• Title/Summary/Keyword: 고차방정식

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Isogeometric Analysis of FGM Plates in Combination with Higher-order Shear Deformation Theory (등기하해석에 의한 기능경사복합재 판의 역학적 거동 예측)

  • Jeon, Juntai
    • Journal of the Society of Disaster Information
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    • v.16 no.4
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    • pp.832-841
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    • 2020
  • Purpose: This study attempts at analyzing mechanical response of functionally graded material (FGM) plates in bending. An accurate and effective numerical approach based on isogeometric analysis (IGA) combined with higher-order shear deformation plate theory to predict the nonlinear flexural behavior is developed. Method: A higher-order shear deformation theory(HSDT) which accounts for the geometric nonlinearity in the von Karman sense is presented and used to derive the equilibrium and governing equations for FGM plate in bending. The nonlinear equations are solved by the modified Newton-Raphson iterative technique. Result: The volume fraction, plate length-to-thickness ratio and boundary condition have signifiant effects on the nonlinear flexural behavior of FGM plates. Conclusion: The proposed IGA method can be used as an accurate and effective numerical tool for analyzing the mechanical responses of FGM plates in flexure.

Isogeometric Analysis of FG-CNTRC Plate in Bending based on Higher-order Shear Deformation Theory (탄소 나노튜브 보강 기능경사복합재 판의 등기하 거동 해석)

  • Jeon, Juntai
    • Journal of the Society of Disaster Information
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    • v.17 no.4
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    • pp.839-847
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    • 2021
  • Purpose: This study investigates mechanical behavior of functionally graded (FG) carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) plate in flexure. Isogeometric analysis (IGA) method coupled with shear deformable theory of higher-order (HSDT) to analyze the nonlinear bending response is presented. Method: Shear deformable plate theory into which a polynomial shear shape function and the von Karman type geometric nonlinearity are incorporated is used to derive the nonlinear equations of equilibrium for FG-CNTRC plate in bending. The modified Newton-Raphson iteration is adopted to solve the system equations. Result: The dispersion pattern of carbon nanotubes, plate geometric parameter and boundary condition have significant effects on the nonlinear flexural behavior of FG-CNTRC plate. Conclusion: The proposed IGA method coupled with the HSDT can successfully predict the flexural behavior of FG-CNTRC plate.

A Study on the Selective Use of Higher Order Elements (고차 요소의 선택적 사용에 대한 연구)

  • Kim, Jin-Whan
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.13 no.4 s.35
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    • pp.1-9
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    • 1999
  • 일차원 및 이차원의 단순한 문제에 대하여 계층 요소를 사용한 혼합 차수 유한 요소해의 정확성 및 수렴성을 조사하였다. 이러한 작업은 임의의 차수를 가진 블록들을 조합하여 요소를 구성함으로서 이루어질 수 있다. 블록간의 연결성이 유지될 수 있는 블록의 구성과 요소 생성에 대하여는 코드개발과 관련하여 설명하고 있으며, 서로 다른 차수를 가진 인접 블록간의 해의 연속성에 대하여는 계층 요소의 구성과 관련하여 서술되었다. 수치적 결과는 블록의 차수를 잘 선택함으로서 유한 요소해의 수렴성과 정확성을 증가시킬 수 있음을 보여주고 있으며, 고차 요소 영역을 너무 많이 할당하여 선형 요소의 영역이 너무 적을 경우에는 경계 조건에 따라 오차가 내부로 전파됨을 보여준다. 또한 세분화된 요소에 대한 고차 보간의 경우, 해의 수렴성이 저해될 수 있음이 발견되었다.

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Variational Calculations for Higher Order Mode Cut-off Frequencies of Symmetrical Striplines by the Conformal Mapping (등각사상에 의한 대칭 스트립 전송선의 고차모드 차단주파수의 변분적 계산)

  • 양현규;이상설
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.13 no.2
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    • pp.170-175
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    • 2002
  • The cut-off frequencies of higher order modes in a symmetrical stripline are calculated using the variational finite element method combined with the conformal mapping. The conformal mapping is used to Improve the modeling of the infinite transverse extents of a stripline. And then the finite element method is employed to solve the variational equation in the transformed finite region. Comparisons with numerical results found in the literature validate the presented method.

램제트 엔진 흡입구 유동 및 연소유동 해석

  • 김성돈;정인석;윤영빈;최정열
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1999.10a
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    • pp.18-18
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    • 1999
  • IRR형태의 액체 램제트 추진기관의 공기 흡입구 유동과 내부 연소 유동을 파악하기 위한 수치적 해석을 수행하였다. 해석은 다원 혼합기체에 대한 압축성 Navier-Stoke 방정식과 공기/Kerosene에 대한 화학 반응을 고려하였으며, 결합된 형태의 k-$\omega$/k-$\varepsilon$ 2 방정식 난류모델을 이용하였다. 기본 유동 해법으로는 고차의 시간 및 공간 정확도를 가지는 근사 Riemann 해법과 LU-SGS 방법을 이용하였다.

