• 제목/요약/키워드: perturbation solution

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힌지형 조파기에 작용하는 비선형 파력 (Nonlinear Fluid Forces on Hinged Wavemakers)

  • Kim, Tae-In;Rocbert T. Hudspeth
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제2권4호
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    • pp.208-222
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    • 1990
  • 가변흘수를 갖는 힌지형 조파기에 작용하는 비선형 파력 및 모멘트를 산정하기 위하여 비선형경계식 문제의 2차 근사해를 Stokes의 전개기법을 이용하여 구하였다. 2차파 성분이 파력 및 모멘트에 기여하는 물리적 의미에 대해 상술하였다. 2차파에 의한 비선형성과 조파판의 흘수에 따른 파력 모멘트 변화를 결정할 수 있도록 설계곡선을 제시하였다. 2차파 성분의 전도력 및 모멘트에 기여하는 부분은 조화성분과 상수성분으로 구성된다. 1차파와 2차파 성분을 합성한 파력 및 모멘트의 크기는 선형 조파이론의 값보다 상당한 증가를 보인다. 2차파 성분의 효과는 상대수심과 파고에 따라 달라지며 짧은 흘수를 갖는 조파기에서 상대적으로 더욱 중요하다.

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동적(動的) 구조(構造) 재설계(再說計)를 위한 비선형(非線形) 섭동법(攝動法) (Nonlinea Perturbation Method for Dynamic Structural Redesign)

  • 조규남
    • 대한조선학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.39-45
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    • 1989
  • 선체구조물이나 해양구조물의 동적응답중 원치 않는 고유진동수와 고유진동형태를 가지게 되는 경우가 있으며, 이러한 구조물은 동적 구조 재설계가 필수적이다. 본 소고에서는 비감쇄 구조물의 고유진동수와 진동형태를 기진력에 의한 특정한 진동수와 공진하지 않도록 또는 구조물의 중요한 부분이 특정 진동형태의 최대치에 오지 않도록 구조물의 질량과 강성을 최적하게 변화시키는 방법에 대해 논의하고 있다, 이 방법은 기존의 방법에서 사용되는 모든 고유진동형태의 수식포함과 달리 구속된 고유진동형태만을 미지수로 수식중에 사용하여 불필요한 계산과정을 줄이고 있다. 동적 구조 재설계중 최적화 문제에 중점을 두었으며 목적함수로는 구조물의 최소의 변화와 또는 최소의 중량을 취하였고, 예제를 통하여 본 방법의 응용과 효율성이 입증되었다. 예제에서는 간단한 구조물을 다루었으나 본 방법은 상용 유한요소코드의 연계이용으로 각종 선체구조물과 해양구조물의 진동문제해결에 응용될 수 있음은 자명한 일이다.

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CAD 형상을 활용한 설계 민감도 해석 (Shape Design Sensitivity Analysis using Isogeometric Approach)

  • 하승현;조선호
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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    • pp.577-582
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    • 2007
  • A variational formulation for plane elasticity problems is derived based on an isogeometric approach. The isogeometric analysis is an emerging methodology such that the basis functions in analysis domain arc generated directly from NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) geometry. Thus. the solution space can be represented in terms of the same functions to represent the geometry. The coefficients of basis functions or the control variables play the role of degrees-of-freedom. Furthermore, due to h-. p-, and k-refinement schemes, the high order geometric features can be described exactly and easily without tedious re-meshing process. The isogeometric sensitivity analysis method enables us to analyze arbitrarily shaped structures without re-meshing. Also, it provides a precise construction method of finite element model to exactly represent geometry using B-spline base functions in CAD geometric modeling. To obtain precise shape sensitivity, the normal and curvature of boundary should be taken into account in the shape sensitivity expressions. However, in conventional finite element methods, the normal information is inaccurate and the curvature is generally missing due to the use of linear interpolation functions. A continuum-based adjoint sensitivity analysis method using the isogeometric approach is derived for the plane elasticity problems. The conventional shape optimization using the finite element method has some difficulties in the parameterization of boundary. In isogeometric analysis, however, the geometric properties arc already embedded in the B-spline shape functions and control points. The perturbation of control points in isogeometric analysis automatically results in shape changes. Using the conventional finite clement method, the inter-element continuity of the design space is not guaranteed so that the normal vector and curvature arc not accurate enough. On tile other hand, in isogeometric analysis, these values arc continuous over the whole design space so that accurate shape sensitivity can be obtained. Through numerical examples, the developed isogeometric sensitivity analysis method is verified to show excellent agreement with finite difference sensitivity.

