전 세계적인 LNG 수요 증가에 따라 LNG 운반선의 대형화 및 극한 환경의 항로 선택이 불가피해지고 있다. 이러한 상황에서 LNG의 슬로싱 현상에 따른 화물창의 구조적 안정성 여부가 큰 이슈거리로 떠오르고 있다. 슬로싱 현상에 의한 구조 안전성을 평가하는 가장 이상적인 방법은 유체 영역과 탱크의 복합적인 상호 작용을 완벽하게 구현하는 것이다. 하지만 과도한 계산 시간과 결과의 정확성이 확보되지 못한 상황에서 LNG 운반선 화물창의 안전성 평가에 적용하기에는 문제가 있다. 많은 연구 단체에서는 불규칙적인 슬로싱 압력 신호를 삼각파 등의 형태로 이상화하여 구조해석에 적용하고 있지만 이 또한 유체의 압축성 및 비선형성을 고려하는데 한계를 드러내고 있다. 본 연구에서는 슬로싱 하중을 받는 구조의 안전성을 평가함에 있어 쌍방향(2-way) FSI(Fluid-Structure Interaction)의 과도한 해석 시간 및 수렴의 어려움을 보안하고 유체의 비선형성을 고려할 수 있는 단 방향(1-way) FSI 기법을 이용하는 절차를 제안하고자 한다.
하악골(mandible)과 같은 3 차원 구조체에 대한 의학적 분석을 위해서는 구조 체 를 분석 가능한 유한 개의 요소로 재구성해야 한다. 3 차원 구조체에 대한 정보 는 2 차원 MRI 횡단면을 통해 얻을 수 있다. 횡단면에서 구조체에 해당하는 부위 를 추출한다. 추출된 부위에 삼각 분할을 적용하여 2 차원 유한 요소를 생성한다. 분할된 2차원 유한 요소들을 공간상에서 서로 매칭(matching)하여 3 차원 유한 요소를 형성할 수 있다. 본 연구에서는 분할된 2 차원 유한 요소들이 지닌 인접 정보 특성을 통해 최적 3 차원 유한 요소를 형성한는 기법을 제안한다. 삼각 분할된 2 차원 유한 요소들이 지닌 인접 정보에 의해 동일 특성을 같는 요소들로 분류한다. 분류된 2 차원 요소 들에 다단계 매칭 알고리즘을 적용하여 최적의 3 차원 하악골 구조체에 대한 다양 한 의학적 정보를 획득할 수 있다.
본 논문은 적응적 메쉬 구조를 이용하여 가상 종이 객체를 실시간에 시뮬레이션 하는 방법을 제안한다. 제안된 기법은 임의의 삼각 메쉬에 적용될 수 있으며, 안정적인 수치 적분과 변형 기반 메쉬 세분화를 이용하여 효율적으로 종이 표면의 주름과 구김을 생성한다. 종이 객체의 구겨짐을 사실적으로 표현하기 위하여 부러지는 스프링을 가진 적응적 메쉬 구조를 사용한다. 적응적 구조가 지속적으로 질점을 삽입 혹은 삭제하기 때문에, 질량과 운동량의 보존이 고려되어야만 사실적인 종이 시뮬레이션이 가능하다. 제안된 기법은 실시간 환경에서 종이와 같이 얇은 쉘 구조의 사실적인 애니메이션을 생성한다.
본 논문에서는 유전 알고리즘을 이용한 광대역 부배열 최적화 설계에 대해 기술하였다. 먼저 무한 주기 구조의 삼각 배열을 이용하여 광대역 복사 소자를 설계하였다. 너치 구조의 복사 소자로 정면 빔 조향 시 능동 반사 계수 -10 dB 이하를 만족하는 최대 및 최소 주파수 비가 약 2:1 정도로 광대역 특성을 가지고 있다. 이러한 광대역 배열 소자 1,100여개로 이루어진 안테나 구조의 부배열 최적화를 위해 유전 알고리즘을 이용하였다. 대조군인 규칙 부배열 안테나 구조와 비교해서 최적화(불규칙) 부배열 안테나 구조의 최대 부엽 준위가 4.5-5.5dB 정도 개선되었음을 확인하였다.
