• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권12호
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• pp.56-65
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• 2001

본 논문은 이상적인 균일한 무손실 유전체를 갖는 일반적인 3차원 연결선 구조에서의 커패시턴스 추출 시, 널리 사용되는 일차 대조법(First-order collocation) 외에 고차 구적법을 결합하여 사용함으로써 정확성을 제고하고, 반복적 행렬-벡터의 곱을 효율적으로 수행하기 위한 알고리즘을 제안한다. 제안된 기법은 연결선에서 전기적 성질이 집중되어 있는 코너나 비아를 포함한 경우에 일차 대조법 대신에 구적법을 이용하여 고차로 근사함으로써 정확성을 보장한다. 또한, 이 기법은 경계 요소 기법에서 행렬의 대부분이 수치적으로 저차 계수(low rank)를 이룬다는 회로상의 전자기적 성질을 이용하여 모형차수를 축소함으로써 효율성을 증진한다. 이 기법은 SVD(Singular Value Decomposition)에 기반한 저차 계수 행렬 축소 기법과 신속한 행렬의 곱셈 연산을 위한 Krylov-subspace 차수 축소 기법인 Gram-Schmidt 알고리즘을 도입함으로써 효율적인 연산을 수행할 수 있다. 제안된 방법은 허용 오차 범위 내에서 효율적으로 행렬-벡터의 곱셈을 수행하며, 이를 기존의 연구에서 제시된 기법과의 성능 평가를 통하여 보인다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.933-941
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• 2014

본 논문에서는 대표적 투영기반 모델차수축소법인 크리로프 부공간 모델차수축소법(KSM)과 모드중첩법(MTM)을 고려하여 주파수응답해석에 대한 수치적 정확도와 효율성을 비교하였다. 두 모델차수축소법의 수치 정확도 비교를 위하여 주파수응답해석 결과, 축소차수 및 관심주파수에 따른 상대오차를 고려하였으며 이후에 오차수렴지표를 통한 자동적인 축소차수의 결정이 가능 여부를 확인하였다. 효율성 비교를 위해서는 각 축소모델의 주파수응답 해석시간 및 축소차수에 따른 변환행렬 생성시간을 비교하였다. 자동차 현가장치에 대한 유한요소모델을 적용예제로 선정하여 수치 비교를 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1211-1222
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• 2011

일반적으로 회전체나 초기 하중 하의 구조물 또는 열변형된 파이프 등의 프리스트레스 구조물은 이러한 프리스트레스 효과로 인하여 고유진동수 및 고유진동모드가 변화되기 때문에 정확한 고유진동해석을 위해서는 프리스트레스 고유진동해석을 수행해야 한다. 시스템에 따라서는 그 복잡성으로 인하여 수십만~수백만의 큰 자유도를 갖는 대형 유한요소모델이 요구되어 이러한 대형 모델의 프리스트레스 영향을 파악하기 위한 프리스트레스 고유진동해석을 주어진 설계시간 내에 반복적으로 수행하기에는 여전히 시간적 어려움이 많은 형편이다. 따라서, 본 논문에서는 크리로프 부공간에 근거한 축소기법으로 시스템의 초기 유한요소모델에 대하여 고유진동 특성을 정확하게 나타내면서도 작은 차수의 축소모델로 표현하여 프리스트레스 고유진동해석에서의 계산시간 문제를 감소하였다. 초기 시스템과 축소 시스템의 모멘트를 일치하는 수치계산에는 아놀디 과정을 이용하였다. 적용예제로 휠과 컴프레서 임펠러를 선택하여 제안한 방법을 통한 회전에 따른 프리스트레스 고유진동해석의 정확성과 효율성을 보였다.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제22권1_2호
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• pp.307-316
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• 2006

Incomplete LU factorization preconditioning techniques often have difficulty on indefinite sparse matrices. We present hybrid reordering strategies to deal with such matrices, which include new diagonal reorderings that are in conjunction with a symmetric nondecreasing degree algorithm. We first use the diagonal reorderings to efficiently search for entries of single element rows and columns and/or the maximum absolute value to be placed on the diagonal for computing a nonsymmetric permutation. To augment the effectiveness of the diagonal reorderings, a nondecreasing degree algorithm is applied to reduce the amount of fill-in during the ILU factorization. With the reordered matrices, we achieve a noticeable improvement in enhancing the stability of incomplete LU factorizations. Consequently, we reduce the convergence cost of the preconditioned Krylov subspace methods on solving the reordered indefinite matrices.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제36권5_6호
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• pp.459-474
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• 2018

