• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권10호
• /
• pp.1427-1435
• /
• 2010

전통 판재이론을 이용하여 기하학적 비선형성을 갖는 판재의 휨해석을 위한 혼합형 유한요소모델을 구성 하였다. 혼합형 유한요소 모델의 구성에 포함되는 변형률과 합성력의 관계에 대한 적절한 가중함수를 찾기 위하여 라그랑지 승수법과 최소가상에너지 원리를 사용하였다. 각 요소별 유한요소 방정식의 계수행렬과 뉴턴 반복법 사용을 위한 접선 행렬에 대한 구체적 값을 제시하였다. 구성된 유한요소 해석모델의 선형 해에 대한 정확도 분석을 위하여, 여러 경계조건하에서의 수학적 해와 제시된 모델과 기존 모델의 유한요소해를 비교하여 현재 모델의 정확도의 향상을 확인하였다. 또한 수렴된 비선형해를 이용하여 제시된 모델의 경우, 각종 합성력들에 대한 요소 경계에서의 연속성이 기존의 모델의 합성력에 비해 개선됨을 제시하였다. 최종적으로 수렴한 비선형해에 대한 유효성을 보이기 위하여 기존 모델의 비선형 수렴해와 현재 모델의 비선형 수렴해를 비교하여 제시하였다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제8권2호
• /
• pp.161-172
• /
• 1997

본 논문에서는 다충 유전체 위의 주기적인 도체 스트립 구조에 의한 전자파산란 문제를 Fourier-Galerkin 모멘트법으로 수치해석하여 정규화된 반사 및 투과전력을 계산하였다. 도체띠에 유도되는 전류밀도는 적절한 모서리 경계조건을 만족하는 함수와 l종 Chebyshev 다항식의 곱의 급수로 전개하였으며, 각유전체층의 경계 면에 서는 전자계 연속조건을 적용하였다. 산란 전자파는 Floquet 모드 함수를 이용하여 무한개의 급수로 전개하였다. 본 논문에서 제안된 방법의 타당성을 입증하기 위하여 각 유전체층의 비유전율과 두께를 변화시켜 얻어진 정규화된 반사 및 투과전력은 기존의 수치방법 및 논문의 결과와 평가 및 비교하였으며, 이 때 본 논문의 수치결과들은 기존의 수치방볍 및 논문의 결과와 매우 잘 일치하였다. 기하광학적 정규화된 반사 및 투과전력의 급변점 의 위치는 입사각 및 격자 주기 그리고 유전체충의 비유전율 및 두께에 따라 주된 영향을 받음을 알수 있었고, Wood의 변칙이라고 불리우는 이러한 급변점은 고차 모드의 반사전력이 전파모드와 감쇠모드 사이에서 모드 전환이 주된 요인으로 관측되었으며, 국부적인 최소 위치들은 유전체층의 비 유전율이 증가함에 따라 격자주기가 작아지는 좌측방향으로 약간 이동함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권6B호
• /
• pp.507-514
• /
• 2011

본 논문에서는 하천에 유입되는 열 오염물질의 혼합거동을 분석하기 위해 2차원 수심 평균된 이송-분산방정식에 유한요소법을 적용하여 수치 모형을 개발하였다. 유한요소법의 여러 수치기법 중 SUPG법을 적용하였으며, 복잡한 하천경계를 보다 정확히 재현할 수 있도록 삼각 및 사각 요소망의 혼용이 가능하도록 하였다. 열 오염물질의 거동을 표현하기 위해서 열 교환을 묘사하는 반응항을 평형온도와 수온과의 차이에 비례하는 식으로 나타내고, 열교환 계수 및 평형온도에 따라 수온의 변화가 적용되도록 방정식을 구성하였다. 모형의 검증을 위하여 직사각형 수로에 선원으로 연속주입하여 얻은 수치해와 1차원 정상상태의 해석해를 비교하였다. 비교결과 수치해와 해석해의 결과가 서로 일치하는 것으로 밝혀졌다. 모형의 현장적용을 위해 상수원 보호구역인 팔당댐 하류부터 잠실수중보까지 22.5 km 구간을 대상영역으로 하였다. 구리하수처리장 방류수에 의한 수온 변화를 모의한 결과 수질측정망 측정자료와 비교적 비슷한 경향이 나타났다. 본 연구에서 개발한 수치모형이 열 오염원 유입으로 인한 수온 변화를 잘 표현하는 것을 알 수 있었다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제38권2호
• /
• pp.110-118
• /
• 2002

