• Smart Structures and Systems
• /
• 제19권4호
• /
• pp.403-413
• /
• 2017

The present article encompasses a nonlinear finite element (FE) and genetic algorithm (GA) based optimal vibration energy harvesting from nonprismatic piezo-laminated cantilever beams. Three cases of cross section profiles (such as linear, parabolic and cubic) are modelled to analyse the geometric nonlinear effects on the output responses such as displacement, voltage, and power. The simultaneous effects of taper ratios (such as breadth and height taper) on the output power are also studied. The FE based nonlinear dynamic equation of motion has been solved by an implicit integration method (i.e., Newmark method in conjunction with the Newton-Raphson method). Besides this, a real coded GA based constrained optimization scheme has also been proposed to determine the best set of design variables for optimal harvesting of power within the safe limits of beam stress and PZT breakdown voltage.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.703-706
• /
• 2005

Since soil structure interactions are one of the most important subjects in the structural/foundation engineering, much study concerning the soil structure interactions had been carried out. One of typical structures related to the soil structure interactions is the strip foundation which is basically defined as the beam or strip rested on or supported by the soils. At the present time, lack of studies on dynamic problems related to the strip foundations is still found in the literature. From these viewpoint this paper aims to theoretically investigate dynamics of the parabolic strip foundations and also to present the practical engineering data for the design purpose. Differential equations governing the free, out o plane vibrations of such strip foundations are derived, in which effects of the rotatory and torsional inertias and also shear deformation are included although the warping of the cross-section is excluded. Governing differential equations subjected to the boundary conditions of free-free end constraints are numerically solved for obtaining the natural frequencies and mode shapes by using the numerical integration technique and the numerical method of nonlinear equation.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.427-436
• /
• 2006

고전 좌굴 이론의 경우 좌굴 발생전 아치의 거동을 선형으로 가정하며, 전좌굴 변형을 무시한다. 이러한 가정은 비대칭 좌굴이 발생하는 깊은 아치의 경우 타당한 것으로 알려져 있다. 하지만 아치의 라이즈가 낮아지는경우 전좌굴 발선형성은 무시할 수 없으며, 비대칭 좌굴 강도보다 대칭 좌굴 강도가 낮아져 아치는 대칭좌굴에 의해 강도가 결정될 수 있다. 본 연구는 아치의 비선형 지배 미분 방정식을 이용하여 양단 힌지를 갖는 낮은 포물선 아치의 거동에 관한 연구를 수행하고 이러한 결과를 유한 요소 해석을 이용하여 검증하였다. 마지막으로 양단 힌지를 갖는 낮은 포물선 아치의 대칭 좌굴 강도에 관한 근사식을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.150-155
• /
• 1994

An Approximate solution for plane two-dimensional incompressible laminar jet issuing from a finite opening with arbitrary initial profile into the same ambient fluid is proposed. For an arbitrary initial velocity profile, the problem is generated from the well known similarity solution for the jet of infinitesimal opening and provides good approximations in the region where the similarity solution cannot be used as an approximation. The asymptotic behavior of this solution is investigated and it is shown that, as goes downstream, the present solution approachs the similarity solution.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권4B호
• /
• pp.405-412
• /
• 2006

본 연구에서는 직립벽을 따른 규칙파의 연파특성을 평면수조를 이용한 수리실험과 포물형근사식을 이용한 수치해석을 통해 검토하였다. 본 연구는 파랑의 비선형성이 연파의 전파특성에 미치는 영향을 검토하는 것으로서 수리실험결과와 수치해석 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구로부터 입사각이 작아지고 입사파의 비선형성이 증가할수록 연파의 파고는 감소하고, 연파의 폭은 증가함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권1A호
• /
• pp.79-87
• /
• 2008

본 논문은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 면내 안정성에 관하여 연구를 수행하였다. 연구에 사용된 아치의 형상은 포물선 형태이며, 하중은 등분포 하중이다. 일반 아치의 비선형 지배 미분 방정식을 이용하여 고정지점을 갖는 낮은 아치의 증분 형태 하중-변위 관계와 좌굴 하중을 유도하였다. 연구 결과, 아치의 좌굴형상(대칭 혹은 비대칭 좌굴)은 아치의 라이즈비와 세장비의 함수로 이루어진 무차원 라이즈 H 와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 이 밖에 본 연구에서는 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 형상을 구분하는 경계와 좌굴하중을 제안하였다. 이러한 제안식은 일련의 유한요소해석 결과들과 비교하였으며, 본 연구의 제안식은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 하중을 적절히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제16권5호통권72호
• /
• pp.683-694
• /
• 2004

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 공간 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권6호통권67호
• /
• pp.661-672
• /
• 2003

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• 대한수학회지
• /
• 제49권3호
• /
• pp.585-604
• /
• 2012

In this paper we consider the evolution of the rolling stone with a rotationally symmetric nonconvex compact initial surface ${\Sigma}_0$ under the Gauss curvature flow. Let $X:S^n{\times}[0,\;{\infty}){\rightarrow}\mathbb{R}^{n+1}$ be the embeddings of the sphere in $\mathbb{R}^{n+1}$ such that $\Sigma(t)=X(S^n,t)$ is the surface at time t and ${\Sigma}(0)={\Sigma}_0$. As a consequence the parabolic equation describing the motion of the hypersurface becomes degenerate on the interface separating the nonconvex part from the strictly convex side, since one of the curvature will be zero on the interface. By expressing the strictly convex part of the surface near the interface as a graph of a function $z=f(r,t)$ and the non-convex part of the surface near the interface as a graph of a function $z={\varphi}(r)$, we show that if at time $t=0$, $g=\frac{1}{n}f^{n-1}_{r}$ vanishes linearly at the interface, the $g(r,t)$ will become smooth up to the interface for long time before focusing.

• Journal of applied mathematics & informatics
• /
• 제42권3호
• /
• pp.607-623
• /
• 2024

This article studies the effects of heat generation/absorption and thermal radiation on the unsteady magnetohydrodynamic (MHD) Casson fluid flow past a vertical plate through rotating porous medium with constant temperature and mass diffusion. It is assumed that the plate temperature and concentration level are raised uniformly. For finding the exact solution, a set of non-dimensional partial differential equations is solved analytically using the Laplace transform technique. The influence of various non-dimensional parameters on the velocity are discussed, including the effects of the magnetic parameter M, heat generation/absorption Q, thermal radiation parameter R, Prandtl number Pr, Schmidt number Sc, permeability of porous medium parameter, Casson fluid parameter γ, on velocity, temperature, and concentration profiles, which are discussed through several figures. It is found that velocity, temperature, and concentration profiles in the case of heat generation parameter Q, Casson fluid parameter γ, thermal Grashof number Gr, mass Grashof number Gc, Permeability Porous medium parameter K, and time t have retarding effects. It is also seen that the magnetic field M, Thermal Radiation parameter R, Prandtl field Pr, Schmidt number Sc have reverse effects on it.