Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
권호 표지

The Wavelet Series Analysis for the Fourth-order Elliptic Differential Equation

4계 타원형 미분 방정식을 위한 웨이블릿 급수해석

  • 조준형 (한국전력공사 전력연구원 녹색성장연구소) ;
  • 우광성 (영남대학교 건설시스템공학과) ;
  • 신영식 (영남대학교 건설시스템공학과)
  • Received : 2011.04.26
  • Accepted : 2011.06.27
  • Published : 2011.08.31
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Abstract

In this study, the details of WSA(wavelet series analysis) have been demonstrated to solve the 4th-order elliptic differential equation. It is clear to solve the 2nd-order elliptic differential equation with the basis function of Hat wavelet series that is used in the previous study existed in $H^1$-space. However, it is difficult to solve the 4th order differential equation with same basis function of Hat wavelet series because of insufficient differentiability and integrability. To overcome this problem, the linear equations in terms of moment and deflection have been formulated and solved sequentially that are similar to extension of Elastic Load Method and Moment Area Method in some senses. Also, the differences and common points between the proposed method and the meshless method are discussed in the procedure of WSA formulation. As we expect, it is easy to ascertain that the more terms of Hat wavelet series are used, the better numerical solutions are improved. Also the solutions obtained by WSA have been compared with the conventional FEM solutions in case of Euler beam problems with stress singularity.

본 논문은 이미지 처리나 신호처리 및 정보압축 등에 사용되는 웨이블릿 급수를 이용하여 4계 타원형 미분방정식을 풀때 그 방법에 대하여 논의하고자 한다. 본 논문에서 사용한 Hat 웨이블릿 함수는 $H^1$-공간에 속한 급수로서 일반적으로 2계 타원형 미분방정식에 적용하기에는 무리가 없으나 4계 타원형 미분방정식에 적용하기에는 불충분한 미분가능회수를 가지고 있다. 따라서 이 문제를 극복하기 위해 모멘트와 처짐을 미지수로 하는 선형방정식을 순차적으로 구성하고 풀어내는 방법을 사용하였다. 모멘트와 처짐을 미지수로 하는 순차적 해석법은 탄성하중법(모멘트면적법)의 응용으로 생각할 수 있다. 또한 그 정식화과정에서 무요소법과 동일한 점과 차이점을 언급하였다. 예측한 바와 같이 Hat 웨이블릿 함수의 항을 많이 고려할수록 수치해석의 해가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 응력특이를 갖는 오일러보 문제의 경우 제안된 해석법은 종래의 유한요소 해석값과도 비교되었다.

Keywords

References

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