본 논문에서는 무요소 이론을 정식화하였고 이를 이용한 1차원 및 2차원 EFG 프로그램을 Visual Basic과 C언어를 이용하여 작성해 보았다. 그리고 각각의 EFG 수치해석의 예를 작성된 프로그램을 이용하여 해를 구하였다. 해석결과는 다른 문헌의 결과와 일치하였으며 해석결과에서 나타나듯이 무요소 해의 정도는 영향영역의 비례축소인자 dmax와 가중함수의 종류, 절점 배치형태에 의해 좌우된다는 사실을 알 수 있었다. 특히 1, 2차원 EFG 해석결과에서 가장 최적의 해를 보이며 정해(exact solution)에 가장 근접한 조건은 dmax = 2 이고 가중함수가 3차 Spline형일 때로 나타났으며 유한요소법과 마찬가지로 절점의 수가 많을 수록 그리고 절점을 균일하게 배치할수록 높은 정도를 나타내는 것을 알 수 있었다. 특히 2차원의 경우 3차 Spline형 이외의 다른 가중함수를 사용할 경우에 상당히 큰 오차를 나타내는 점은 1차원 EFG 해석의 결과와는 다른 점이었지만 그 외 대부분 같은 결과를 나타내었다. 1차원에서 절점을 임의로 배치한 경우는 비교적 균일하게 배치한 경우가 해에 근접하는 형태를 나타내었으며 절점 간격이 상대적으로 적은 곳에서 큰 오차를 나타내었다. 그리고 절점을 임의로 선택할 때 변위가 모두 ‘0’의 값을 가지는 경우를 볼 수 있는데, 이는 화면상의 좌표계산에서 생긴 미소한 오차가 절점들에 의해 반복됨으로서 발생하는 것으로 보인다. 또한 탄성계수 값이 클 경우 dmax 에서 계산이 제대로 수행되지 못하는 경우가 있는데, 이는 수치가 double형의 크기를 초과하기 때문인 것으로 보인다. 결과에서 나타나듯이 무요소법에서 적당한 가중함수와 비례축소 인자를 사용하면 정해에 가까운 우수한 해를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 비록 프로그래밍 과정이나 이론의 정식화가 유한요소법에 비해 상당히 어려운 점은 있으나 무요소법은 요소의 정보를 필요치 않으므로 사용자 입장에서는 매우 편리할 것이다. 앞으로 경계조건을 효과적으로 만족시키는 문제를 해결하고 효과적인 알고리즘이 개발된다면 실용적으로 유한요소법을 대신할 수 있는 좋은 대안이 될 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제34권3호
• /
• pp.167-174
• /
• 2021

최근 국내 원자력발전소의 격납건물 벽체와 Containment Liner Plate(CLP) 사이에서 다양한 크기의 공극이 발견됨에 따라 원전 격납건물의 보수를 위해 내부 공극의 분포와 크기를 정밀하게 평가할 수 있는 진단기법의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 이 연구에서는 격납건물 벽체에서의 탄성파 전파거동을 계산하는 2차원 유한요소해석 기법을 제시한다. 격납건물 벽체를 기반으로 해석영역을 구성하고 경계면에서의 반사파를 제거하기 위해 수치적 파동흡수 경계층인 perfectly matched layer를 도입하였다. Galerkin 기반 혼합유한요소법을 이용해 2차원 유한영역에서 탄성파 파동방정식의 해를 구하여 충격하중에 대한 격납건물 벽체의 변위와 응력을 계산하였다. 제시한 수치적 기법을 이용하여 격납건물 콘크리트 벽체의 CLP 부착 유무와 공동의 위치 및 크기 변화에 따른 탄성파 전파거동을 살펴보았다. 이 연구의 결과는 원전 격납건물 내부의 공동을 진단하는 탄성파 전체파형 역해석 기법 개발에 활용될 수 있다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.24-30
• /
• 2004

본 논문은 원자력발전소 방화벽에 설치된 케이블관통부 충전시스템(CPFS: Cable Penetration Fire Stop)안에서 일어나는 동적 열 전달 현상을 해석하기 위해 수행된 실험을 다루고 있다. Dow Corning사의 내화성 충전물에 대해서 내화실험이 수행되었으며, 본 실험을 통해 준비된 CPFS 시험체가 성능위주 시험방법인 ASTM E-814의 F-rating과 T-rating을 동시에 만족시킬 수 있는지를 알아보았다. 그리고 여기서 얻어진 실험결과는 CPFS시스템 내화성능 평가용 소프트웨어를 개발하기 위해 사용되었다. CPFS 시스템 내에서의 열전도 현상은 주어진 초기조건과 경계조건 하에서 Parabolic PDE(Partial differential equation)로 수식화 되었으며, 이렇게 수식화된 PDE는 다시 연속과완화법(SOR: Sequential over-relaxation)과 Galerkin 유한요소법(FEM: Finite element method)로 구성된 혼합알고리즘에 따라 풀 수 있었다. PDE을 풀기 위해 널리 사용되고 있는 상용소프트웨어 Femlab을 이용하여 방화시스템 내에서의 온도분포를 계산하여 3차원 그래픽으로 나타내었다. 특히 CPFS시스템 내에서의 시간의 경과에 따른 온도분포의 변화에 대한 실험과 수치해석을 병행함으로써 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있었다.

• Computers and Concrete
• /
• 제31권3호
• /
• pp.267-276
• /
• 2023

The main purpose of the current research is to develop an efficient two variables trigonometric shear deformation beam theory to investigate the buckling behavior of symmetric and non-symmetric functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) beam resting on an elastic foundation with various boundary conditions. The proposed theory obviates the use to shear correction factors as it satisfies the parabolic variation of through-thickness shear stress distribution. The composite beam is made of a polymeric matrix reinforced by aligned and distributed single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with different patterns of reinforcement. The material properties of the FG-CNTRC beam are estimated by using the rule of mixture. The governing equilibrium equations are solved by using new analytical solutions based on the Galerkin method. The robustness and accuracy of the proposed analytical model are demonstrated by comparing its results with those available by other researchers in the existing literature. Moreover, a comprehensive parametric study is presented and discussed in detail to show the effects of CNTs volume fraction, distribution patterns of CNTs, boundary conditions, length-to-thickness ratio, and spring constant factors on the buckling response of FG-CNTRC beam. Some new referential results are reported for the first time, which will serve as a benchmark for future research.