본 논문에서는 MLS기반 유한요소에 대한 개략적인 현재 개발상황과 향후 예상할 수 있는 응용분야에 대한 제안을 하였다. 이동최소제곱근사를 이용하여 형상함수를 생성하는 MLS기반 유한요소는, 요소의 경계에서 기존 유한요소의 성질-크로네커 델타 조건-을 가지면서도 기존 요소가 갖지 못했던 임의의 절점추가가 자유롭다는 장점이 있어 다양한 변절점요소로의 개발이 이루어져왔다. 선형 또는 이차형상함수를 갖는 2차원 변절점요소 뿐 아니라, 균열선단과 균열면을 포함하고 있는 2차원 균열요소와 3차원에서의 제한적인 변절점요소 등이 개발되어 다양한 불연속성 문제에 적용 가능함이 입증되었다. 이러한 MLS기반 유한요소는 향후 2차원 변절점 3각요소, 2차원 삼각균열요소, 변절점 쉘요소, 균열 쉘요소, 마칭큐브알고리즘에 적합한 3차원 변절점요소로의 개발이 가능할 것으로 예상되며, 본 논문에서는 3차원 변절점요소를 이용한 복잡한 요소망 생성에 대한 예제로 대퇴골의 요소망 생성을 보였다.
하천의 2차원 흐름, 유사이동 그리고, 오염 확산의 정도를 알아보기 위해 유한 요소법을 이용한 해석 방법이 널리 사용되고 있다. 유한 요소법을 이용할 때 유한 요소망 생성이 필수적이며, 해석 결과에 크게 영향을 주는 변수로 작용하게 된다. 본 연구에서는 복잡한 경계를 가진 하천의 유한 요소망 생성을 위해 대표적인 비구조적 요소망 생성 기법인 Delaunay 삼각화 기법과 흐름의 특성을 잘 나타낼 수 있도록 Transfinite 보간법을 이용한 구조적 요소망 생성 기법을 구현하였다. 그리고, 본 연구에 의해 생성된 유한 요소망의 형질 평가를 통해서 해석 결과에 대한 신뢰성을 높였으며, 요소망 생성 GUI 프로그램을 통하여 요소망에 대한 1차식의 요소와 2차식의 요소간의 변환, 되돌리기, 다시 실행 등의 기능을 지원하여 사용의 편리성을 추가하였다.
드로네이 요소생성기법은 모델링 영역의 모양에 구애받지 않으면서 요소의 크기제어, 재편성, 국지요소생성 등에 있어서 탁월한 기능을 보여주고 있다. 그러나 생성되는 요소가 선형삼각형요소임으로해서 비압축성 또는 대변위거동의 근사나 복잡한 형상의 영역의 기하학적 근사에 한계를 갖고 있다. 이를 보완하기 위해 기제시된 드로네이 요소생성 알고리즘을 바탕으로한 6절점 삼각요소 생성알고리즘을 제시하여 본 기법의 완성도를 높이고 이를 성형문제에 적용해 보였다.
In designing the structure, the stress path is the basic data. But the stress path is not standardized to analysis the structure. So the one-dimensional frame element structure model with the triangle irregular network is used to solve the problem. And the refined evolutionary structural optimization(RESO) used in structural topology optimization is applied to this study. Through this process, the search method of the stress path is advanced and the burden of the calculation. is reduced.
본 논문에서는 원형연단이 단순지지 되어 있을 때 단순과 자유의 방사연단 조건을 갖는 부채꼴형 평판의 휨진동에 대한 엄밀한 해석방법을 제시한다. Ritz방법을 이용하여 수직진동변위를 두가지 적합 함수식으로 가정하였다. 이러한 두가지의 적합 함수식은 (1) 수학적으로 완전한 대수삼각다항함수와, (2) 둔각 모서리에서의 휨모멘트 특이도를 고려하는 모서리함수로 구성되어있다. 본 연구에서는 방사연단의 둔각 모서리를 이루는 부채꼴형 각도의 범위에 따른 엄밀한 진동수 및 수직진동 변위의 전형적인 등고선을 제시하였다.
The purpose of this study is to study the fluid-dynamic and structural characteristics of the conventional greenhouse and to find possible improvement on the current greenhouse. The greenhouse is required to have enough rigidity of the structure while the installation and reinforcement should be as easy as possible. In this study, the structural stability to the snow load was tested through the computational structure analysis based on the building structure standard, and the wind load was computed by computational fluid-structure interaction analysis. The current analysis can be used as a reference data for a new greenhouse and it will be economically viable by reducing installation and maintenance costs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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