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제한 3체 문제에 있어서 태양-목송계와 지구-달계의 $L_5$ 점 주위에 존재하는 주기궤도 분석 (Analysis of Periodic Orbits about the Triangular Solutions of the Restricted Sun-Jupiter and Earth-Moon Problem)

  • 박상영;조중현;이병선;최규홍
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제5권2호
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    • pp.129-141
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    • 1988
  • 제한 3체 문제의 수치해를 이용하여 태양-목성계와 지구-달계의 $L_5$점 근처에서 각각 490여개, 1,600여개의 주기 궤도를 구하였다. 태양-목성계의 경우에서는 주기의 증가에 따라 에너지와 주기 궤도 크기가 단조롭게 커졌다. 그러나 지구-달계에서의 주기 궤도 모양은 복잡하고 변곡점이 나타나며 서로 겹치는 경우도 있다. 또한, 지구-달계에서 단일주기에 3개의 에너지가 동시 대응하는 영역이 존재하며 이 영역에소는 주기와 에너지가 반비례하는 구역이 있다. 태양-목성계의 $L_5$ 점 근처에서 목성의 중력 섭동 외의 기타의 작은 섭동에 의해 불안정한 주기 궤도가 될 수 있는 영역이 존재 가능하다. 이 영역 중 $L_5$점(5.2AU)에 가장 가까운 지역들이 a~5.12AU와 a~5.29AU 근처인데, 이 곳에는 이심률과 궤도 경사각이 작은 Trojan 소행성들이 존재하기 어렵다고 할 수 있다.

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Evaluation of DNA Damage Using Microwave Dielectric Absorption Spectroscopy

  • Hirayama, Makoto;Matuo, Youichirou;Sunagawa, Takeyoshi;Izumi, Yoshinobu
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제41권4호
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    • pp.339-343
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    • 2016
  • Background: Evaluation of deoxyribonucleic acid (DNA)-strand break is important to elucidate the biological effect of ionizing radiations. The conventional methods for DNA-strand break evaluation have been achieved by Agarose gel electrophoresis and others using an electrical property of DNAs. Such kinds of DNA-strand break evaluation systems can estimate DNA-strand break, according to a molecular weight of DNAs. However, the conventional method needs pretreatment of the sample and a relatively long period for analysis. They do not have enough sensitivity to detect the strand break products in the low-dose region. Materials and Methods: The sample is water, methanol and plasmid DNA solution. The plasmid DNA pUC118 was multiplied by using Escherichia coli JM109 competent cells. The resonance frequency and Q-value were measured by means of microwave dielectric absorption spectroscopy. When a sample is located at a center of the electric field, resonance curve of the frequency that existed as a standing wave is disturbed. As a result, the perturbation effect to perform a resonance with different frequency is adopted. Results and Discussion: The resonance frequency shifted to higher frequency with an increase in a concentration of methanol as the model of the biological material, and the Q-value decreased. The absorption peak in microwave power spectrum of the double-strand break plasmid DNA shifted from the non-damaged plasmid DNA. Moreover, the sharpness of absorption peak changed resulting in change in Q-value. We confirmed that a resonance frequency shifted to higher frequency with an increase in concentration of the plasmid DNA. Conclusion: We developed a new technique for an evaluation of DNA damage. In this paper, we report the evaluation method of DNA damage using microwave dielectric absorption spectroscopy.

