In this paper a new shape reconstruction method that allows us to construct surface models from very large sets of points is presented. In this method the global domain of interest is divided into smaller domains where the problem can be solved locally. These local solutions of subdivided domains are blended together according to weighting coefficients to obtain a global solution using partition of unity function. The suggested approach gives us considerable flexibility in the choice of local shape functions which depend on the local shape complexity and desired accuracy. At each domain, a quadratic polynomial function is created that fits the points in the domain. If the approximation is not accurate enough, other higher order functions including cubic polynomial function and RBF(Radial Basis Function) are used. This adaptive selection of local shape functions offers robust and efficient solution to a great variety of shape reconstruction problems.
Rama Mohan Rao, A.;Appa Rao, T.V.S.R.;Dattaguru, B.
Structural Engineering and Mechanics
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제14권6호
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pp.625-647
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2002
Parallel execution of computational mechanics codes requires efficient mesh-partitioning techniques. These mesh-partitioning techniques divide the mesh into specified number of submeshes of approximately the same size and at the same time, minimise the interface nodes of the submeshes. This paper describes a new mesh partitioning technique, employing Genetic Algorithms. The proposed algorithm operates on the deduced graph (dual or nodal graph) of the given finite element mesh rather than directly on the mesh itself. The algorithm works by first constructing a coarse graph approximation using an automatic graph coarsening method. The coarse graph is partitioned and the results are interpolated onto the original graph to initialise an optimisation of the graph partition problem. In practice, hierarchy of (usually more than two) graphs are used to obtain the final graph partition. The proposed partitioning algorithm is applied to graphs derived from unstructured finite element meshes describing practical engineering problems and also several example graphs related to finite element meshes given in the literature. The test results indicate that the proposed GA based graph partitioning algorithm generates high quality partitions and are superior to spectral and multilevel graph partitioning algorithms.
A Galerkin meshfree method is presented for analyzing shear deformable cylindrical panels. Based upon the analogy between the cylindrical panel and the curved beam a pure bending mode for cylindrical panel is rationally constructed. The meshfree approximation employed herein is characterized by an enhanced moving least square or reproducing kernel basis function that can exactly represent the pure bending mode and thus meets the requirement of Kirchhoff mode reproducing condition. The variational form is discretized using the efficient stabilized conforming nodal integration with a smoothed nodal gradient based curvature. The resulting meshfree formulation satisfies the integration constraint for bending exactness. Moreover, it is shown here that the smoothed gradient preserves several desired properties which are valid for the standard gradient obtained by direct differentiation, such as partition of nullity and reproduction of a constant strain field. The efficacy of the proposed approach is demonstrated by two benchmark cylindrical panel examples.
In this paper, we compare and assess the performance of the standard 3- and 6-node MITC shell elements (Lee and Bathe 2004) with the recently developed MITC triangular elements (Lee et al. 2014, Jeon et al. 2014, Jun et al. 2018) which were based on the partitions of unity approximation, bubble node, or both. The convergence behavior of the shell elements are measured in well-known benchmark tests; four plane stress tests (mesh distortion test, cantilever beam, Cook's skew beam, and MacNeal beam), two plate tests (Morley's skew plate and circular plate), and six shell tests (curved beam, twisted beam, pinched cylinder, hemispherical shells with or without hole, and Scordelis-Lo roof). To precisely compare and evaluate the solution accuracy of the shell elements, different triangular mesh patterns and distorted element mesh are adopted in the benchmark problems. All shell finite elements considered pass the basic tests; namely, the isotropy, the patch, and the zero energy mode tests.
In this paper, several improved Element-Free Galerkin (EFG) methods containing singular expression in their approximation functions are compared one another through a patch test with near-tip field. Intrinsic enrichments that expand the basis function partially and fully with known near-tip displacement field and a local enrichment using auxiliary supports based on the partition of unity concept are examined by evaluating a relative stress norm error and the stress intensity factor. Some numerical examinations graphically show that how the size of compact support, dilation parameter and the diffraction parameter can affect the accuracy of the improved EFG methods in the error and the stress intensity factor.
High-speed electronic digital computers have enabled engineers to employ various numerical discretization techniques for solutions of complex problems. The Finite Element Method is one of the such technique. The Finite Element Method is one of the numerical analysis based on the concepts of fundamental mathematical approximation. Three dimensional plate structures used often in partition of ship, box girder and frame are analyzed by Finite Element Method. In design of structures, the static deflections, stress concentrations and dynamic deflections must be considered. However, these problem belong to geometrically nonlinear mechanical structure analysis. The analysis of each element is independent, but coupling occurs in assembly process of elements. So, to overcome such a difficulty the shell theory which includes transformation matrix and a fictitious rotational stiffness is taken into account. Also, the Mindlin's theory which is considered the effect of shear deformation is used. The Mindlin's theory is based on assumption that the normal to the midsurface before deformation is "not necessarily normal to the midsurface after deformation", and is more powerful than Kirchoff's theory in thick plate analysis. To ensure that a small number of element can represent a relatively complex form of the type which is liable to occur in real, rather than in academic problem, eight-node quadratic isoparametric elements are used. are used.
