• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.275-282
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• 2018

등기하 해석법을 이용한 고유치 해석은 유한요소를 이용한 결과보다 고차 모드에서 더 정확한 결과를 주는 것으로 알려져 있다. 이는 유한요소법이 차수에 상관없이 요소 간에 $C^0$ 연속성을 보이는 것과 다르게 등기하 해석법은 p차 요소에 대해서 $C^{p-1}$의 연속성을 보장하기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 장점을 이용하여 등기하 해석법을 이용하여 모드 기반의 축소 모델을 구성하고 동적 거동 해석을 수행하였다. 축소 모델 구성을 위해 Craig-Bampton(CB) 기법을 적용하였다. 수치 예제를 통해 간단한 봉 요소에 대해 등기하 해석법과 유한요소 해석법을 적용하여 요소의 차수에 따른 고유치 해석 결과를 비교분석하였다. 등기하 해석법에 중첩 노트를 허용하여 요소 간 연속성을 조절하고, 요소 간 연속성이 줄어듦에 따라 고차 모드에서의 수치 오차가 커짐을 확인하였다. 동적 거동 해석을 위한 축소 모델에 높은 차수의 외력이 주어지는 경우 요소간 연속성이 높은 등기하해석법을 사용하면, 해의 정확도를 높일 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.344-349
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• 1995

셀구조물은 선박, 항공기, 우주선 등의 산업분야에 자주 사용되는 중요한 구조요소로서, 이에 대한 연구도 공학적 필요성에 의해 많은 연구가 진행되어 왔다. Maddox등의 Rayleigh-Ritz법, Srinivasan and Bobby의 적분방정식 기법, Petyt의 유한요소법, Irie, Henderson등의 전달매트릭스법, 그 외 Webster, Petyt and Deb Nath, Blevins, Srinivasan and Krishnan등에 의해 여러가지 해석방법의 진동해석이 행해져 왔다. 현재 주로 사용되고 있는 매트릭스 구조해석 및 진동해석 방법으로는 유한요소법과 전달매트릭스법을 들 수 있다. 유한요소법은 범용적인 해석 프로그램의 개발은 수월하지만 대규모의 선형 연립방정식의 해법에 귀착되므로, 기억용량이 큰 대형컴퓨터가 필요하고, 반면 전달매트릭스법은 기억용량이 적은 퍼스널컴퓨터로도 계산수행이 가능하나 고차의 고유진동수를 구할 경우나, 중간에 단단한 경탄성지지가 존재할 경우 등에는 수치계산상의 문제점이 지적되고 있다. 이에 대한 대책으로, 상태변수를 바꾸어 넣은 Riccati방법, 각 절점의 기지의 상태변수를 제거하는 Frontal법, 전달매트릭스와 강성매트릭스를 결합시키는 방법 등이 보고 되고 있다. 이에 자자들은 퍼스널컴퓨터 이용에 적합한 고속, 고정도의 구조해석 및 진동해석 기법으로 전달영향계수법을 제안하여, 원판구조물, 사각판구조물, 원통형 셀구조물 등의 여러가지 형상구조물의 자유진동 해석에 적용해서, 종래의 전달매트릭스법에 비해 계산정도 및 계산속도의 양면에서 매우 우수함을 보고한바 있다. 본 연구에서는 동적영향계수의 축차전달에 그 개념을 두고 있는 전달영향계수법을 좀 더 일반화시키고 체계화시키기 위하여 탄성지지를 갖는 셀구조물에 적용하여 자유진동 해석 알고리즘을 정식화한 후, 간단한 모델에 대한 수치실험을 통해서 전달 영향계수법으로 구한 해를 전달매트릭스법의 결과와 비교.검토하여 본 방법의 유용성을 확인하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제30권1호
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• pp.11-20
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• 2021