표면 유체분출 수중날개의 유동해석 (Analysis on the Flow Field Around a Hydrofoil with Surface Blowing)

  • 표상우;서정천;김효철
    • 대한조선학회논문집
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    • 제36권4호
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    • pp.21-27
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    • 1999
  • 본 논문에서는 교란 포텐셜을 기저로 하는 패널방법을 사용하여 물제트를 분사하는 플랩을 가진 타의 성능해석을 수행하였다. 받음각이 큰 경우, 성능해석의 주요 인자가 되는 후류면의 위치를 구하기 위하여 후류면의 roll-up을 포함시킨 Pyo[1]의 방법을 사용하여 계산하였고, 경계면은 쌍곡면 패널로 이산화하였다. 플랩타의 본체와 플랩 사이의 간극유동을 점성유동인 Couette유동으로 가정하여 계산하였고, 간극 사이에서 분사되는 물제트는 유량변화를 소스로, 모멘텀변화를 떨어져 나가는 보오텍스로 가정하여, 간극의 입구와 출구 패널 위에서 경계조건으로 포함시켜 계산하였다. 본 방법의 수치적 검증을 위해 실험값이 존재하는 경우에 대해 실험값과 프로그램의 수치결과를 비교하였다. 비교 결과, 실험값은 계산값과 좋은 일치를 보임을 확인하였다.

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Free vibration of a rectangular plate with an attached three-degree-of-freedom spring-mass system

  • Febbo, M.;Bambill, D.V.;Rossi, R.E.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제40권5호
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    • pp.637-654
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    • 2011
  • The present paper studies the variation of the natural frequencies and mode shapes of rectangular plates carrying a three degree-of-freedom spring-mass system (subsystem), when the subsystem changes (stiffness, mass, moment of inertia, location). An analytical approach based on Lagrange multipliers as well as a finite element formulation are employed and compared. Numerically reliable results are presented for the first time, illustrating the convenience of using the present analytical method which requires only the solution of a linear eigenvalue problem. Results obtained through the variation of the mass, stiffness and moment of inertia of the 3-DOF system can be understood under the effective mass concept or Rayleigh's statement. The analysis of frequency values of the whole system, when the 3-DOF system approaches or moves away from the center, shows that the variations depend on each particular mode of vibration. When the 3-DOF system is placed in the center of the plate, "new" modes are found to be a combination of the subsystem's modes (two rotations, traslation) and the bare plate's modes that possess the same symmetry. This situation no longer exists as the 3-DOF system moves away from the center of the plate, since different bare plate's modes enable distinct motions of the 3-DOF system contributing differently to the "new' modes as its location is modified. Also the natural frequencies of the compound system are nearly uncoupled have been calculated by means of a first order eigenvalue perturbation analysis.

Stochastic hygrothermoelectromechanical loaded post buckling analysis of piezoelectric laminated cylindrical shell panel

  • Lal, Achchhe;Saidane, Nitesh;Singh, B.N.
    • Smart Structures and Systems
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    • 제9권6호
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    • pp.505-534
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    • 2012
  • The present work deals with second order statistics of post buckling response of piezoelectric laminated composite cylindrical shell panel subjected to hygro-thermo-electro-mechanical loading with random system properties. System parameters such as the material properties, thermal expansion coefficients and lamina plate thickness are assumed to be independent of the temperature and electric field and modeled as random variables. The piezoelectric material is used in the forms of layers surface bonded on the layers of laminated composite shell panel. The mathematical formulation is based on higher order shear deformation shell theory (HSDT) with von-Karman nonlinear kinematics. A efficient $C^0$ nonlinear finite element method based on direct iterative procedure in conjunction with a first order perturbation approach (FOPT) is developed for the implementation of the proposed problems in random environment and is employed to evaluate the second order statistics (mean and variance) of the post buckling load of piezoelectric laminated cylindrical shell panel. Typical numerical results are presented to examine the effect of various environmental conditions, amplitude ratios, electrical voltages, panel side to thickness ratios, aspect ratios, boundary conditions, curvature to side ratios, lamination schemes and types of loadings with random system properties. It is observed that the piezoelectric effect has a significant influence on the stochastic post buckling response of composite shell panel under various loading conditions and some new results are presented to demonstrate the applications of present work. The results obtained using the present solution approach is validated with those results available in the literature and also with independent Monte Carlo Simulation (MCS).

