• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.76-83
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• 2006

Each tire has a critical speed at which a standing wave phenomenon occurs along the circumferential direction. If the standing waves are formed, the tire temperature is rapidly increased and it leads to tire failure eventually. As the formation of the standing waves is closely related to the tire stiffness, the effect of the tread pattern needs to be studied numerically. The standing wave phenomenon of a tire model with tread pattern is predicted by an explicit finite element method. The critical speed of the tire with tread pattern is in a good agreement with the experiment and is $15{\sim}20\;km/h$ lower than that of the tire without tread pattern. The effects of the inflation pressure and the vertical load on the critical speed are also investigated by using the tire model with tread pattern.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.215-226
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• 2018

본 논문에서는 수중폭발(UE: underwater explosion)에 의한 해중터널(SFT: submerged floating tunnel)의 동적거동을 양해법(explicit)를 이용하는 LS-DYNA에 의한 유한요소해석을 통하여 분석하였다. SFT의 유한요소모델은 원형단면의 강재 라이너에 콘크리트가 채워진 복합재 원형단면으로 고려되었다. 해중터널 시스템의 중앙부 100m 구간은 탄소성재료를 고려한 솔리드(solid)요소로 상세하게 모델링하였으며, 양측 방향으로 각각 1km 구간에 대해서는 탄성재료를 고려하여 빔(beam) 요소로 이상화하여 모델링하였다. 사선계류시스템은 케이블(cable)요소를 적용하였으며, 수중폭발에 의한 동적거동시 수리동적질량의 영향을 고려하기 위하여 원형단면에 대한 추가질량을 고려하였다. 또한 부력과 같은 상시하중을 초기조건으로 고려하기 위하여 동적완화해석(dynamic relaxation analysis)를 수행하였다. UE는 부력비(B/W)와 폭발지점으로부터 거리의 변화에 대해서 고려하였으며, 폭발의 규모는 천안함 합동조사보고서(2010)를 참조하여 TNT 360kg로 결정하였다. 수중폭발 해석결과, 폭발지점으로부터 SFT까지 거리는 관입량, 충격압력의 크기와 반비례 관계에 있고, 부력비(B/W)가 커질수록 계류장력도 커짐을 확인하였다. 그러나 사선계류라인의 계류각 변화는 SFT의 수평거동, 관입량, 계류력, 충격압력과의 연관성을 찾을 수가 없었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권2호
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• pp.159-178
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• 2014

Although the family methods with unconditional stability and numerical dissipation have been developed for structural dynamics they all are implicit methods and thus an iterative procedure is generally involved for each time step. In this work, a new family method is proposed. It involves no nonlinear iterations in addition to unconditional stability and favorable numerical dissipation, which can be continuously controlled. In particular, it can have a zero damping ratio. The most important improvement of this family method is that it involves no nonlinear iterations for each time step and thus it can save many computationally efforts when compared to the currently available dissipative implicit integration methods.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.539-544
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• 2004

This paper discusses the measurement of tire driving performance for 2 types of tire model. Tire is almost composed of rubber, and this is related with the bearing capacity of tire due to the external force. In this study, an explicit time integration method has been used to simulate steady state rolling along a straight path and over a cleat. And analysis for tire dynamic response rolling over a cleat is importnat to study automobile NVH properties. Besides, the evaluation of contact shear force is perfomed for steady state rolling and braking state. The results show that there are noticeable differences between 205/60R15 and 225/60R15 tire model.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.429-438
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• 2011