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Higher Harmonic Generation by Nonlinear Interaction between Monochromatic Waves and a Horizontal Plate (규칙파와 수평판의 비선형 상호작용에 의한 고차 조화항 발생)

  • Koh, Hyeok-Jun;Cho, Il-Hyoung
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.19 no.5
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    • pp.484-491
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    • 2007
  • Numerical experiments using a numerical wave tank have been performed to verier the nonlinear interaction between monochromatic waves and a submerged horizontal plate. As a model for numerical wave tank, we used a higher-order Boundary Element Method(BEM) based on fully nonlinear potential flow theory and CADMAS-SURF for solving Navier Stokes equations and exact free surface conditions. Both nonlinear models are able to predict the higher harmonic generation in the shallow water region over a submerged horizontal plate. CADMAS-SURF, which involves the viscous effect, can evaluate the higher harmonic generation by flow separation and vortices at the each ends of plate. The comparison of reflection and transmission coefficients with experimental results(Patarapanich and Cheong, 1989) at different lengths and submergence depths of a horizontal plate are presented with a good agreement. It is found that the transfer of energy from the incident fundamental waves to higher harmonics becomes larger as the submergence depth ratio decreases and the length ratio increases.

Application of DGFEM to 1D Boussinesq Equation (일차원 Boussinesq 방정식에 대한 불연속 갤러킨 기법의 적용)

  • Lee, Haegyun;Lee, Namjoo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2016.05a
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    • pp.470-474
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    • 2016
  • Madsen et al. (2002)이 제안한 일차원 고차 Boussinesq 방정식에 대하여 불연속갤러킨 유한요소법(Discontinuous Galerkin Finite Element Method)을 적용하였다. 연속적인 Boussinesq 방정식에서 각 요소경계에 불연속을 허용할 수 있도록 공간차분하고, 시간방향으로 4차 Runge-Kutta 시간적분법, 각 요소사이에는 Lax-Friedrichs 수치흐름률을 사용하였다. 계산영역의 양쪽에 불필요한 파랑의 반사를 억제하도록 흡수층을 설치하였으며, 영역 내부에서 조파할 수 있도록 하였다. Luth et al.(1994)의 수중잠제 실험에 적용하여 관측값과 잘 일치함을 확인하였다.

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Analysis on Gu-il-jip, the mathematical book of Chosun dynasty and its pedagogical applications (조선시대의 산학서 <구일집>의 내용 분석 및 교육적 활용 방안 탐구)

  • 장혜원
    • Journal of Educational Research in Mathematics
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    • v.13 no.4
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    • pp.429-446
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    • 2003
  • Gu-il-jip is a mathematical book of Chosun dynasty in the 18c. It consists of nine chapters including more than 473 problems and their solutions. Analyzing the problems and their solutions, we can appreciate the mathematical researches by the professional mathematicians of Chosun. Especially, it is worth noting the followings: - units for measuring and decimal notations - $\pi$, area of circle, volume of sphere - naming the powers - counting rods - excess and deficit: calculation technique for excess-deficit relations among quantities - rectangular arrays: calculation technique for simultaneous linear equations - 'Thien Yuan' notation: method for representing equations - 'Khai Fang': algorithm for numerical solution of quadratic, cubic and higher equations Based on these analyses, some pedagogical applications are proposed.

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Analysis of the Cylindrical Metamaterial Slab Using the Higher Order-mode Finite Difference Time Domain Method (고차모드 시간영역 유한차분법을 이용한 원통형 메타물질 Slab의 해석)

  • Hong, Ic-Pyo
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.14 no.1
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    • pp.38-44
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    • 2010
  • In this paper, the higher order FDTD(Finite-Difference Time-Domain) method is used to obtain the frequency response characteristics of the cylindrical metamaterial slab. FDTD method is one of strongest electromagnetic numerical method which is widely used to analyze the metamaterial structure because of its simplicity and the dispersive FDTD equation which has the dispersive effective dielectric constant and permeability are derived to analyze the metamaterials. This derived dispersive FDTD equation has no errors in analyzing the dielectric materials but there are some time and frequency errors in case of analyzing the metamaterials. We used the higher order FDTD method to obtain the accurate frequency response of the metamaterials. Comparisons between the dispersive FDTD method and the higher order FDTD method are performed in this paper also. From the results, we concluded that more accurate frequency response for various metamaterials applications can be obtained using the proposed method in this paper.

Numerical Simulations of Dam-Break Flows and Inundation considering Nonhydrostatic Pressure and Dispersive Effects (동수압 및 분산 효과를 고려한 댐붕괴파와 범람 수치모의)

  • Kim, Dae-Hong;Lynett, Patrick
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.213-217
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    • 2010
  • 댐붕괴파 (dam-break flow)나 지진해일에 의해 발생하는 undular bore와 충격파 (shock) 현상을 동수압 및 분산효과를 고려하여 수치모의를 수행하였다. 완전비선형 Boussinesq-type equations 모형을 이용하여, 동수압 및 분산 효과를 고려하였다. 방정식은 4차 정확도의 유한체적법을 이용하여 해석하였고, 시간적으로도 4차정확도의 기법을 이용하여 고차미분항에 대한 수치분산을 억제하였다. 다양한 경우의 1차원과 2차원 공간에서의 수치모의를 수행하고 검증을 수행하였다. 그 결과, 완전비선형 Boussinesq-type equations 모형은 천수방정식 (shallow water equations) 기반의 모형에서 재현이 불가능한 undular bore 등을 재현 하는 등, 전반적으로 천수방정식 기반의 모형 보다 물리적으로도 타당하고 정량적으로도 실험결과와 잘 일치하는 경향을 보였다. 즉, 댐붕괴파나 지진해일 등에 의한 범람 모의에 있어 동수압과 분산 효과의 중요성이 공학적으로도 매우 중요한 고려사항 임이 나타났다.

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