Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.26
no.4
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pp.255-262
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2013
In this paper, a shape design sensitivity analysis(DSA) method is presented for Mindlin plates using an isogeometric approach. The isogeometric method possesses desirable advantages; the representation of exact geometry and the higher order inter-element continuity, which lead to the fast convergence of solution as well as accurate sensitivity results. Unlike the finite element methods using linear shape functions, the isogeometric method considers the exact normal vector and curvature of the CAD geometry, taking advantages of higher order NURBS basis functions. A selective reduced integration(SRI) technique is incorporated to overcome the difficulty of 'shear locking' phenomenon. This simple technique is surprisingly helpful for the accuracy of the isogeometric shape sensitivity without complicated formulation. Through the numerical examples of plate bending problems, the accuracy of the proposed isogeometric analysis method is compared with that of finite element one. Also, the isogeometric shape sensitivity turns out to be very accurate when compared with finite difference sensitivity.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.10
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pp.6673-6678
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2015
Recently, the free form buildings are constructed frequently. Exterior and interior components of these buildings have the free cross-section and a curved shape. So, There are many usages of classical finite element having tapered section and free-style shape. Some general commercial applications like ETABS, SAP2000, MIDAS are usually used for the safety evaluation of the free form structures. However, there are some limits in the accuracy of structural analysis and the length of analysis time because a very complicated finite element mesh have to be used. Therefore, In this study, a pre and post program module was developed to take advantage of general 3-D curved beam element which has a free-style curved shape and mathematical backgrounds. Pre-post processing module has been developed in this study was developed to control the curvature of the curved members by the NURBS control points. As a result, fast geometric modeling than was possible commercial applications. In addition, realistic depiction of the shape and behavior patterns were possible because of the free-form building allows visual check of the free form.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.4
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pp.199-204
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2021
In this study, an isogoemetric analysis (IGA) method that uses NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) basis functions in computer-aided design (CAD) systems is employed to account for the geometric exactness of curved electrodes constituting an electro-adhesive pad in electrostatic problems. The IGA is advantageous for obtaining precise normal vectors when computing the electro-adhesive forces on curved surfaces. By performing parametric studies using numerical examples, we demonstrate the superior performance of the curved electrodes, which is attributed to the increase in the normal component of the electro-adhesive forces. In addition, concave curved electrodes exhibit better performance than their convex counterparts.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.16
no.6
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pp.458-466
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2011
The morphology of a bone is closely associated with its biomechanical response. Thus, much research has been focused on analyzing the effects of variation of bone morphology with subject-specific models. Subject-specific models, which are generally achieved from 3D imaging devices like CT and MRI, incorporate more of the detailed information that makes a model unique. Hence, it may predict individual responses more accurately. Despite these powerful characteristics, specific models are not easily parameterized to the extent possible with statistical models because of their morphologic complexities. Thus, it is still proven challenging to analyze morphologic variations of subject-specific models across changes due to aging or disease. The aim of this article is to propose a generic and robust parametric morphing method for a subject-specific bone structure. We demonstrate this by using the proposed method on a model of a human proximal femur. Automatic segmentation algorithms are also presented to parameterize the specific model efficiently. A total of 48 femur models were evaluated for defining morphing vector fields. Also, several anatomical and mechanical functions of femur were considered as morphing constraints, and the NURBS interpolating technique was applied in the method to guarantee the generality of our morphed results.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.1299-1302
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2005
Current mechanical devices are trending toward being a small size, high speedy, automation. For performing these functions, machinery elements organizing a machine should be designed exactly. Cams have high confidence and economics in ablility to transmit a motion. Accordingly, A cam mechanism is very important for processing the machine automatically. This paper introduce an inverse cam mechanism. A square shaped cam which cannot be commonly analyzed is designed and manufactured by using the NURBS interpolation algorithm. The objective of this paper is to develop a computer-aided design program. In this paper, a displacement curve of oscillating motion inverse cam mechanism with square shaped follower is analyzed. The data is redistibuted by the NURBS algorithm. A cam shape is designed by the instant velocity center method, and simulated to verify the validity of the operation state.
2D input data have to be converted into 3D data by means of some functions and menu system in 2D input modeling system. But data in 3D input system for virtual spatial design can be directly connected to the 3D modeling data. Nevertheless, efficient surface modeling and deformation algorithm for the 3D input modeling system are not proposed yet. In this paper, problems of conventional NURBS surface deformation methods which can occur when applied in the 3D input modeling system are introduced. And NURBS surface deformation by 3D target curves, in which the designer can easily approach, are suggested. Designer can efficiently implement the virtual spatial sketching and design by using the proposed deformation algorithm.
Ali Hosseinzadeh;Mohammad Reza Forouzan;Mehdi Karevan
Advances in Computational Design
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v.9
no.3
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pp.167-186
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2024
Implementing isogeometric methodology in micromechanical analysis of composite materials has been recently investigated in some research studies. These research studies are based on multi-patch modeling which requires coupling constraints among the NURBS patches, and the domain decomposition effort in model preparation stage. This approach has been employed for small representative volume elements (RVE). However, small RVE neglects some characteristics of microstructure and larger one increases the number of required NURBS patches in multi-patch framework. As a step forward, this research presents a framework which simulates the RVE using a single NURBS patch. the presented framework has been used to include the effects of fiber distribution and porosities in simulated RVEs. In this regard, heterogeneity and 2D/3D voids within RVE are modeled only by inserting knots and modifying the control points. In addition to beneficial advantages of isogeometric methodology for RVE-based models, this framework simplifies isogeometric modeling of more complicated RVEs by eliminating the domain decomposition stage and avoiding coupling constraints between non-matching patches. The performance of the presented model has been verified by performing micromechanical damage analysis on several generated RVEs of unidirectional fiber-reinforced composites, in which matrix and fiber/matrix interfaces experience damage. The predicted damage evolutions under different loading conditions are in excellent agreement with prior experimental and numerical studies that demonstrate the veracity of the presented model.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2009.04a
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pp.412-415
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2009
본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.12
no.1
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pp.27-38
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2007
This paper describes a multiresidual approximation method for scattered volumetric data modeling. The approximation method employs a volumetric NURBS or VNURBS as a data interpolating function and proposes two multiresidual methods as a data modeling algorithm. One is called as the residual series method that constructs a sequence of VNURBS functions and their algebraic summation produces the desired approximation. The other is the residual merging method that merges all the VNURBS functions mentioned above into one equivalent function. The first one is designed to construct wavelet-type multiresolution models and also to achieve more accurate approximation. And the second is focused on its improvement of computational performance with the save fitting accuracy for more practical applications. The performance results of numerical examples demonstrate the usefulness of VNURBS approximation and the effectiveness of multiresidual methods. In addition, several graphical examples suggest that the VNURBS approximation is applicable to various applications such as surface modeling and fitting problems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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