본 연구에서는 스트라치 시스템의 긴장설치과정 및 극한하중 해석을 수행하기 위한 명시적 해석법을 제안하였다. 스트라치 시스템은 Stressed-Arch에서 유래한 용어로 슬리브와 갭이 도입된 유동하현재 내부의 긴장재에 초기장력을 도입함으로써 갭이 점차 닫히게 되며, 이에 따라 상현재에 곡률이 도입되면서 전체 구조물이 상승하여, 최종적인 아치형태의 구조물을 형성하는 독창적인 구조시스템이다. 스트라치 시스템의 초기장력 도입과정을 긴장설치(stress-erection) 과정이라 하며, 초기곡률의 도입에 따라 유동 상현재에는 과도한 초기변형이 발생하여 소성거동에 의한 강체회전이 발생하는 불안정 구조물이 된다. 본 연구에서는 이러한 스트라치 시스템의 불안정 거동특성을 해석하기 위해서 강성행렬을 사용하지 않는 명시적 동적이완법을 사용하여 비선형 평형방정식의 해를 구하였고, 대변위 및 단면의 재료적 특성을 반영할 수 있는 필라맨트 보요소를 사용하여 연속된 상현재의 비선형 거동특성을 분석하였다. 필라맨트 보요소의 단면은 다수의 1차원 필라맨트로 구성되며, 각각의 필라맨트에 대해서 다양한 재료모델을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 비선형 재료모델인 Ramberg-Osgood모델 및 Bi-linear 탄소성 모델을 적용하여 긴장설치 및 극한하중 해석을 수행하였고, 그 결과를 이전의 실험적 연구결과와 비교 분석하였다. 본 연구의 해석결과는 이전의 실험적 연구결과와 유사하였으며, 명시적 해석법의 특성상 효율적으로 후좌굴거동 특성까지 해석할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권1호
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• pp.161-183
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• 2017

This paper investigates the damage identification of the concrete pile element through axial wave propagation technique using computational and experimental studies. Now-a-days, concrete pile foundations are often common in all engineering structures and their safety is significant for preventing the failure. Damage detection and estimation in a sub-structure is challenging as the visual picture of the sub-structure and its condition is not well known and the state of the structure or foundation can be inferred only through its static and dynamic response. The concept of wave propagation involves dynamic impedance and whenever a wave encounters a changing impedance (due to loss of stiffness), a reflecting wave is generated with the total strain energy forked as reflected as well as refracted portions. Among many frequency domain methods, the Spectral Finite Element method (SFEM) has been found suitable for analysis of wave propagation in real engineering structures as the formulation is based on dynamic equilibrium under harmonic steady state excitation. The feasibility of the axial wave propagation technique is studied through numerical simulations using Elementary rod theory and higher order Love rod theory under SFEM and ABAQUS dynamic explicit analysis with experimental validation exercise. Towards simulating the damage scenario in a pile element, dis-continuity (impedance mismatch) is induced by varying its cross-sectional area along its length. Both experimental and computational investigations are performed under pulse-echo and pitch-catch configuration methods. Analytical and experimental results are in good agreement.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권2호
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• pp.193-212
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• 2009

The resilience of a city confronted with a terrorist bomb attack is the background of the paper. The resilience strongly depends on vital infrastructure and the physical protection of people. The protection buildings provide in case of an external explosion is one of the important elements in safety assessment. Besides the aspect of protection, buildings facilitate and enable many functions, e.g., offices, data storage, -handling and -transfer, energy supply, banks, shopping malls etc. When a building is damaged, the loss of functions is directly related to the location, amount of damage and the damage level. At TNO Defence, Security and Safety methods are developed to quantify the resilience of city infrastructure systems (Weerheijm et al. 2007b). In this framework, the dynamic response, damage levels and residual bearing capacity of multi-storey RC buildings is studied. The current paper addresses the aspects of dynamic response and progressive collapse, as well as the proposed method to relate the structural damage to a volume-damage parameter, which can be linked to the loss of functionality. After a general introduction to the research programme and progressive collapse, the study of the dynamic response and damage due to blast loading for a single RC element is described. Shock tube experiments on plates are used as a reference to study the possibilities of engineering methods and an explicit finite element code to quantify the response and residual bearing capacity. Next the dynamic response and progressive collapse of a multi storey RC building is studied numerically, using a number of models. Conclusions are drawn on the ability to predict initial blast damage and progressive collapse. Finally the link between the structural damage of a building and its loss of functionality is described, which is essential input for the envisaged method to quantify the resilience of city infrastructure.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.513-520
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• 2011

