    • v.1 no.1
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    • pp.89-102
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    • 1996
  • An integrated model is presented to describe underground flow and mass transport, using a multicomponent multiphase approach. The comprehensive governing equation is derived considering mass and force balances of chemical species over four phases(water, oil, air, and soil) in a schematic elementary volume. Compact and systemati notations of relevant variables and equations are introduced to facilitate the inclusion of complex migration and transformation processes, and variable spatial dimensions. The resulting nonlinear system is solved by a multidimensional finite element code. The developed code with dynamic array allocation, is sufficiently flexible to work across a wide spectrum of computers, including an IBM ES 9000/900 vector facility, SP2 cluster machine, Unix workstations and PCs, for one-, two and three-dimensional problems. To reduce the computation time and storage requirements, the system equations are decoupled and solved using a banded global matrix solver, with the vector and parallel processing on the IBM 9000. To avoide the numerical oscillations of the nonlinear problems in the case of convective dominant transport, the techniques of upstream weighting, mass lumping, and elementary-wise parameter evaluation are applied. The instability and convergence criteria of the nonlinear problems are studied for the one-dimensional analogue of FEM and FDM. Modeling capacity is presented in the simulation of three dimensional composite multiphase TCE migration. Comprehesive simulation feature of the code is presented in a companion paper of this issue for the specific groundwater or flow and contamination problems.

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Seismic Response Analysis Method for 2-D Linear Soil-Structure Systemsusing Finite and Infinite Elements (유한요소와 무한요소를 사용한 2차원 선형 지반-구조물계의 지진응답해석법)

  • 김재민;윤정방;김두기
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.13 no.2
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    • pp.231-244
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    • 2000
  • This paper presents a dynamic analysis technique for a 2-D soil-structure interaction problem in the frequency domain, which can directly be applied as an analysis tool for seismic response analyses of underground structures, tunnels, embankments, and so on. In this method, the structure and near-field soil is modeled by the standard finite elements, while the unbounded far-field soil is represented using the dynamic infinite elements in the frequency domain. The earthquake-input motion is regarded as traveling P and SV waves which are incident vertically from the far-field of underlying half-space to the near-field of layered medium. The equivalent earthquake forces are then calculated utilizing so-called fixed-exterior-boundary-method and the free-field responses including displacements and tractions. For the verification of the present study, seismic response analyses are carried out for a multi-layered half-space free-field soil medium and a cylindrical cavity embedded in a homogeneous half-space. Comparisons of the present results with solutions by other approaches indicate that the proposed methodology gives accurate estimates. Finally, an application example of seismic response analysis for a subway station is presented, which demonstrates the applicability of the present study.

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Hydraulic Modeling for the Establishment of Flood Prevention Plan in Tamjin River Estuary (탐진강 하구부의 홍수방어계획 수립을 위한 수리모델링)

  • Jun, Kye Won;Beack, Nam Dae;Kim, Min Ho;Kim, Young Hwan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.599-599
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    • 2015
  • 최근 지구온난화로 인한 기후변화로 자연재해의 형태는 점차 대형화, 다양화 되고 있는 추세이다. 이와 같이 기후변화에 의한 강도 높은 국지성 집중호우의 영향으로 막대한 인명 및 재산 피해를 주고 있으며, 이를 최소화하기 위한 대안을 마련하기 위해서는 정확한 홍수량 산정과 홍수방지 시설물들이 필요하다. 본 연구에서는 탐진강 하구부의 홍수방어계획 수립을 위해 가상의 분수로 설치 유무에 따른 수리특성을 비교 분석하고자 HEC-RAS모형과 RMA-2모형을 적용하여 모델링을 수행하였다. 먼저 1차원 수리모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 탐진강 본류의 홍수위 저하 효과를 검토한 결과 현 상태와 비교했을 때 분수로 설치 시 홍수위가 최대 0.35m저하 되는 것으로 분석되었다. 2차원 수리모형인 RMA-2모형을 적용하기 위해 유한요소망을 구축하고 탐진강 본류 및 분수로의 흐름특성을 분석하였다. 그 결과 분수로 분류 후 탐진강 본류의 유속 및 수위가 저하되는 것으로 나타났으며, 분수로의 유속은 대체적으로 3.0m/s이하로 분석되었다. 분수로 설치 시 탐진강 본류의 홍수량이 일부 감소하나 유사이송능력도 함께 감소하여, 탐진강 하구부 하상퇴적이 예상됨으로 향후 추가적인 연구를 통해 합리적인 홍수방어계획을 제시할 예정이다.

