• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.13 no.2
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• pp.217-224
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• 2002

One of the dominant aspects governing the accuracy of the FDTD method is the size of the spatial increment used in the model. The effect of having reduced cell size is to increase the computational time and memory requirements. To overcome these problems, sub-gridding technique can be used. This implies that the application of a sub-grid cell would provide improved accuracy without increasing the run time and computer resources considerably. In this paper, we describe the three dimensional sub-gridding technique that is applied to model only the fine structure region of interest. The detailed solution procedure is described and some test geometries were solved by both uniform grid and sub-grid models to validate the suggested approach. While keeping the accuracy, the computational time becomes 6 times faster and the memory requirement is reduced by a factor of 2.5 comparing to the conventional FDTD approach.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.14 no.3
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• pp.11-22
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• 2010

An analysis method is proposed for the transient linear or nonlinear analysis of dynamic interactions between a flexible dam body and reservoir impounding compressible water under earthquake loadings. The coupled dam-reservoir system consists of three substructures: (1) a dam body with linear or nonlinear behavior; (2) a semi-infinite fluid region with constant depth; and (3) an irregular fluid region between the dam body and far field. The dam body is modeled with linear and/or nonlinear finite elements. The far field is formulated as a displacement-based transmitting boundary in the frequency domain that can radiate energy into infinity. Then the transmitting boundary is transformed for the direct coupling in the time domain. The near field region is modeled as a compressible fluid contained between two substructures. The developed method is verified and applied to various earthquake response analyses of dam-reservoir systems. Also, the method is applied to a nonlinear analysis of a concrete gravity dam. The results show the location and severity of damage demonstrating the applicability to the seismic evaluation of existing and new dams.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1997.04a
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• pp.147-159
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• 1997

본 연구에서는 상변화 영역에서 열평형 방정식을 별도로 수식화하지 않고도 잠열의 영향을 고려할 수 있으며, 고상과 액상 그리고 2상 영역에서 동일한 형태의 방정식을 사용할 수 있는 엔탈피법을 이용하였다. 상변화 문제의 엔탈피법을 이용한 유한요소해석을 위하여 8개의 절점을 가지며, 각 절점에서 1개의 자유도를 가지는 3차원 육면체 요소가 개발되었다. 해법의 타당성과 해의 정확도를 검증하기 위하여 엄밀해가 존재하는 상변화 문제를 유한요소법으로 해석하고 그 결과를 비교 검토하였다. 연구 결과, 엔탈피법에 의한 유한요소해는 상변화 영역이 하나의 특정 온도인 경우는 물론 온도 구간으로 나타나는 경우에도 시간 증분과 요소수에 크게 영향을 받지 않고 안정된 해가 됨을 알 수 있었다. 검증된 요소를 이용하여 3차원 상변화 문제에 적용하여 해를 나타내었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.5
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• pp.1084-1094
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• 1993

An efficient method for determining forced responses of a general linear structural system in time domain using subtructure modes and Lagrange multipliers is presented. Compared with the conventional mode synthesis methods, the suggested method does not construct the equations of motion of the combined whole structure and thus the modal parameters of the whole structure are not required. Only modal parameters of each substructure and geometric compatibility conditions are needed. Both the loaded interface free-free modes and free interface modes can be employed as the modal bases of each substructure. Recurrence discrete-time state equations based upon state transition matrix are formulated for the transient analysis of a parameter-changing system. It is shown form numerical examples that the suggested method is very accurate and efficient to calculate transient responses compares with the direct numerical integration method.

• The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.6 no.4
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• pp.11-19
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• 1995

In this paper, the Finite Difference Time Domain (FDTD) method is used to analyse the characteristics of the coaxial line transmission coefficent, shielding effectiveness, and compared to results of the moment method. The excitation mode of the Gaussian pulse is assumed to be a TEM-mode instead of the TE or TM-mode and in order to eliminate the reflected wave with in short length of the line. Calculated value of shielding effectiveness of the coaxial line by the FDTD are in good agreement with the results of the moment method.

