A continuum-based design sensitivity analysis (DSA) method fur non-shape problems is developed for geometrically nonlinear elastic structures. The non-shape problem is characterized by the design variables that are not associated with the domain of system like sizing, material property, loading, and so on. Total Lagrangian formulation with the Green-Lagrange strain and the second Piola-Kirchhoff stress is employed to describe the geometrically nonlinear structures. The spatial domain is discretized using the 4-node isoparametric plane stress/strain elements. The resulting nonlinear system is solved using the Newton-Raphson iterative method. To take advantage of the derived analytical sensitivity In topology optimization, a fast and efficient design sensitivity analysis method, adjoint variable method, is employed and the material property of each element is selected as non-shape design variable. Combining the design sensitivity analysis method and a gradient-based design optimization algorithm, an automated design optimization method is developed. The comparison of the analytical sensitivity with the finite difference results shows excellent agreement. Also application to the topology design optimization problem suggests a very good insight for the layout design.
본 논문은 기존의 1차원 Stefan 문제를 해석할 수 있는 이동최소제곱 차분법을 확장하여 복잡한 계면경계 형상을 갖는 2차원 문제에 적용할 수 있는 수치기법을 개발한다. 1차원 경우와 달리 2차원 영역에서 임의로 움직이는 이동경계의 위상변화를 효과적으로 모델링할 수 있는 기법을 제안했으며, 이동경계 모사시 절점만 사용하는 이동최소제곱 차분법의 강점을 그대로 살리면서 이동경계의 불연속 특이성과 kinetics 조건을 정확하게 만족시키는 이동최소제곱 미분근사식을 제시했다. 평형방정식은 implicit(음해)법으로 차분하여 수치 안정성을 확보했으며, 이동경계는 explicit(양해)법으로 update하여 계산효율성의 극대화했다. 몇 가지 수치예제를 통해 개발된 이동최소제곱 차분법이 다양한 계면경계 형상을 갖는 2차원 Stefan 문제를 정확하고 효율적으로 풀 수 있음을 검증했다.
이차원 노즐을 통하여 저밀도 환경으로 팽창하는 희박류의 분석에 있어서 불연속좌표법과 결합된 유한차분법(finite-difference method coupled with the discrete-ordinate method, FDDO)과 직접모사법(direct-simulation Monte-Carlo method, DSMC)이 비교되었다. FDDO를 이용한 분석에서는 충돌적분모델을 도입하여 간단해진 볼츠만식(Boltzmann equation)이 불연속좌표법을 이용하여 물리적 공간에서는 연속이나 분자속도 공간에서는 불연속좌표로 표시되는 편미분방정식군으로 변환되어 유한차분법에의하여 수치해석 되었다. 직접모사법에서는 분자모델로 가변강구모델(variable hard sphere model, VHS)이, 충돌샘플링모델로는 비시계수법(no time counter method, NTC)이 채택되었다. 전혀 다른 두 가지 방법에 의한 노즐 내부에서의 유체흐름 해석결과는 매우 잘 일치하였으며, 노즐 외부의 plume 영역에서는 FDDO에 의한 해석결과가 직접모사법에 의한 해석결과에 비하여 약간 느린 팽창을 보였다.
한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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pp.159-166
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2000
Structures with a long span have a higher possibility of experiencing excessive vibration induced by human activities such as walking, running, jumping and dancing. These excessive vibration give occupants annoyance. The general method for the vibration analysis of structures subjected to walking loads is to apply a series of nodal loads with assigned time delays at the nodes. But this method has a limit in representing the walking loads. In this study, the equivalent nodal loads are introduced for an effective analysis of floor vibration induced by walking loads. And, walking loads with difference walking rate are measured and applied to the analytical model for numerical analysis.
Structural analysis of die set in cold forging is conducted by the finite element method and the results are introduced in this paper. The problem formulation is introduced in detail. In the approach, amount of shrink fit is controlled by thermal load, i.e., temperature difference between die insert and shrink fits. The loading conditions are extracted automatically from a forging simulator. An application example is given.
The characteristics of opposed nonpremixed tubular flames with radiation heat loss are investigated using linear stability analysis and 2-D numerical simulations. Two extinction limits, as the $Damk{\ddot{o}}hler$ number is small or large, are confirmed using finite difference method with a simple continuation method. It is verified that the results of linear stability analysis predict the number of flame cells and the critical Da starting cellular instability or amplification of temperature near both extinction limits with good resolution.
Hyoung-Joon Park;Heesung Moon;Min Kyoung Lee;Min Soo Kim;Seok Heo;Chang-Yong Yoon;Sunyoung Baek
분석과학
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제36권1호
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pp.22-31
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2023
As the use of e-liquid cigarettes is rapidly increasing worldwide, it multiplies the potential risk undisclosed to the health of non- and smokers. To reduce the hazard, each country has its own set of regulations for controlling e-liquids. In Korea, the narrow definition of tobacco makes it difficult and have been steadily occurring tax evasion exploiting the difference in natural and artificial nicotine. Therefore, it is very important to distinguish source of nicotine for their regulation. To find biochemical discriminant markers, this study established analysis methods based on high-performance liquid chromatography coupled with diode array detector (HPLC-DAD) and high-performance liquid chromatography coupled with triple Quadrupole mass spectrometry (HPLC-MS/MS) for nicotine enantiomers and tobacco alkaloids targeted using the difference in pathways of nicotine biosynthesis and chemical synthesis. The method was validated by experimenting linearity (R2 > 0.999), recovery (80.99-108.41 %), accuracy (94.11-109.73 %) and precision (0.04-8.27 %). Then, the results for discrimination of the nicotine obtained from analysis of 65 commercial e-liquid products available in Korean market was evaluated. The method successfully applied to the e-liquids and one sample labelled 'synthetic nicotine' for tax exemption was found to contain a natural nicotine product. This method can be used to determine whether an e-liquid product uses natural or artificial nicotine and monitor non-taxable e-liquid products. The method is more scientific than the existing one, which relies only on field evidence.
This paper is basic study of seismic response analysis for the large scaled structures subjected to seismic loading. The authors propose seismic response analysis algorithm for the multi-story structures, which are subjected to ground acceleration. This analysis method is derived from an combination of the transfer stiffness coefficient method(TSCM) and Newmark method. Numerical computation is performed for simple multi-story structures acting on an arbitrary ground acceleration. Numerical results by the TSCM which is applied to the various strong ground motion are compared with results by central difference method and Runge- Kutta method.
In order to understand the characteristics of electrostatic discharge (ESD) by a charged human body, a dynamic analysis method based on RCL circuit and a quasi-static analysis method based on two-body model are introduced. In this paper, these methods calculate waveforms, discharge energy and potential difference to analyze the ESD phenomena from given initial conditions and geometry. Results are compared and discussed.
This paper deals with the design of vaccum pump using moving magnet type linear oscillaory actuator based on the design procedure and the characteristic analysis. To improve the starting characteristic, the optimum spring constant is detected and redesigned. The parameter was calculated by Finite Element Method(FEM). In order to dynamic characteristic analysis. Time difference method with voltage and kinetic equation is used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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