아인슈타인-본-인펠트 중력 이론에서 새로운 웜홀의 스칼라장 섭동과 안정성 (Scalar Perturbation and Stability of a New Wormhole in Einstein-Born-Infeld Gravity)

  • 김진영
    • 새물리
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    • 제68권11호
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    • pp.1262-1267
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    • 2018
  • 음의 중력상수를 갖는 아인슈타인-본-인펠트 중력 이론에서 별난 물질(exotic matter)을 도입하지 않고 웜홀을 구성하는 새로운 방법을 소개한다. 기존의 방법과는 대조적으로 웜홀의 목은 메트릭 해가 매끄럽게 접합되는 곳에 위치한다. 따라서 목을 지탱하기 위한 별난 물질을 필요치 않는다. 이러한 웜홀의 안정성을 논의하기 위해 최소결합된 스칼라장의 거동을 고려하였다. 새로운 웜홀 배경에서 스칼라장의 유사정준 모드를 웜홀의 목에서는 순전히 들어가는 선속으로 정의하면 웜홀 해의 안정성은 블랙홀의 안정성을 논의할 때 사용되는 방법과 같이 유사정준 모드로 논의할 수 있다. 섭동방정식의 해석적 해를 구하는 것은 불가능하므로 유사정준 모드를 수치적으로 구하는 방법을 제안한다. 블랙홀의 경우와 근본적인 차이점은 급수전개시 지름성분 방정식의 이차항의 계수가 블랙홀의 경우에는 n = 0부터 전개되지만 웜홀의 경우 n = -1부터 전개된다는 것이다.

Interaction of the Post-transition Metal Ions and New Macrocycles in Solution

  • Jung, Oh-Jin
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제14권6호
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    • pp.687-691
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    • 1993
  • Complexation of $Cd^{2+},\;Pb^{2+}\;and\;Hg^{2+}$ ions with four cryptands were studied by potentiometry and solution calorimetry in various weight percent methanol-aqueous solvent at 25${\circ}$C under $CO_2$free nitrogen atmosphere. The stabilities of the complexes were dependent on the cavity size of macrocycles. The $Hg^{2+}$ ion stability constants are higher than those of $Cd^{2+}\;and\;Pb^{2+}$ ion. All the cryptands formed complexes having 1 : 1 (metal to ligand) mole-ratio except for $Hg^{2+}-L_1$ (cryptand 1,2b: 3,5-benzo-9,14,17-trioxa-1,7-diazabicyclo-(8,5,5) heptadecane) and $Cd^{2+}-L_2$ (cryptand 2,2b: 3,5-benzo-10,13,18,21-tetraoxa-1,7-diazabicyclo (8,5,5) eicosane) complexes. $Hg^{2+}-L_1$ complex was a sandwitch type, and the $Cd^{2+}-L_2$ complex showed two stepwise reactions. Thermodynamic parameters of the $Cd^{2+}-L_2$ complex were $6.08(log\;K_1)$, -7.28 Kcal/mol $({\Delta}H_1)$, and $4.78\;(log\;K_2)$, -4.62 Kcal/mol $({\Delta}H_2)$, respectively, for 1 : 1 and 2: 1 mole-ratio. The sequences of the selectivity were increased in the order of $Hg^{2+}\;>Pb^{2+}\;>Cd^{2+}$ ion for $L_3\;and\;L_4$ macrocycles, and the $L_2$-macrocycle has a selectivity for $Cd^{2+}$ ion relative to $Zn^{2+},\;Ni^{2+},\;Pb^{2+}\;and\;Hg^{2+}$ ions. Thus, it is expected that the $L_2$ can be used as carrier for seperation of the post transition metals by macrocycles-mediated liquid membrane because $L_2$ is not soluble in water, and the difference of stability constants of the metal complexes with $L_2$ are large as compared with the other transition metal complexes. The $^1H\;and\;^{13}C-NMR studies indicated that the nitrogen atoms of cryptands have greater affinity to the post transition metal ions than the oxygen atoms, and that the planarities of the macrocycles were lost by complexation with the metal ions because of the perturbation of ring current of benzene molecule attached to macrocycles and counter-anions.