• 전기의세계
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• v.39 no.3
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• pp.47-54
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• 1990

유한요소법과 경계요소법의 합성으로 전자계 해석을 하는 기법은 각 방법의 장점을 수용하여 경계가 없는 무한영역의 전자장을 분석하는 기법으로서 어떤 복잡하고 어려운 기하학적 구조의 문제도, 비선형이나 비균질성 재질의 문제도 쉽게 formulation이 가능하여 용이하게 해석할 수 있지만 전체 System matrix방정식이 비대칭이며 부분적인 full matrix를 형성하여 계산시간이 길어 진다는 단점도 있다. 적용예에서 보여 준 것과 같이 합성요소법은 그 해가 실제에 근사한 값을 가질수 있다고 생각되며, 계산시간을 단축시키기 위하여 직접법이나 반복법을 사용한 새로운 해법들이 도입되고 있다. 최근에는 system전체 node의 순서를 고려한 NDRA(Nested Dissection Reordering Algorithm)이 도입되고 있고, System matrix자체를 유한 요소법의 형태로 유지시키며 풀수 있는 방법으로 알려진 Absorbin 경계조건을 사용하여 전자파에 대한 해석을 하고 있다. 유한 및 경계요소 합성법은 초고압 옥외용 전력기기의 전자장 해석과 설계, 레이다나 안테나 등의 전자파 해석문제, 초전도 응용, 전력기기의 전자장해석과 설계, 우주공간에서의 전력전송문제 등을 쉽게 model화하여 적용할 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.1
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• pp.23-28
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• 2010

Reliable dynamic analysis is essential in order to properly maintain structures so that structural hazards may be minimized. The finite element method (FEM) is proven to be an affective approximate method of structural analysis if proper element types and meshes are chosen. When the method is applied to dynamics analyzed in time domain, the meshes may need to be modified at each time step. As many meshes need to be generated, adaptive mesh generation schemes have become an important part in complex time domain dynamic finite element analyses of structures. In this paper, an adaptive mesh generation scheme for dynamic finite element analyses of structures is described. The concept of representative strain value is used for error estimates and the refinements of meshes use combinations of the h-method (node movement) and the r-method (element division). The validity of the scheme is shown through a cantilever beam example under a concentrated load with varying values. The example shows reasonable accuracy and efficient computing time. Furthermore, the study shows the potential for the scheme's effective use in complex structural dynamic problems such as those under seismic or erratic wind loads.

• 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.

• Computational Structural Engineering
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• v.8 no.3
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• pp.11-21
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• 1995

3차원 대규모 지하구조물의 동적응답을 결정하기 위한 일반적인 수치해석이 제안되었다. 지반과 구조물을 해석하기 위하여 Laplace 변환을 적용한 경계요소법을 설명하였고, 지반-구조물계에 작용하는 외부 동적하중과 지진파를 고려할 수 있도록 공식화하였다. 동적교란이 전파되는 경우에 시간영역의 응답을 얻기 위하여는 구해진 변화된 해를 수치적인 Laplce 역변환을 수행하여야 하지만 동적교란이 조화적인 경우에는 응답이 주파수 영역으로부터 직접 얻어지며, 역변환이 필요하지 않다. 이 방법의 특징은 높은 정확도와 효율성이며, 지반-구조물계에 대하여 초기조건 및 점탄성 재료의 거동을 쉽게 고려할 수 있다는 것이다. 그러므로 이 방법은 다양한 지하구조물의 동적거동과 지진에 대한 취약함을 연구하기 위한 적절한 도구로 사용되어 질 수 있다.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.19 no.8
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• pp.1595-1611
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• 1994

In this paper, the numerical wave propagation properties of the finite difference-time domain(FD-TD) method is investigated as a discrete model describing electromagnetic(EM) wave propagation phenomena. The leap-frog approximation of Maxwell's curl equations in time-space simulates EM wave propagation in terms of the numerical characteristic and the domain of dependence. A geometrical interpretation of the FD-TD numerical procedure is presented. The numerical dispersion error due to the leap-frog approximation and its dependence on the stability factor are illustrated. The FD-TD method using the leap-frog approximation is inherently a descriptive model. Thus, not only any physical picture about EM wave propagation phenomena can be drawn through this model, but also physical or engineering parameters in the frequency domain can be extracted from descriptive results. E-plane filter characteristics in the WR-28 rectangular waveguide and reflection property of an inductive iris in the WR-90 rectangluar waveguide extracted from simulation of the FD-TD model is included.