한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.444-449
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1998
A modal transducer in two-dimensional structure can be implemented by varying the distributed transducer's gain spatially. In this paper, a method based on finite element method is developed for optimizing spatial gain distribution of PVDF transducer to create the modal transducer for specific modes. Using this concept, one can design the modal transducer in two-dimensional structure having arbitrary geometry and boundary conditions. As a practical means for implementing this continuous gain distribution without repoling die PVDF film, the gain distribution is approximated by optimizing gain-weights of interface circuit. The whole spatial area of the PVDF film is divided into several electrode segments and the signals from each segment are properly weighted and summed by interface circuit. This corresponds to the approximation of a continuous function using discrete values. The electrode partition is optimized using the genetic algorithm. Gain-weights are optimized using the simplex search method. A modal sensor for first to fourth modes of aluminum plate is designed using PVDF film with gain-weighted interface circuit. Various lamination angles of PVDF film are taken into consideration to utilize the anisotropy of the PVDF film. Performance of the optimized' PVDF sensor is demonstrated by numerical simulations..
본 논문에서는 횡등방성 매질에 적용 가능한 음원추적기법을 제안하고 이를 실험적으로 검증하였다. 분할근사법을 바탕으로 매질의 속도 이방성을 고려하였으며 이 방법은 단순한 계산을 통하여 음원추적을 가능하게 한다. AE 측정 결과로부터 P파 도달시간을 결정할 때 Two-step AIC 알고리즘을 적용하였고 이 실험결과와 분할된 요소를 비교하여 최소 오차 요소를 음원의 위치로 결정하였다. 개발된 알고리즘의 적용성을 검증하기 위하여 시멘트 모르타르를 이용한 인공 횡등방성 시험편을 제작하고 연필심 압절을 음원으로 하는 일련의 시험을 수행하였다. 연필심 압절 위치와 음원추적 결과 간의 거리를 절대오차로 정의할 때, 1.60 mm ~ 14.46 mm의 오차범위와 8.57 mm의 평균오차가 측정되었고 이는 시험편과 AE 센서의 크기를 고려할 때 수용할 만한 수준인 것으로 판단되었다. 또한, 서로 다른 검출한계 수준에 따른 음원추적 결과를 비교했을 때 비슷한 수준의 오차가 측정되어 본 기법은 실험 시 배경잡음의 영향을 적게 받는 것으로 판단된다. 측정된 절대오차를 각 축방향 오차로 분해하여 AE 센서 부착위치의 영향을 파악할 수 있었으며 센서의 최적 위치를 결정하면 더 정밀한 음원추적 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 다차원 데이타의 유사도 검색을 효율적으로 지원하기 위한 벡터 근사 기반의 색인 구조를 제안한다. 제안하는 색인 구조는 공간 분할 방식으로 영역을 분할하고 실제 데이타들이 존재하는 영역에 대해 동적 비트를 할당하여 영역을 표현한다. 따라서, 분할된 영역들 사이에 겹침이 발생하지 않으며 하나의 중간 노드에 많은 영역 정보를 저장할 수 있어 트리의 깊이를 감소시킨다. 또한, 특정 영역에 군집화되어 있는 데이타에 대해서 효과적인 표현 기법을 제공하며 자식 노드의 영역 정보는 부모 노드의 영역 정보를 이용하여 상대적으로 표현함으로써 영역 표현에 대한 정확성을 보장한다. 이를 통해 검색성능 향상을 제공한다. 제안하는 색인 구조의 우수성을 보이기 위해 기존에 제안된 다차원 색인 구조와의 다양한 실험을 통하여 성능의 우수성을 입증한다. 성능 평가 결과를 통해 제안하는 색인 구조가 기존 색인 구조보다 $40\%$정도 검색 성능이 향상됨을 증명한다.
A surface-piercing barrier model is presented for understanding morphological development in the sheltered region and investigating the main factors causing the severe accumulation. Surface-piercing structures like vertical barriers, surface docks and floating breakwaters are recently favored from the point of view of a marine scenario since they do not in general partition the natural sea. The numerical solutions are compared with experimental data on wave profiles and morphological change rates within a rectangular harbor of a constant depth protected by surface-piercing thin breakwaters as a simplified problem. Our numerical study involves several modules: 1) wave dynamics analyzed by a plane-wave approximation, 2) suspended sediment transport combined with sediment erosion-deposition model, and 3) concurrent morphological changes. Scattering waves are solved by using a plane wave method without inclusion of evanescent modes. Evanescent modes are only considered in predicting the reflection ratio against the vertical barrier and energy losses due to vortex shedding from the lower edge of plate are taken into account. A new relationship to relate the near-bed concentration to the depth-mean concentration is presented by analyzing the vertical structure of concentration. The numerical solutions were also compared with experimental data on morphological changes within a rectangular harbor of constant water depth. Through the numerical experiments, the vortex-induced flow appears to be not ignorable in predicting the morphological changes although the immersion depth of a plate is not deep.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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