본 연구에서는 최적화기법과 전산유체역학의 기술을 이용하여 저항의 관점에서 최적의 형상을 가지는 선형을 개발하는 알고리즘을 개발하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 사용하였으며, 목적함수인 저항을 구하기 위하여 먼저 조파저항은 비선형 자유수면 경계조건을 고려한 선체주위 포텐셜유동을 계산할 수 있는 수치해석기법인 상 방향 패널이동법을 사용하였고, 선체에 미치는 전 저항을 구하기 위하여 ITTC 1957년 모형선-실선상관곡선을 이용하였다. 선형최적화 과정 중의 선체의 변경이나 계산 격자의 생성은 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 사용하여 구현하였다. 이와 같은 방법을 사용하여 개발된 선형최적화 기법의 타당성을 검증하기 위하여 선형이 비교적 잘 알려진 건형인 Wigley선형과 Series 60(CB=0.6)선형에 대하여 설계속도 Fn=0.316에서 선형최적화를 위한 수치해석을 수행하고 그 결과를 초기선형과 서로 비교하였다.
유한요소법은 수학과 공학을 비롯한 다양한 분야에서 활용되고 있으나 해석대상을 유한 개의 다각형 요소로 분할하여 모델링하기 때문에 기하학적인 형상을 정확하게 기술하지 못하는 어려움이 있다. 그러나 최근에는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)를 기저함수로 사용하는 아이소-지오메트릭 해석법(Isogeometric analysis)이 개발되었는데 NURBS는 기하학적 모델을 정확하게 표현할 수 있을 뿐만 아니라 해석의 기저함수로서 응답해석에 사용될 수 있다. 그러나 NURBS 기저함수를 해석에서 따로 구성하는 일은 유한요소해석에서 요소망을 구성하는 만큼 시간과 노력이 많이 요구된다. 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD(Computer-Aided Design)와 기하학적 정보를 공유할 수 있기 때문에 CAD 코드로 부터 해석모델의 정보를 직접 얻는 것이 가능하다. 본 논문에서는 상용 CAD 코드인 Rhinoceros 3D를 이용하여 CAD 모델을 작성하고 이를 STEP 파일로 출력하여 NURBS의 노트벡터와 조정점 등의 정보를 아이소-지오메트릭 해석법에 활용하는 기법을 소개한다. 몇몇 수치예제를 통하여 아이소-지오메트릭 해석법의 정확도를 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하고, 상용 CAD와 CAE(Computer-Aided Engineering)가 결합된 아이소-지오메트릭 해석법의 효율성을 입증한다.
In this study, we implement a framework that directly links a general tensor-based shell finite element to NURBS geometric modeling. Generally, in CAD system the surfaces are represented by B-splines or non-uniform rational B-spline(NURBS) blending functions and control points. Here, NURBS blending functions are composed by two parameters defined in local region. A general tensor-based shell element also has a two-parameter representation in the surfaces, and all the computations of geometric quantities can be performed in local surface patch. Naturally, B-spline surface or NURBS function could be directly linked to the shell analysis routine. In our study, we use NLib(NURBS libraray) to generate NURBS for shell finite analysis. The NURBS can be easily generated by interpolating or approximating given set of data points through NLib.
This paper presents the method of 3D reconstruction of the depth information from the endoscopic stereo scopic images. After camera modeling to find camera parameters, we performed feature-point based stereo matching to find depth information. Acquired some depth information is finally 3D reconstructed using the NURBS(Non Uniform Rational B-Spline) algorithm. The final result image is helpful for the understanding of depth information visually.
Circular-to-rectangular transition ducts are used as exhaust components of high performance fighter aircraft with vectored thrust nozzles. Three-dimensional incompressible Navier-Stokes solver is used to analyze the transition duct. Cross sections of transition duct are defined by superelliptic equation. The grid system is generated by Non-Uniform Rational B-Spline, after generating surface grid by blending the cross sections. Good agreement between the results of the computational simulation and the experimental data is observed.
This paper Presents the method of 3D reconstruction of the depth information from the endoscopic stereo scopic images. After camera modeling to find camera parameters, we peformed feature-point based stereo matching to find depth information. Acquired some depth information is finally 3D reconstructed using the NURBS(Non Uniform Rational B-Spline) algorithm. The final result image is helpful for the understanding of depth information visually.
The paper introduce the basic concept for the variable graph description of blending functions in NURBS using some control method; the control points, knot vectors and weight points in 3D space.
Free vibration analysis of thin shells is carried out by using isogeometric approach. For this purpose, a thin shell element based on Kirchhoff-Love shell theory is developed. Non-uniform rational B-spline surface (NURBS) definition is introduced to represent the geometry of shell and also used to derive all terms required in the isogeometric element formulation. Gauss integration rule is used for stiffness and mass matrices. The present shell element is then applied to examine vibrational behaviours of thin plate and shell structures. From numerical results, it is found be that reliable natural frequencies and associated mode shapes of thin shell structures can be predicted by the present isogeometric shell element.
A plate element is developed by using isogeometric approach in order to determine natural frequencies of laminated composite plates. Reissner-Mindlin (RM) assumptions is adopted to consider the shear deformation and rotatory inertia effect. All terms required in isogeometric element formulation are consistently derived by using Non-uniform rational B-spline surface (NURBS) definition. Gauss quadrature rule is used to form the element stiffness matrix and separately Lobatto quadrature rule is used to calculate element mass matrix. The capability of the present plate element is demonstrated by using numerical examples. From numerical tests, the present isogeometric element produces reliable numerical results for both thin and thick plate situations.
본 연구에서는 공동수조(Cavitation Tunnel) 실험용 모형프로펠러의 5축 가공을 위해 Windows NT와 PC 환경하에서 작동하는 CAD/CAM 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 그 성격에 따라 크게 4가지의 모듈로 구성되어 있다. 먼저, 프로펠러 설계를 위해 기존에 사용하고 있던 텍스트 위주의 S/W(Text based S/W)를 그래픽화 하여 통합함으로써 설계의 효율을 향상시켰다. 설계의 결과로 출력되는 점 데이터는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 방법을 이용하여 복합곡면 (Composite Surface)으로 모델링하였고 가공은 황삭, 중삭, 정삭 및 잔삭으로 수행하였다. 각각의 경우에 있어서 공구와 공작물의 충돌 및 간섭을 체크하여 공구경로를 산출하였으며 그것을 역기 구학 해석하여 NC 데이터로 변환하였다. 또한, 가공의 상태를 화면상에서 검증하기위해 공구 및 공작물을 그래픽화하여 NC 데이터를 검증할 수 있도록 하였다. 끝으로 5축 가공의 가공 효율을 최대화하기 본 연구에서는 공동수조 실험용 모형프로펠러의 5축 가공을 위해 Windows NT와 PC 환경하위해 실험을 통하여 최적의 절삭조건을 선정하고 이를 시스템내에 데이터베이스화 함으로써 설계부터 가공까지를 자동으로 수행할 수 있는 시스템으로 구축하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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