Cao et al. in (Numer. Linear. Algebra Appl. 18 (2011) 875-895) proposed a splitting method for saddle point problems which unconditionally converges to the solution of the system. It was shown that a Krylov subspace method like GMRES in conjunction with the induced preconditioner is very effective for the saddle point problems. In this paper we first modify the iterative method, discuss its convergence properties and apply the induced preconditioner to the problem. Numerical experiments of the corresponding preconditioner are compared to the primitive one to show the superiority of our method.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권3호
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• pp.310-317
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• 2006

Currently most practical vibration and structural problems in automotive suspensions require the use of the finite element method to obtain their structural responses. When the finite element model has a very large number of degrees of freedom the harmonic and dynamic analyses are computationally too expensive to repeat within a feasible design process time. To alleviate the computational difficulty, this paper presents a moment-matching based model order reduction (MOR) which reduces the number of degrees of freedom of the original finite element model and speeds up the necessary simulations with the reduced-size models. The moment-matching model reduction via the Arnoldi process is performed directly to ANSYS finite element models by software mor4ansys. Among automotive suspension components, a knuckle is taken as an example to demonstrate the advantages of this approach for vibration simulation. The frequency and transient dynamic responses by the MOR are compared with those by the mode superposition method.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.121-122
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• 2006

In the case of mechanical control systems, it is highly useful to be able to provide a compact model of the mechanical system to control engineers using the smallest number of variables, while still providing an accurate model. The reduced mechanical model can then be inserted into the complete mechanical control system models and used for system-level dynamic simulation. In this paper, a moment-matching based model order reduction (MOR) which reduces the number of degrees of freedom of an original finite element model via the Arnoldi process is considered to study the dynamic responses of a HDD actuator and suspension system.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1998년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.283-290
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• 1998

A solution method is presented to solve the eigenproblem arising in tile dynamic analysis of non-proportional damping systems with symmetric matrices. The method is based on tile use of Lanczos method to generate a Krylov subspace of trial vectors, witch is then used to reduce a large eigenvalue problem to a much smaller one. The method retains the η order quadratic eigenproblem, without the need to the method of matrix augmentation traditionally used to cast the problem as a linear eigenproblem of order 2n. In the process, the method preserves tile sparseness and symmetry of the system matrices and does not invoke complex arithmetics, therefore, making it very economical for use in solving large problems. Numerical results are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the method.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.221-232
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• 2023

본 논문에서는 볼트로 체결된 구조체에 대하여 초기 볼트풀림 상태에서의 볼트 체결력 예측 합성곱 신경망 훈련 방법을 제시한다. 8개의 볼트의 체결력이 변경된 상태에서 계산한 주파수응답들을 완전 체결된 상태의 초기 모델과의 크기 및 모양 유사성을 표현하는 유사성 지도로 생성한다. 주파수응답 데이터들의 생성에는 크리로프 부공간법 기반의 모델차수축소법을 적용하여 효율적인 방법으로 수행할 수 있도록 한다. 합성곱 신경망 모델은 회귀 출력 계층을 사용하여 볼트의 체결력을 예측하도록 하였으며, 훈련 데이터의 개수와 합성곱 신경망 계층의 개수를 다르게 준비하여 훈련시킨 네트워크들을 비교하여 그 성능을 평가하였다. 주파수응답에서 파생되는 유사성 지도를 입력 데이터로 사용하여 초기 볼트풀림 영역에서 볼트 체결력의 진단 가능성과 유효성을 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권6호
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• pp.1310-1317
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• 2017

GASFLOW-MPI is a widely used scalable computational fluid dynamics numerical tool to simulate the fluid turbulence behavior, combustion dynamics, and other related thermal-hydraulic phenomena in nuclear power plant containment. An efficient scalable linear solver for the large-scale pressure equation is one of the key issues to ensure the computational efficiency of GASFLOW-MPI. Several advanced Krylov subspace methods and scalable preconditioning methods are compared and analyzed to improve the computational performance. With the help of the powerful computational capability, the large eddy simulation turbulent model is used to resolve more detailed turbulent behaviors. A backward-facing step flow is performed to study the free shear layer, the recirculation region, and the boundary layer, which is widespread in many scientific and engineering applications. Numerical results are compared with the experimental data in the literature and the direct numerical simulation results by GASFLOW-MPI. Both time-averaged velocity profile and turbulent intensity are well consistent with the experimental data and direct numerical simulation result. Furthermore, the frequency spectrum is presented and a -5/3 energy decay is observed for a wide range of frequencies, satisfying the turbulent energy spectrum theory. Parallel scaling tests are also implemented on the KIT/IKET cluster and a linear scaling is realized for GASFLOW-MPI.