• 한국정보통신학회논문지
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• 제5권4호
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• pp.756-765
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• 2001

An effective dexterous motion control method of redundant robot manipulators based on neural optimization network is proposed to satisfy multi-criteria such as singularity avoidance, minimizing energy consumption, and avoiding physical limits of actuator, while performing a given task. The method employs a neural optimization network with parallel processing capability, where only a simple geometric analysis for resolved motion of each joint is required instead of computing of the Jacobian and its pseudo inverse matrix. For dexterous motion, a joint geometric manipulability measure(JGMM) is proposed. JGMM evaluates a contribution of each joint differential motion in enlarging the length of the shortest axis among principal axes of the manipulability ellipsoid volume approximately obtained by a geometric analysis. Redundant robot manipulators is then controlled by neural optimization networks in such a way that 1) linear combination of the resolved motion by each joint differential motion should be equal to the desired velocity, 2) physical limits of joints are not violated, and 3) weighted sum of the square of each differential joint motion is minimized where weightings are adjusted by JGMM. To show the validity of the proposed method, several numerical examples are illustrated.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제15권3호
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• pp.131-150
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• 2003

A new numerical algorithm of finite element methods is presented to solve high Deborah number flow problems with geometric singularities. The steady inertialess planar 4 : 1 contraction flow is chosen for its test. As a viscoelastic constitutive equation, we have applied the globally stable (dissipative and Hadamard stable) Leonov model that can also properly accommodate important nonlinear viscoelastic phenomena. The streamline upwinding method with discrete elastic-viscous stress splitting is incorporated. New interpolation functions classified as rational interpolation, an alternative formalism to enhance numerical convergence at high Deborah number, are implemented not for the whole set of finite elements but for a few elements attached to the entrance comer, where stress singularity seems to exist. The rational interpolation scheme contains one arbitrary parameter b that controls the singular behavior of the rational functions, and its value is specified to yield the best stabilization effect. The new interpolation method raises the limit of Deborah number by 2∼5 times. Therefore on average, we can obtain convergent solution up to the Deborah number of 200 for which the comer vortex size reaches 1.6 times of the half width of the upstream reservoir. Examining spatial violation of the positive definiteness of the elastic strain tensor, we conjecture that the stabilization effect results from the peculiar behavior of rational functions identified as steep gradient on one domain boundary and linear slope on the other. Whereas the rational interpolation of both elastic strain and velocity distorts solutions significantly, it is shown that the variation of solutions incurred by rational interpolation only of the elastic strain is almost negligible. It is also verified that the rational interpolation deteriorates speed of convergence with respect to mesh refinement.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권4호
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• pp.425-434
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• 2020

Practical non-synoptic fluctuating wind often exhibits nonstationary features and should be modeled as nonstationary random processes. Generally, the coherence function of the fluctuating wind field has time-varying characteristics. Some studies have shown that there is a big difference between the fluctuating wind field of the coherent function model with and without time variability. Therefore, it is of significance to simulate nonstationary fluctuating wind field with time-varying coherent function. However, current studies on the numerical simulation of nonstationary fluctuating wind field with time-varying coherence are very limited, and the proposed approaches are usually based on the traditional spectral representation method with low simulation efficiency. Especially, for the simulation of multi-variable wind field of large span structures such as transmission tower-line, not only the simulation is inefficient but also the matrix decomposition may have singularity problem. In this paper, it is proposed to conduct the numerical simulation of nonstationary fluctuating wind field in one-spatial dimension with time-varying coherence based on the wavenumber-frequency spectrum. The simulated multivariable nonstationary wind field with time-varying coherence is transformed into one-dimensional nonstationary random waves in the simulated spatial domain, and the simulation by wavenumber frequency spectrum is derived. So, the proposed simulation method can avoid the complicated Cholesky decomposition. Then, the proper orthogonal decomposition is employed to decompose the time-space dependent evolutionary power spectral density and the Fourier transform of time-varying coherent function, simultaneously, so that the two-dimensional Fast Fourier transform can be applied to further improve the simulation efficiency. Finally, the proposed method is applied to simulate the longitudinal nonstationary fluctuating wind velocity field along the transmission line to illustrate its performances.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권6호
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• pp.583-588
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• 2015

완전접촉 문제를 이론적으로 해석하기 위해서 점근해법이 많이 사용된다. 점근해로서의 응력장은 특이항 만으로 구성되므로 접촉경계로부터 멀어질수록 정확도가 감소한다. 이에 반해 유한요소해석 방법은 요소크기의 제한으로 인해 완전접촉 문제에서의 응력특이성을 엄밀히 표현할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 이론적 해법을 보조하고 또 그와 비교하기 위해 응착접촉 상태에 있는 완전접촉 문제를 이론적으로 해석한 후, 모아레 실험 및 유한요소해석 방법으로 접촉부 부근의 응력장을 분석하였다. 실험은 알루미늄과 구리 합금을 접촉각 $120^{\circ}$, $135^{\circ}C$로 가공하여 수행하였으며 모아레 무늬로부터 얻은 변위장과 유한요소해석을 수행한 결과와 비교하였다. 이로부터 타당성이 확보된 수치적 방법을 이용하여 실험조건에서의 일반화 응력확대계수와 접촉부 응력장을 구하여 이론 해와 비교하였으며, 접촉경계로부터 멀어질 때 나타나는 이론과 수치 해의 차이를 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권7호
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• pp.683-693
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• 2013

