Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.18
no.4
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pp.18-30
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2010
As the automobile industry is developing, the number of deaths and injuries has increased. To reduce the damages from automobile accidents, the government of each country proposes experimental conditions for reproducing the accident and establishes the vehicle safety regulations. Automotive manufacturers are trying to make safer vehicles by satisfying the requirements. The Hybrid III crash test dummy is a standard Anthropomorphic Test Device (ATD) used for measuring the occupant's injuries in a frontal impact test. Since a real crash test using a vehicle is fairly expensive, a computer simulation using the Finite Element Method (F.E.M.) is widely used. Therefore, a detailed and robust F.E. dummy model is needed to acquire more accurate occupant injury data and behavior during the crash test. To achieve this goal, a detailed F.E. model of the Hybrid III 5th percentile female dummy is constructed by using the reverse engineering technique in this research. A modeling process is proposed to construct the F.E. model. The proposed modeling process starts from disassembling the physical dummy. Computer Aided Design (CAD) geometry data is constructed by three-dimensional (3-D) scanning of the disassembled physical dummy model. Based on the geometry data, finite elements of each part are generated. After mesh generation, each part is assembled with other parts using the joints and rigid connection elements. The developed F.E. model of dummy is simulated based on the FMVSS 572 validation regulations. The results of simulation are compared with the results of physical tests.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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v.34D
no.2
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pp.38-45
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1997
In this paper, the three-dimensional stress effect of thermal oxide is simulated. We developed a three-dimensional finite element numerical simulator including three-dimensional adaptive mesh generator that is able to refine and eliminate nearby moving boundary of oxide, and oxidation solver with stress model. To investigate the behavior of thermal oxidation the simulations of thermal oxidation for island and hole structures are carried out assuming silicon wafer of <100> direction, temperature of $1000^{\circ}C$, oxidation time of 60min, wet ambient, initial oxide thickness of $300\AA$, and nitride thickness of $2, 000\AA$. The main effect of deformation at the corner area of oxide is due to distribution of oxidant, but the deformation of oxide is affected by the stressin theoxide. In the island structure which is the structure mostly covered with nitride and a coner is opended to oxidation, oxidation is reduced at the coner by compressive stress. In the hole structure which is the structure mostly opedned to oxide and a coner is convered with nitride, however, oxidation is increased at the coner by tensile stress.
A novel method for the reconstruction of 3D shape and texture from elemental images has been proposed. Using this method, we can estimate a full 3D polygonal model of objects with seamless triangulation. But in the triangulation process, all the objects are stitched. This generates phantom surfaces that bridge depth discontinuities between different objects. To solve this problem we need to connect points only within a single object. We adopt a segmentation process to this end. The entire process of the proposed method is as follows. First, the central pixel of each elemental image is computed to extract spatial position of objects by correspondence analysis. Second, the object points of central pixels from neighboring elemental images are projected onto a specific elemental image. Then, the center sub-image is segmented and each object is labeled. We used the normalized cut algorithm for segmentation of the center sub-image. To enhance the speed of segmentation we applied the watershed algorithm before the normalized cut. Using the segmentation results, the subdivision process is applied to pixels only within the same objects. The refined grid is filtered with median and Gaussian filters to improve reconstruction quality. Finally, each vertex is connected and an object-based triangular mesh is formed. We conducted experiments using real objects and verified our proposed method.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.3
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pp.423-431
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2016
In this study, wing design optimization for long-endurance unmanned aerial vehicles (UAVs) is investigated. The fluid-structure integration (FSI) analysis is carried out to simulate the aeroelastic characteristics of a high-aspect ratio wing for a long-endurance UAV. High-fidelity computational codes, FLUENT and DIAMOND/IPSAP, are employed for the loose coupling FSI optimization. In addition, this optimization procedure is improved by adopting the design of experiment (DOE) and Kriging model. A design optimization tool, PIAnO, integrates with an in-house codes, CAE simulation and an optimization process for generating the wing geometry/computational mesh, transferring information, and finding the optimum solution. The goal of this optimization is to find the best high-aspect ratio wing shape that generates minimum drag at a cruise condition of $C_L=1.0$. The result shows that the optimal wing shape produced 5.95 % less drag compared to the initial wing shape.
Large Eddy Simulation (LES) has been popularly applied and used in the last several decades to simulate turbulent boundary layer in the numerical domain. A fully developed turbulent boundary layer has also been applied to predict the complicated wake flow behind bluff bodies. In this study we aimed to generate an artificial turbulent boundary layer, which is based on an exponential correlation function, and generates a series of realistic three-dimensional velocity data in two-dimensional inlet section which are correlated both in space and in time. The results suggest its excellent capability for high Reynolds number flows. To make an effective generation, a hexahedral mesh has been used and Cholesky decomposition was applied to possess suitable turbulent statistics such as the randomness and correlation of turbulent flow. As a result, the flow characteristics in the domain and fluctuating pressure near the wall are very close to those of fully developed turbulent boundary layers.
