• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05d
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• pp.398-403
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• 1996

이 논문에서는 지반과 기초를 일반적인 3차원 유한요소로 모델링하고, 유한요소의 바깥영역은 일반적인 모드의 축대칭 유한요소와 축대칭 Hyperelement를 사용하여 전달경계로 모델링하여, 유한요소와 전달경계의 경계에서 두 요소간의 연계에 의하여 기초에서의 동적강성행렬을 구한다. 이를 위하여 3차원 유한요소와 축대칭 요소간의 연계방법을 제안한다. 제시되는 기초의 동적강성행렬은 x,y,z방향의 병진성분과 x,y,z축에 관한 회전성분의 6자유도로 표현된다. 이 논문에서 사용한 3차원 유한요소와 축대칭 요소의 연계 방법의 검증을 위하여 구형기초와 등가의 강성을 갖는 강체원형기초의 동적강성행렬을 구하고 이를 비교하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.685-688
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• 2011

본 논문에서는 다양한 음향 가진에 따른 음향 응답을 유한 요소법을 통하여 효과적으로 계산하기 위한 새로운 모델 축소법을 제안한다. 일반적인 유한 요소법을 통한 기계구조물의 응답을 구하기 위해서는 음향 방정식의 강성 및 행렬을 구한 뒤 이들의 조합을 통한 동적 강성행렬을 구한 뒤 역행렬을 구하여 다양한 주파수 응답을 구하게 된다. 현재 컴퓨터 하드웨어의 발전과 소프트 웨어의 발전에 의하여 더 많은 유한 요소를 사용할 수 있게 되었고 이로 인하여 더욱 정확하고 넓은 대역의 음향 응답을 구할 수 있게 되었다. 그러나, 아직까지도 아주 복잡한 구조물의 음향 응답을 구하기 위하여 유한 요소를 무한정으로 증가할 수 없는 경우가 많다. 이를 해결하기 위하여 일반적으로 모델 축소법(Model order reduction) 기법을 사용한다. 이 모델 축소법은 기본적으로 전체 행렬을 아주 작지만 효율적인 작은 행렬로 바꾸어 응답을 예측하는 기법으로 mode superposition method, ritz vector method, quasi-static ritz vector method등이 있다. 기존의 모델 축소법은 기본적으로 질량 및 강성행렬이 가진 주파수에 영향을 받지 않는 행렬이라 가정한다. 그렇기 때문에 경계조건이나 다공성 재료를 모델링할 경우 가진 주파수에 영향을 받는 강성행렬과 질량행렬이 만들어지게 되어 기존의 모델 축소법은 효과적이지 못하게 된다. 이런 문제점을 해결하기 위하여 이 논문에서는 Quasi-static ritz vector method의 기본적인 개념을 확장하여 여러 개의 중심 주파수(Center frequency)에서 기저를 계산하고 이를 동시에 이용하는 Multi-frequency quasi-static ritz vector method를 제안한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.26 no.2
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• pp.99-112
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• 2013

This paper presents a subspace system identification for estimating the stiffness matrix and flexural rigidities of a shear building. System matrices are estimated by LQ decomposition and singular value decomposition from an input-output Hankel matrix. The estimated system matrices are converted into a real coordinate through similarity transformation, and the stiffness matrix is estimated from the system matrices. The accuracy and the stability of an estimated stiffness matrix depend on the size of the associated Hankel matrix. The estimation error curve of the stiffness matrix is obtained with respect to the size of a Hankel matrix using a prior finite element model of a shear building. The sizes of the Hankel matrix, which are consistent with a target accuracy level, are chosen through this curve. Among these candidate sizes of the Hankel matrix, more proper one can be determined considering the computational cost of subspace identification. The stiffness matrix and flexural rigidities are estimated using the Hankel matrix with the candidate sizes. The validity of the proposed method is demonstrated through the numerical example of a five-story shear building model with and without damage.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.15 no.3
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• pp.463-469
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• 2002

The governing equation and force-displacement rotations of a beam-column element on elastic foundation we derived based on variational approach of total potential energy. An exact static and dynamic 4×4 element stiffness matrix of the beam-column element is established via a generalized lineal-eigenvalue problem by introducing 4 displacement parameters and a system of linear algebraic equations with complex matrices. The structure stiffness matrix is established by the conventional direct stiffness method. In addition the F. E. procedure is presented by using Hermitian polynomials as shape function and evaluating the corresponding elastic and geometric stiffness and the mass matrix. In order to verify the efficiency and accuracy of the beam-column element using exact dynamic stiffness matrix, buckling loads and natural frequencies are calculated for the continuous beam structures and the results are compared with F E. solutions.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.4
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• pp.509-518
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• 2002

