• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.47-50
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• 2009

본 논문에서는 불균질 재료의 균열진전을 해석하기 위한 방법으로 변절점 유한요소를 이용한 멀티스케일 기법을 제시하였다. 효율적인 해석을 위하여 서로 다른 스케일의 요소망을 적용하여 전체 모델의 자유도를 감소시킨다. 균열선단과 비교적 멀리 떨어져 있는 영역은 균질화 기법을 도입하여 불균질 재료에 대한 등가물성을 갖는 성긴 요소망으로 대체하고, 균열선단 주변의 요소망은 재료의 기하학적 특성과 불균질성을 반영하도록 조밀하게 구성한다. 한편 균열선단에 존재하는 응력 특이성을 표현하기 위하여 균열선단을 포함한 요소를 더욱 조밀한 요소망으로 분할하여 구성한다. 여기에서 서로 다른 스케일의 요소망 경계에는 변절점 유한요소를 적용함으로써 경계에서의 절점 연결조건과 적합성을 만족시킬 수 있다. 제시한 멀티스케일 기법을 수치예제에 적용함으로써 정확성과 효율성을 검증하였으며, 특히 불균질 성분이 균열진전에 미치는 영향을 경계조건과 T-응력의 관점에서 분석하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.11 no.1
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• pp.45-53
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• 1991

The underground structure, which has infinite or semi-infinite boundary conditions, is subjected by body forces and in-situ stresses. It also has stress concentration, which causes material nonlinear behavior, in the vicinity of the excavated surface. In this paper, some methods which can be used to transform domain integrals into boundary integrals are reviewed in order to analyze the effect of the body forces and the in-situ stresses. First, the domain integral of the body force is transformed into boundary integral by using the Galerkin tensor and divergence theorem. Second, it is transformed by writing the domain integral in cylindrical coordinates and using direct integration. The domain integral of the in-situ stress is transformed into boundary integral applying the direct integral method in cylindrical coordinates. The methodology is verified by comparing the results from the boundary element analysis with those of the finite element analysis. Coupling the above boundary elements with finite elements, the nonlinear behavior that occurs locally in the vicinity of the excavation is analyzed and the results are verified. Thus, it is concluded that the domain integrals of body forces and in-situ stresses could be performed effectively by transforming them into the boundary integrals, and the nonlinear behavior can be reasonably analyzed by coupled nonlinear finite element and boundary element method. The result of this research is expected to he used for the analysis of the underground structures in the effective manner.

• Journal of the KSME
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• v.24 no.4
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• pp.275-283
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• 1984

유한요소기법은 원만한 온도변화를 갖는 이동경계문제에 대해 적용할 수 있음을 설명하였다. 상변화가 일어나는 요소에서 어느 한 시간 단계에 변화할 수 있는 온도의 범위는 상변화 온도 구간 보다 적어야 원만한 수치해를 얻을 수 있음을 소개하였다. 잠열의 효과를 엔탈피의 온도에 대한 변화율로 처리하여 열용량 행렬을 계산할 수 있음을 설명하였다. 급격한 변화를 갖는 온 도분포를 수치적으로 근사해를 구할 때 나타나는 파동형상은 연속적인 변수를 부분적으로 근사 해를 가정 하는데서 포함되는 오차에 기인한다. 따라서 이러한 급격한 변화의 변수를 취급하는 기법이 요구된다. 상변화를 수반하는 이동경계문제는 물의 결빙금속의 열처리, 용접, 고체연료의 연소 등에서 많이 접하게 되나 전문적인 프로그램이 없으므로(저자가 조사한 바에 의하면) 온 도분포를 요구하는 문제에서는 이의 선결이 요망되고 있다. 특히 구조해석문제에서 시간에 따라 온도조건이 변화는 경우가 많아 온도분포에 대해 따로 계산하고 그 후 구조해석을 하는 방법이 있으나, 이는 상변화와 같은 물성의 큰 변화가 없는 경우에만 가능하다. 따라서 상변화가 있는 문제에서 열탄성(thermo-elasticity)이나 열탄소성(thermoelasto-plasticity)해석을 하기 위해서는 이동경계와 구조해석을 동시에 하여야 한다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.43-46
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• 2009

열탄성 부영역, 열탄점소성/손상 부영역, 공유면, 접촉 공유면에 기반을 둔 영역/경계 분할법을 적용하여 재료 비선형성을 갖는 열탄점소성 손상 문제와 경계 비선형성을 갖는 접촉 문제의 효율적인 해석을 제안하였다. 영역 및 경계 분할에 관련된 공유면 및 접촉 공유면에서의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 간단한 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 소수의 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬들에 국한된다. 따라서 적절한 해석 알고리듬을 구성하면 대폭적인 효율성 향상이 가능하게 된다. 대변형과 같은 기하학적 비선형성은 고려하지 않았으며, 간단한 수치 실험을 통해서 열탄점소성 손상 및 접촉 해석의 효율성에 관련된 기본적인 특성을 분석하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.2
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• pp.127-136
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• 2007