최근 수중 무인 체계가 대두됨에 따라 핵심 기반 기술인 장거리 수중통신기술 및 고속 수중채널모델링 기술이 많은 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 고속 수중채널모델링을 수행하기 위한 고속 음파전달모델을 제안하여, 정량적인 성능 분석을 통해 제안 기술의 적용 가능성을 살펴보았다. 수층에서의 파동 전파를 모사하기 위하여 고차 유한 차분 기법을 사용하였으며, 범용 그래픽 프로세서를 이용한 영역 분할 기법을 적용하여 여러 개의 그래픽 프로세서 병렬 처리를 통해 연산 속도를 향상시켰다. 제안한 기법은 반무한 매질에서의 해석해와의 비교 및 파선법에 기반한 VirTEX 모델을 이용한 결과와의 비교를 통해 그 타당성을 검증하였다. 최종적으로 수치예제를 통해 고속 수중채널 모델링 기법의 정량적인 연산 성능을 분석하였다. 개발모델의 연산 성능 향상 정도를 정량적으로 분석한 결과 그래픽 프로세서 수가 증가함에 따라 연산 속도가 선형에 가깝게 빨라지는 것을 확인하였다. 연산 영역의 크기가 2배로 증가할 때와 주파수가 2배로 증가할 때 계산 시간은 각각 2배와 8배로 증가하였다. 본 논문을 통해 제안한 고속 수중채널모델 기술은 해양무인체계의 수중통신기술 개발을 위한 수중통신 채널모델 및 분석 툴로 탑재되어 국방력 강화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.27-36
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• 2023

도파관(waveguide)은 전자기파를 원하는 방향으로 안내하는 전송선로로 의료기기, 레이더 시스템, 위성 통신 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 도파관의 설계 및 최적화를 위해서는 전자기 수치해석(CEM: Computational Electromagnetics)이 필수적이다. 수치해석 기법의 하나인 유한요소법(FEM: Finite Element Method)은 도파관과 같은 닫힌 영역 내부의 전자기 문제를 해결하는데 효율적이며 이를 적용하기 위해서는 계산영역을 한정시키기 위한 경계조건이 필요하다. 본 논문에서는 계산영역 밖으로 나가는 전자파의 반사를 최소화하기 위한 흡수경계조건(ABC: Absorbing Boundary Condition)과 주 모드 뿐만 아니라 고차 모드까지 흡수할 수 있는 도파관 포트 경계조건(WPBC: Waveguide Port Boundary Condition)을 각각 적용하여 2/D 및 3/D 도파관 구조에 대한 전자기 시뮬레이션을 수행하였다. 이후, 대표적인 전자파 상용 소프트웨어인 HFSS와의 결과 비교를 통해 해석의 정확성을 검증하였으며, 시뮬레이션 결과를 통해 WPBC를 적용하면 ABC보다 더 작은 해석 영역으로 구조 해석이 가능하다는 것을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.1494-1498
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• 2007

Impulsive shooting noise is basically complex phenomenon which contains the linear and non-linear characteristics. For those reasons, numerical analysis of impulsive shooting noise has the difficulties in control of the numerical stability and accuracy on the simulation. In this research, Wave-number Extended Finite Volume Scheme (WEFVS) is applied to the numerical analysis of impulsive shooting noise. In the muzzle blast flow simulation, the generation of the precursor wave and the induced vortex ring are observed. Consequently, blast wave. vortex ring interaction and vortex ring. bow shock wave interaction are evaluated on the shooting process using the accurate and stable scheme. The sound generation in the interactions can be explained by the vorticity transport theorem. The shear layer is evolved behind the projectiles due to the jet flow. In these computations, the impulsive shooting noise is generated by the complex interaction with shooting process and is propagated to the far-field boundary. The impulsive shooting noise generation can be observed by the applications of WEFVS and analyzed by the physical phenomena.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.76-86
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• 1998

본 연구에서는 보강재와 구조부재의 내부손실이 진동에너지 흐름에 미치는 영향을 파악하기 위하여 assumed mode method와 모드해석기법을 이용하여 점 가진된 평판과 보강판에 대한 진동인텐시티 해석을 수행하였다. 이때, 중첩모드수에 따른 진동인텐시티 해석 결과의 수렴성과 기진원으로부터 입력되는 파워를 진동인텐시티로 추정할 경우의 정확도에 대해서도 검토하였다. 일련의 수치해석 결과로부터 중첩모드수가 충분할 경우 진동인텐시티를 이용하여 추정한 기진원의 입력파워는 5%이내의 오차를 나타내고, 면외 기진력을 받는 판 구조물의 진동에너지는 전단력 성분에 의해서 지배적으로 전달됨을 확인하였다. 아울러, 구조부재의 내부손실 효과와 보강재의 진동에너지 흐름 차단 효과는 저차 공진주파수에서는 작고, 고차 공진주파수 및 비공진 주파수 영역에서 큼을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제16권5호
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• pp.423-427
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• 2005