본 연구에서는 스트라치 시스템의 긴장설치과정 해석을 수행하기 위한 개선된 명시적 해석법을 제안하였다. 스트라치 시스템은 Stressed-Arch에서 유래한 용어로 슬리브에 의한 갭이 도입된 유동 하현재가 내부의 긴장재에 의한 초기장력의 도입으로 서서히 닫히게 되고, 이에 따라 전체 구조물이 상승하여 최종적인 아치형태의 구조물을 형성하는 독창적인 구조시스템이다. 스트라치 시스템의 초기장력 도입과정을 긴장설치(stress-erection process) 과정이라 하며, 초기곡률의 도입에 따라 유동 상현재에는 과도한 초기변형이 발생하여 소성거동에 의한 강체회전이 발생하는 불안정 구조물이 된다. 본 연구에서는 이러한 스트라치 시스템의 불안정 거동특성을 해석하기 위해서 소성힌지가 적용된 보-기둥요소를 사용하여 유동상현재를 모델링하였고, 불안정 구조물의 해석법에 효과적으로 사용되는 동적이완법의 개선된 알고리즘을 개선하여, 실제 스트라치 구조물의 긴장설치과정 해석을 수행하였으며, 실제 프로젝트에 대한 해석결과의 분석을 통하여 제안된 해석법의 적용성을 검증하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.516-524
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• 2008

본 논문은 기존에 연구되지 않았던 옷의 독특한 특징들을 묵시적 제한방법을 사용하여 강력한 제한력으로 구현하는 새로운 모델링 방법을 제안한다. 기존의 명시적 제한방법인 Baumgarte 안정화 방법은 해에 빠르게 수렴하도록 하기 위해 사용자가 시뮬레이션에 따라서 값이 달라지는 안정화 변수 값을 선택해야 하고, 시뮬레이션의 시간 간격 사용에 있어서 안정화에 한계가 있는 단점들이 있다. 본 논문은 큰 시간 간격에도 안정적이고, 안정화 변수 값을 요구하지 않고, 물리적으로도 적합한 물체의 움직임을 보장하는 묵시적 제한방법을 사용한다. 또한 묵시적 제한 방법의 계산 복잡도는 Baumgarte 안정화 방법과 같다. 본 논문은 묵시적 제한방법의 수식과 제한의 오차 분석을 설명하였고 옷의 솔기, 단추, 옷 주름, 옷의 구김, 과잉 늘어짐 방지 등의 복잡한 옷의 요소들에 대한 모델링 방법을 제시하였다. 본 논문에서 제안된 방법은 외부 상황에 의해 각종 제한들이 자동적으로 설정되고 제거되어 계산 비용을 절약함과 동시에 옷의 독특한 특징들의 구현을 통해 현실감 있는 옷 시뮬레이션의 결과들을 얻었다.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제5권5호
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• pp.547-558
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• 2007

This paper proposes a simpler solution to the stabilization problem of a special class of nonlinear underactuated mechanical systems which includes widely studied benchmark systems like Inertia Wheel Pendulum, TORA and Acrobot. Complex internal dynamics and lack of exact feedback linearizibility of these systems makes design of control law a challenging task. Stabilization of these systems has been achieved using Energy Shaping and damping injection and Backstepping technique. Former results in hybrid or switching architectures that make stability analysis complicated whereas use of backstepping some times requires closed form explicit solutions of highly nonlinear equations resulting from partial feedback linearization. It also exhibits the phenomenon of explosions of terms resulting in a highly complicated control law. Exploiting recently introduced Dynamic Surface Control technique and using control Lyapunov function method, a novel nonlinear controller design is presented as a solution to these problems. The stability of the closed loop system is analyzed by exploiting its two-time scale nature and applying concepts from Singular Perturbation Theory. The design procedure is shown to be simpler and more intuitive than existing designs. Design has been applied to important benchmark systems belonging to the class demonstrating controller design simplicity. Advantages over conventional Energy Shaping and Backstepping controllers are analyzed theoretically and performance is verified using numerical simulations.