In order to perform the spatial buckling and static analysis of the nonsymmetric thin-walled beam-column element, improved exact static stiffness matrices were evaluated using equilibrium equation and force-deformation relationships. This numerical technique was obtained using a generalized linear eigenvalue problem, by introducing 14 displacement parameters and system of linear algebraic equations with complex matrices. Unlike the evaluation of dynamic stiffness matrices, some zero eigenvalues were included. Thus, displacement parameters related to these zero eigenvalues were assumed as polynomials, with their exact distributions determined using the identity condition. The exact displacement functions corresponding to three loadingcases for initial stress-resultants were then derived, by consistently combining zero and nonzero eigenvalues and corresponding eigenvectors. Finally, exact static stiffness matrices were determined by applying member force-displacement relationships to these displacement functions. The buckling loads and displacement of thin-walled beam were evaluated and compared with analytic solutions and results using ABAQUS' shell element or straight beam element.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.12 no.1
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• pp.1-8
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• 1992

A method analizing contact pressure between plate and elastic half space is presented by using F.E.M. With the method, the pressure intensities at surface nodes of half space cae be directly calculated by using flexibility matrix of half space. The method is originally presented by Y.K. Cheung et al.(3) Insted of Y.K. Cheung's method, which use a conception of equi-contact pressure area around each surface nodes of half space in the noded rectanqular element area. We use the equi-contact pressure area around the Gaussian integration points of half space surface in the noded isoparametric element area. Numarical examples are presented and compared with other's studies.

• Journal of Power System Engineering
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• v.7 no.4
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• pp.49-54
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• 2003

스프링은 가장 널리 이용되어지고 있는 기계요소이다. 본 논문에서는 원추형 코일스프링의 강성을 구하기 위하여, 빔요소를 이용한 유한요소법을 사용하였다. 가상일의 법칙을 이용하였고, 코일스프링의 하중벡터를 압축 분포하중으로 대체하였다. 하중의 증가에 의한 절점에서의 변위는 유한요소법를 이용하여 계산하였다. 단계법으로 결점의 변위를 중첩하여 전체 강성행렬을 구하였다. 유한요소법에 의한 해석치는 실험치와 잘 일치하였다. 본 논문에서 제시한 프로그램을 사용하여, 스프링 강성과 응력을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.193-200
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• 1997

Even though there are many analysis methods of circular tanks on elastic foundation, the finite element method is widely used for that purpose. But the finite element method requires a number of memory spaces, computation time to solve large stiffness equations. In this study many the simplified methods(Analogy of Beam on Elastic Foundation, Foundation Stiffness Matrix, Finite Element Method and Transfer Matrix Method) are applied to analyze a circular tank on elastic foundation. By the given analysis methods, BEF analogy and foundation matrix method, the circular tank was transformed into the skeletonized frame structure. The frame structure was divided into several finite elements. The stiffness matrix of a finite element is related with the transfer matrix of the element. Thus, the transfer matrix of each finite element utilized the transfer matrix method to simplify the analysis of the tank. There were no significant difference in the results of two methods, the finite element method and the transfer matrix method. The transfer method applied to a circular tank on elastic foundation resulted in four simultaneous equations to solve completely.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1995.04a
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• pp.608-614
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• 1995

공작기계 등과 같이 복잡한 대형 구조물의 구조해석에 있어서 결합부요소의 강성과 질량특성을 모델링하는 일반적 인 방법이 없는 실정이므로 어려움이많다. 본 연구에서는 공작기계에서 흔히 쓰이는 Slide-way contact joint 결 합부를 등가의 강성행렬 요소(Generalized stiffness matrix element)로 모델링하는 방법을 제안하였다.. 기존의 유 한용소 해석법 프로그램을 이용하여 결합부 유한요소 모델의 유연도계수(Flexibility influence coefficients)를 계산하고 Guyan의 정축약이론을 이용하여 등가의 강성행렬요소로 축약시키는 방법이다. 제안된 방법을 대형 평면연 삭기 구조해석에 적용하고, 그 결과를 강결합 모델의 결과 및 Yoshimura의 등가스프링결합부 모델을 사용한 경우의 결과와 비교하므로써 본 연구에서 제안한 결합부 모델링 방법의 유용성을 확인하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.25 no.3
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• pp.195-202
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• 2012

Two nonlinear frame elements taking into account geometric nonlinearity is presented and compared based on the Lagrangian co-rotational formulation. The first frame element is believed to be geometrically-exact because not only tangent stiffness matrices is exactly evaluated including stiffness matrices due to initial deformation but also total member forces are directly determined from total deformations in the deformed state. Particularly two exact tangent stiffness matrices based on total Lagrangian and updated Lagrangian formulation, respectively, are verified to be identical. In the second frame element, the deformed curved shape is regarded as the polygon and current flexural deformations in iteration process are neglected in evaluating tangent stiffness matrices and total member forces. Two numerical examples are given to demonstrate the accuracy and the good performance of the first frame element compared with the second element. Furthermore it is shown that the first frame element can be used in tracing nonlinear behaviors of cable members.