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A Numerical Study on Characteristics of Dam-break Wave Propagation through an Idealized Urban Area (가상의 도시지역을 관통하는 댐 붕괴파의 전파특성에 관한 수치적 연구)

  • Jeong, Woo-Chang;Song, Jai-Woo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.550-554
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    • 2009
  • 본 연구에서는 댐 붕괴시 발생하는 홍수파가 건물군으로 이루어진 가상의 도시지역을 관통하면서 이동될 경우 시간에 따라 변화되는 특성을 수치적으로 분석하였다. 분석에 적용된 수치모형은 2차원 유한체적법과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상으로 1차 정확도를 가진 HLLC 기법을 적용한 모형이다. 본 연구에서 적용된 가상의 도시지역은 Soares-Frazao와 Zech(2008)에 의해 수행된 수리모형실험에 근거하여 세 가지 case에 대해 구성하였다. 첫 번째 case(Case 1)는 25개의 건물로 구성된 정방형의 도시지역이 흐름에 직각으로 배열되어 있는 경우이며, 두 번째와 세 번째 case는 각각 흐름에 대해 $22.5^{\circ}$(Case 2)와 $45^{\circ}$(Case 3)로 경사진 경우이다. 세 경우에 대해 시간에 따른 홍수파의 변화양상을 수치적으로 분석하였으며, 첫 번째와 두번째 case에 대해 모의된 수위변화결과를 수리모형실험결과와 비교하여 모형의 적용성을 검증하였다. 검증결과 수치모형을 통해 계산된 수위변화는 수리모형실험결과와 비교적 일치하는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 도시지역의 조도계수(Manning계수: 0.01,015,$0.025sm^{-1/3}$)와 비구조적 격자시스템을 구성하는 격자수(T1: 19759개 요소, T2: 193859)에 따른 홍수파의 변화양상을 분석하였다.

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EVALUATION OF NONLINEAR FINITE ELEMENT COMPUTER PROGRAM SMAP-S2 (비선형 유한요소 컴퓨터 프로그램 SMAP-S2의 평가)

  • 김광진
    • Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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    • 1991.10a
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    • pp.271-288
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    • 1991
  • SMAP-S2 is an advanced too-dimensional , static finite element computer program developed for the geometric and material nonlinear structure-medium interaction analysis. The program has specific applications for modeling geomechanical problems associated with multi-staged excavation or embankment. Theoretical formulations and computational algorithms are presented along with the description of elasto-plastic material models. Nonlinear features of the code are verified by comparing with known solutions or experimental test results. Capabilities of per- and post-processing programs are discussed.

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Analysis on the Behaviour of Foundation Using the Non-Linear Constitutive Laws (비선형구성식을 이용한 기초지반의 거동해석)

  • Jeong, Jin Seob
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.13 no.2
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    • pp.253-265
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    • 1993
  • This paper presents a numerical method for implementing a nonlinear constitutive material model developed by Lade, into a finite element computer program. The techniques used are based on the displacement method for the solution of axial symmetric and plane strain nonlinear boundary value problems. Laboratory behaviour of Baekma river sand(#40-60) is used to illustrate the determination of the parameters and verification of the model. Computer procedure is developed to determine the material parameters for the nonlinear model from the raw laboratory test data. The model is verified by comparing its predictions with observed data used for the determination of the parameters and then with observed data not used for the determination. Three categories of tests are carried out in the back-prediction exercise; (1) A hydrostatic test including loading and unloading response, (2) Conventional triaxial drained compression tests at three different confining pressure and (3) A model strip footing test not including in the evaluation of material parameters. Pertinent observations are discussed based on the comparison of predicted response and experimental data.

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STRESS ANALYSIS OF MAXILLARY PREMOLARS WITH COMPOSITE RESIN RESTORATION OF NOTCH-SHAPED CLASSⅤCAVITY AND ACCESS CAVITY ; THREE-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT STUDY (쐐기형 5급 와동과 근관와동을 복합레진으로 수복한 상악 소구치에 대한 응력 분석: 3차원 유한요소법적 연구)

  • Lee, Seon-Hwa;Kim, Hyeon-Cheol;Hur, Bock;Kim, Kwang-Hoon;Son, Kwon;Park, Jeong-Kil
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • v.33 no.6
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    • pp.570-579
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    • 2008
  • The purpose of this study was to investigate the distribution of tensile stress of canal obturated maxillary second premolar with access cavity and notch-shaped class V cavity restored with composite resin using a 3D finite element analysis. The tested groups were classified as 8 situations by only access cavity or access cavity with notch-shaped class V cavity (S or N), loading condition (L1 or L2), and with or without glass ionomer cement base (R1 or R2). A static load of 500 N was applied at buccal and palatal cusps. Notch-shaped cavity and access cavity were filled microhybrid composite resin (Z100) with or without GIC base (Fuji II LC). The tensile stresses presented in the buccal cervical area, palatal cervical area and occlusal surface were analyzed using ANSYS. Tensile stress distributions were similar regardless of base. When the load was applied on the buccal cusp, excessive high tensile stress was concentrated around the loading point and along the central groove of occlusal surface. The tensile stress values of the tooth with class Ⅴ cavity were slightly higher than that of the tooth without class V cavity. When the load was applied the palatal cusp, excessive high tensile stress was concentrated around the loading point and along the central groove of occlusal surface. The tensile stress values of the tooth without class V cavity were slightly higher than that of the tooth with class V cavity.