Jo, Young Beom;Park, So-Hyun;Park, Juryong;Kim, Eung Soo
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.3
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pp.752-762
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2021
The Smoothed Particle Hydrodynamics is one of the most widely used mesh-free numerical method for thermo-fluid dynamics. Due to its Lagrangian nature and simplicity, it is recently gaining popularity in simulating complex physics with large deformations. In this study, the 3D single/two-phase numerical simulations are performed on the Liquid Metal Reactor (LMR) centralized sloshing benchmark experiment using the SPH parallelized using a GPU. In order to capture multi-phase flows with a large density ratio more effectively, the original SPH density and continuity equations are re-formulated in terms of the normalized-density. Based upon this approach, maximum sloshing height and arrival time in various experimental cases are calculated by using both single-phase and multi-phase SPH framework and the results are compared with the benchmark results. Overall, the results of SPH simulations show excellent agreement with all the benchmark experiments both in qualitative and quantitative manners. According to the sensitivity study of the particle-size, the prediction accuracy is gradually increasing with decreasing the particle-size leading to a higher resolution. In addition, it is found that the multi-phase SPH model considering both liquid and air provides a better prediction on the experimental results and the reality.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.1
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pp.1-6
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2013
Three Surface cracks are among the more common flaws in aircraft and pressure vessel components. Accurate stress intensity analyses and crack growth rate data of surface-cracked components are needed for reliable prediction of their fatigue life and fracture strengths. Three Dimensional finite element method (FEM) was used to obtain the stress intensity factor for surface cracks existing in structures. A geometry model, i.e. a solid containing one or several 3D cracks is defined. Nodes are generated by bucket method, and quadratic tetrahedral solid elements are generated by the Delaunay triangulation techniques. To examine accuracy and efficiency of the present system, the stress intensity factor for a semi-elliptical surface crack in cylindrical structures subjected to pressure is calculated. Analysis results by present system showed good agreement with those by ASME equation and Raju-Newman's equation.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.12
no.3
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pp.21-34
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2009
Usually in flood flow problems, one-dimensional approach does not provide the required details of complex flow phenomena such as the flow in braided rivers and river junction. In this study, two-dimensional finite element mesh is constructed using DEM and GIS tool, and applied to RMA-2model. The purpose of this study is to investigate the applicability of the two dimensional model in natural rivers and to analyze characteristics of river flow due to the change of cross section. For model calibration, the result of unsteady flow analysis was compared with the observed data. Accordingly, the SMS model in this study prove to be very effective and reliable tool for the simulation of hydrodynamic characteristics under the various flow conditions.
KIM, Soohyun;LEE, Seungyeon;LEE, Jeongwon;AHN, Hyoungki
Korean Journal of Heritage: History & Science
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v.55
no.1
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pp.175-198
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2022
With the development of technology, the methods of digitally converting various forms of analog information have become common. As a result, the concept of recording, building, and reproducing data in a virtual space, such as digital heritage and digital reconstruction, has been actively used in the preservation and research of various cultural heritages. However, there are few existing research results that suggest optimal scanners for small and medium-sized relics. In addition, scanner prices are not cheap for researchers to use, so there are not many related studies. The 3D scanner specifications have a great influence on the quality of the 3D model. In particular, since the state of light reflected on the surface of the object varies depending on the type of light source used in the scanner, using a scanner suitable for the characteristics of the object is the way to increase the efficiency of the work. Therefore, this paper conducted a study on nine small and medium-sized buried cultural properties of various materials, including earthenware and porcelain, by period, to examine the differences in quality of the four types of 3D scanners. As a result of the study, optical scanners and small and medium-sized object scanners were the most suitable digital records of the small and medium-sized relics. Optical scanners are excellent in both mesh and texture but have the disadvantage of being very expensive and not portable. The handheld method had the advantage of excellent portability and speed. When considering the results compared to the price, the small and medium-sized object scanner was the best. It was the photo room measurement that was able to obtain the 3D model at the lowest cost. 3D scanning technology can be largely used to produce digital drawings of relics, restore and duplicate cultural properties, and build databases. This study is meaningful in that it contributed to the use of scanners most suitable for buried cultural properties by material and period for the active use of 3D scanning technology in cultural heritage.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.27
no.5
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pp.345-352
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2014
In this paper, the CAD data for the optimal shape design obtained by isogeometric shape optimization is directly used to fabricate the specimen by using 3D printer for the experimental validation. In a conventional finite element method, the geometric approximation inherent in the mesh leads to the accuracy issue in response analysis and design sensitivity analysis. Furthermore, in the finite element based shape optimization, subsequent communication with CAD description is required in the design optimization process, which results in the loss of optimal design information during the communication. Isogeometric analysis method employs the same NURBS basis functions and control points used in CAD systems, which enables to use exact geometrical properties like normal vector and curvature information in the response analysis and design sensitivity analysis procedure. Also, it vastly simplify the design modification of complex geometries without communicating with the CAD description of geometry during design optimization process. Therefore, the information of optimal design and material volume is exactly reflected to fabricate the specimen for experimental validation. Through the design optimization examples of elasticity problem, it is experimentally shown that the optimal design has higher stiffness than the initial design. Also, the experimental results match very well with the numerical results. Using a non-contact optical 3D deformation measuring system for strain distribution, it is shown that the stress concentration is significantly alleviated in the optimal design compared with the initial design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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