In this paper, the equations of the scaled boundary finite element method are derived for non-homogeneous half plane and analyzed numerically In the scaled boundary finite element method, partial differential equations are weaken in the circumferential direction by approximation scheme such as the finite element method, and the radial direction of equations remain in analytical form. The scaled boundary equations of non-homogeneous half plane, its elastic modulus varies as power function, are newly derived by the virtual work theory. It is shown that the governing equation of this problem is the Euler-Cauchy equation, therefore, the logarithm mode used in the half plane problem is not valid in this problem. Two numerical examples are analysed for the verification and the feasibility.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.1 no.2
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• pp.79-84
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• 1991

A variational approach employing localized functional is presented to solve alternating magnetic field problems with open boundary. The functional used in the approach consists of the domain integral of finite element region only and the boundary integral of the interfacial boundary between the finite and infinite element regions. The boundary integral is obtained by transforming the infinite domain integral for the infinite element region into the interfacial boundary integral. The proposed algorithm is then applied to a simple two-dimensional problem where the analytic solutions are available. It is shown that the algorithm makes it possible to yield good agreements between the numerical and analytic solutions. and that it requires less computer storage memory and computation time than the conventional finite element method due to the reduction of the computing region.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.72-75
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• 2010

본 논문에서는 열탄점소성 손상과 접촉 문제의 효율적인 해석을 위하여 적응성 영역/경계 분할법을 제안하였다. 적응성 영역/경계 분할법은 시간 증분 또는 반복 기법 단계에서 열탄점소성 손상과 같은 재료 비선형성을 감안하여 부영역을 재설정하며, 접촉에 따른 경계 비선형성은 경계면을 통하여 부영역으로부터 독립적으로 분할한다. 분할된 각각의 부영역과 경계면을 기준으로 유한요소 정식화를 수행하며, 공유면 및 접촉 공유면의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 일부 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬에 국한된다. 수치 실험을 통하여 적응성 해석 알고리듬의 기본적인 특성과 효율성 향상에 대하여 분석하였다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.20 no.4
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• pp.29-38
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• 2004

A finite element nonlinear stress-deformation model with multi-interface element is applied to the stability analysis of waste landfill slope. Strength parameters of waste and geosynthetic materials are obtained from the triaxial test of waste and the direct shear test of geosynthetics, respectively. The landfill models used for the numerical models are fit to regulations of the Korean waste management law. The results of the strength tests showed linear behavior for the waste and nonlinear behavior for the eosynthectic materials. The stability analysis with multi-interface element for the geosynthetic materials in the liner system showed large shear stress and slippage at the boundary of the foundation and the slope of the waste fill. This analysis verified the necessity of multi-interface analysis for waste landfills with composite liners.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.10a
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• pp.55-59
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• 2004

유한요소법을 이용하여 전자장을 해석할 경우 전류원이 전 영역에 비해 극히 작은 영역이면, 요소분할 과정에서 소스부분을 세분하여야 하므로 결국 미지수의 증가를 가져오게 된다. 또한, 선전류 문제의 경우 2차원 유한 요소 해석이 용이하지 않다. 이를 보안하기 위해 본 논문에서는 소스가 선전류이고 관심 영역이 선전류원으로부터 떨어져 있는 경우, 소스 영역은 해석해를 적용하여 유한요소법과 결합하는 방법을 제시하였다. 해석적인 해는 원통좌표계에서 반정에 대한 멱함수와 회전각도에 대한 삼각함수의 곱의 형태로 표현된다. 이때 두 종류의 적분 상수가 있는데, 이는 경계상의 포텐셜값과 유한요소법의 경계 적분항을 푸리에급수로 전개한 계수로 표현된다. 제안한 알고리즘의 검증을 위하여 해석해가 존재하는 모델을 설정하여 해석적인 방법, 기존의 유한요소 법 및 결합 방법에 의한 해를 비교 검증하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.8 no.3
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• pp.91-102
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• 1995

For the wave propagation problems, the influence of time-dependent dynamic behavior must be accounted in the analysis. In this study, the dynamic analysis method which combines finite elements and boundary elements is developed for the wave propagation problem modelling the infinity of medium through 3-D boundary elements and underground structure through degenerated finite shell elements. Performing dynamic analysis of underground tunnels by the proposed coupling method of boundary and finite elements, it is found that the change of the stiffness of structures has a good effect on the response. It is also found that the consideration of the repeating effect due to moving traffic loads which is difficult with existing 2-D dynamic analysis can be possible with the 3-D analysis in time domain.