본 연구는, 원리적인 다양한 장점에도 불구하고 현실적인 제약으로 인해 실제 설계과정에서 잘 적용되지 않는, 자이델 3차 수차를 간편하게 다룰 수 있는 방안을 제안한다. 먼저 유한 물체거리를 갖는 2 반사경계에 대해 자이델 3차의 구면수차계수를 유도한다. 여기서, 유도된 구면수차계수는 고차의 비선형 방정식으로 표현되는데, 그 구성은 설계변수(물체거리, 주경 및 부경의 곡률, 주경과 부경 사이의 거리)와 유효초점거리로 이루어진다. 해석적으로 표현된 고차의 비선형 구면수차 방정식은 컴퓨터를 이용한 수치기법에 의해 근사적인 제로조건을 만족하도록 풀려진다. 이렇게 구해진 다양한 수치 해들을 주의 깊게 통찰하면 주경과 부경의 곡률 간에 선형성이 존재함을 파악할 수 있다. 즉, 결과적으로 주경과 부경의 곡률들을 선형맞춤(linear fitting)하면 곡률선형방정식이 얻어지는데, 이의 의미는 약간의 대수적인 계산으로 최적화의 초기 입력 데이터를 손쉽게 얻을 수 있는 가능성을 제시한 것이다. 한편, 응용외의 순수 수차론적인 관점에서 본다면, 본 연구의 특징은 유한 물체거리를 갖는 2 반사경계의 주경 및 부경의 곡률들이 구면수차가 거의 제로가 되는 조건 하에서 상호간에 선형 관계가 존재하였다는 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권7호
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• pp.18-25
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• 2005

본 연구에서는 뒷전, 전단류와 초기교란의 상호작용에 의한 불안정파의 생성 기제의 분석과 뒷전 산란현상을 고차의 전산공력음향학을 이용하여 모사하였다. 수치적 알고리즘은 Hybrid 기법에 기초하였으며, Simple Linearized Euler Equation과 Full Linearized Euler Equation의 결과를 비교를 통해 정상류 구배항이 불안정파의 생성에 중요한 역할을 함을 볼 수 있었다. 또한 Full Navier-Stokes Equation을 이용한 결과와 비교함으로써, Full Linearized Euler Equation은 뒷전의 초기 근접장에서 불안정파를 해석하는데 있어서 Full Navier-Stokes Equation 보다 효율적임을 알 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권1호
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• pp.37-43
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• 1996

본 논문에서는 2차원 수조의 임의 지점에서 쇄파를 만드는 실험방법에 대하여 논하였다. 쇄파를 만들기 위해서 임의의 지점에 각 성분의 파정이 모이도록 위상차를 갖는 선형파를 합성하여 조파기를 작동시켰다. 또한 조파판의 운동진폭을 조절하여 다양한 파기울기에 대하여 실험을 수행하였다. 실험 결과 운동진폭이 너무 작은 경우에는 쇄파현상이 일어나지 않았고 불규칙한 파형만이 나타났으며, 최대파고가 H=0.0113g/T$^2$ 이상이어야 쇄파 현상이 나타남을 확인하였다. 쇄파의 모양은 대부분 경우에 spilling 형태였고, 특정한 운동진폭일 때 plunging 형태의 쇄파를 관찰할 수 있었다. 한편 비점성, 비압축성 유체로 가정하여 얻어진 경계적분방정식을 고차경계요소로 이산화하여 수치계산을 수행하였다. 자유표면의 처리를 위해서 Mixed Euler-Lagrangian 기법을 이용하였다 수치결과는 자유표면에서 주파수간의 상호간섭의 영향을 제대로 반영하고 있으며, 실험에서 계측한 파형을 제대로 모사하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.187-195
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• 2024

본 논문에서는 평활화 유한요소법(Smoothed finite element method)을 도입한 응력 기반 구배 탄성론(Gradient elasticity)의 2차원 경계치 문제에 대한 연구를 수행하였다. 구배 탄성론은 기존 탄성론에서는 표현할 수 없는 미소규모의 크기 의존적인 기계적 거동을 설명하기 위해 제안되었다. 구배 탄성체론에서 고차 미분 방정식을 두 개의 2차 미분 방정식으로 분할하는 Ru-Aifantis 이론을 사용하기 때문에 평활화 유한요소법에 적용이 가능하게 된다. 본 연구에서 경계치 문제를 해결하기 위해 평활화 유한 요소 프레임워크에 스태거드 방식(Staggered scheme)을 사용하여 국부 변위장과 비국부 응력장을 평활화 영역 및 요소에서 각각 계산하였다. 구배 탄성에서 중요한 변수인 내부 길이 척도의 영향을 측정하기 위해 일련의 수치 예제를 수행하였다. 수치 해석 결과는 제안한 기법이 내부 길이 척도에 따라 균열 선단과 전위 선에 나타나는 응력 집중을 완화할 수 있음을 보여준다.