본 연구에서는 혼성 격자볼츠만 방법(HLBM)을 이용하여 상판이 일정한 속도로 움직이는 공동 형상 내부에서의 혼합 특성에 대하여 수치적으로 연구하였다. 먼저, 공동 형상에서 기존의 신뢰성 있는 유동장 결과와의 비교를 통해 LB-SRT 모델과 LB-MRT 모델의 신뢰성을 검토하였다. 두 모델 모두 기존의 연구결과와 유사한 결과를 보였으나, LB-MRT 모델이 LB-SRT 모델보다 높은 Re수에서는 수치적 안정성이 높은 것을 확인하였다. 수치적 안정성이 좋은 LB-MRT 모델을 토대로 유한차분법을 적용한 HLBM을 이용하여 공동 형상 내부에서의 농도장을 수치 해석하였다. Re수와 Pe수를 변화하여 공동 형상 내부의 혼합 특성과 물질 전달 형태에 대하여 파악하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.301-303
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• 2018

서비스 로봇에서는 산업용 로봇에서 많이 사용하던 로봇 머니퓰레이터 대신에 여유자유도형 인간형 로봇 팔이 사용어야한다. 여유자유도 인간형 로봇팔은 산업용 로봇 팔에 비하여 자유도 수가 많아서 특이점 및 장애물 회피에 더욱 우수한 성능을 가지고 있어 정해지지 않은 복잡한 환경에서 동작해야 하는 서비스 로봇에 적합하다. 여유 자유도 로봇 팔의 제어 문제는 구동 알고리즘에서 역기구학 및 자코비언을 사용하기 때문에 복잡한 연산 및 그 계산량이 많다는 것이 문제가 된다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 수치해석적인 역기구학 해법 및 가중 의사역 행열 제어 알고리즘을 제안하며 이를 시스템으로 구현하여 실험으로 효용성을 입증하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.217-228
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• 1997

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제17권1호
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• pp.51-68
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• 2004

Since the linear elastic fracture analysis has been proved to be insufficient in predicting the failure of strain hardening materials, a number of fracture concepts have been studied which remain applicable in the presence of plasticity near a crack tip. This work thereby presents a new finite element model to predict the elastic-plastic crack-tip field and fatigue life of center-cracked panels(CCP) with ductile fracture under large-scale yielding conditions. Also, this study has been carried out to investigate the path-dependence of J-integral within the plastic zone for elastic-perfectly plastic, bilinear elastic-plastic, and nonlinear elastic-plastic materials. Based on the incremental theory of plasticity, the p-version finite element is employed to account for the accurate values of J-integral, the most dominant fracture parameter, and the shape of plastic zone near a crack tip by using the J-integral method. To predict the fatigue life, the conventional Paris law has been modified by substituting the range of J-value denoted by ${\Delta}J$ for ${\Delta}K$. The experimental fatigue test is conducted with five CCP specimens to validate the accuracy of the proposed model. It is noted that the relationship between the crack length a and ${\Delta}K$ in LEFM analysis shows a strong linearity, on the other hand, the nonlinear relationship between a and ${\Delta}J$ is detected in EPFM analysis. Therefore, this trend will be depended especially in the case of large scale yielding. The numerical results by the proposed model are compared with the theoretical solutions in literatures, experimental results, and the numerical solutions by the conventional h-version of the finite element method.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권10호
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• pp.1890-1899
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• 1992

본 연구에서는 이종재료간의 Ⅴ-노치균열의 노치각도 및 재료의 종류에 따른 응력특이성지수와 응력강도 계수 해석에 각각 뉴톤-랍슨법(newtonraphson method), 뉴톤-랍슨법과 최소자승법을 이용한 선점법(collocation method)인 수치해석적 방법을 응용하고, 광탄성 등색선 무늬를 컴퓨터 그래픽하여 응력특이성지수와 응력강도계수가 모우드(mode)에 미치는 특성과 경계요소법(boundary element method)으로 응력해석한 결과로써 선점법을 이용하여 응력강도계수를 해석하고 기존의 결과등과 비교, 검토하 고자 한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.1001-1004
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• 1987

본 연구에서는 우선 선형 탄성문제의 변분해(variational solution)가 Sobol- ev 공간[ $H^{1}$(.OMEGA.)]= $H^{1}$(.OMEGA.)* $H^{1}$(.OMEGA.)* $H^{1}$(.OMEGA.)에서 유일하게 존재함을 재 검토하고 다음으로 경계적분식의 해도 변분해와 같음을 보인다. 이것은 선형 탄 성문제의 경우 고전해(classical solution)가 존재하지 않을 경우에도 BEM을 사용하여 변분해의 수치적 근사치를 구할 수 있다는 수학적 근거가 된다. 이를 위해서 Sobol- ev 공간 내에서의 Green's formula를 적용하는데 점하중해의 특이점(singularity)때문 에 Green's formula를 적용하기가 곤란해진다. 이 문제는 적분영역 .OMEGA.를 .OMEGA.-Ｂ$_{\rho }$로 치환하고 .rho.를 0으로 접근시키는 방법으로 해결한다. 이 때 Ｂ$_{\rho}$는 특이 점에 중심을 두고 매우 작은 변경 .rho.를 갖는 구이다.ho.를 갖는 구이다.