• 제목/요약/키워드: 시간 유한요소법

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추계론적 유한 요소법을 이용한 동하중을 받는 비선형 구조물의 안전성 평가 (Nonlinear Structural Safety Assessment under Dynamic Excitation Using SFEM)

  • Huh, Jungwon
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.373-384
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    • 2000
  • 단기 동 하중(특히 지진하중)을 받는 비선형 강 프레임 구조물의 안전성을 평가하기 위하여 추계론적 유한요소 개념에 근거한 비선형 시간영역 신뢰성 해석 기법을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 유한요소 공식화가 응답 표면법, 1차 신뢰성 방법, 그리고 반복 선형보간 기법의 개념들과 결합되어 지는데, 이것이 추계론적 유한요소 개념으로 귀결된다. 실제 지진하중의 시간이력이 구조물의 진동을 위해 사용되므로 사실적인 하중조건의 재현이 가능하다. 가상 응력에 기초한 유한요소 기법이 본 알고리즘의 효율성을 증대하기 위해 사용된다. 본 알고리즘은 지진하중 또는 임의의 단기 동적하중을 받는 유한요소 기법으로 표현되는 어떠한 선형 및 비선형 구조물과 관련된 위험도를 평가할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 수치예제를 통하여 알고리즘을 설명하였으며, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 사용하여 본 알고리즘을 검증하였다.

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열전도 방정식의 시간 불연속 유한요소법 적용 (An Application of Time Discontinuous Finite Element Method for Heat Conduction Problems)

  • 김치경
    • 한국안전학회지
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    • 제23권3호
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    • pp.87-92
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    • 2008
  • 시간에 불연속성인 유한요소법이 열전도 방정식에 적용하였다. 근사값은 고정된 시간에 공간변수에는 연속이며 그러나 각 시간 구간에서는 시간변수에 불연속을 허용하였다. 이 유한요소법은 지금까지 많이 알려진 재래식 유한요소해석에 보다 해의 수렴속도가 빠르고 해를 쉽게 얻을 수 있으며 지반이 동결된 동상지반과 같이 복잡한 공학문제와 같은 동적 경계치 문제에 쉽게 접근할 수 있었다. 다차원 문제에도 적용이 가능하며 본 연구에서는 일차원, 이차원 열전도 문제에 적용하였다. 결과 치를 해석해와 비교 검토하였다.

유전알고리즘을 이용한 BLDC전동기 영구자석의 코깅 토크 최소화 최적설계 (Optimum Design for Cogging Torque Minimization in BLDC Motor Magnet using Genetic Algorithm)

  • 전문호;김창업;이석원
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.860-862
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    • 2004
  • 본 논문에서는 유전알고리즘과 유한요소법을 이용하여 BLDC 전동기의 코깅 토크를 최소화하기 위한 최적화 설계 방법을 제안하였다. 먼저 유전알고리즘을 이용하여 BLDC 전동기의 설계 변수를 추론하고, 유한요소법으로 코깅 토크를 구하였다. 유전알고리즘과 유한요소법을 사용함으로써 BLDC 전동기의 코깅 토크가 최소화 되는 영구자석의 형상을 전 영역에서 빠른 시간내에 구할 수 있었다.

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외연 Lagrangian 유한요소법 기반의 대규모 유한요소 모델 병렬처리 (Parallel Computing of Large Scale FE Model based on Explicit Lagrangian FEM)

  • 백승훈;김승조;이민형
    • 한국항공우주학회지
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    • 제34권8호
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    • pp.33-40
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    • 2006
  • 비선형 외연 유한요소법에서 유한요소 병렬 처리 방안을 기술하고 코드에 구현하였다. 성능테스트 장비로 자체 구축한 520 개의 CPU를 갖는 리눅스 클러스터 슈퍼컴퓨터를 사용하였다. 대규모 모델 테스트 결과 256 개의 CPU 까지도 거의 이상적인 속도 증가를 보였다. 유한요소 계산시간 대비 통신시간 계산이 전체 성능에 미치는 영향도 검토하였다. 사용 프로세서가 증가할수록 상용코드의 병렬 성능 대비 더 좋은 성능을 보이는 것으로 나타났다.

변화도에 따른 동적문제의 유한요소해석 (The Moving Finite Element Scheme for Time-Dependent Problems with Large Gradients)

  • 김치경;진치섭
    • 콘크리트학회지
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    • 제5권3호
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    • pp.133-141
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    • 1993
  • 탄성체에서 파의 흐름, 층류 그리고 난류에서 전단층과 같은 많은 동적문제들을 유한요소성 또는 차분법으로 해석할 때 자동분할기법이 문제의 해의 정확도를 크게 향상 시켜왔다. 일정한 속도로 움직이는 열원은 그 열원의 내부 그리고 주위에서 높은 변화도를 발생 시킨다. 이렇게 변화도가 심한 부분은 유한요소법으로 해석할 때 적절하고 세밀하게 분할 된 요소만이 만족시런 해를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 공간-시간 영역에서 변화도의 크기에 따라 시간간격이 임의로 조정되는 자동 시간간격 조정법을 발전시켰다.

금속 성형 공정의 준정적 변형 예측을 위한 외연적 시간 적분 유한 요소법의 적용성 연구

  • 유요한;양동열
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1995년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.192-197
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    • 1995
  • 소재의 손실을 최소한 줄이면서 원하는 형상의 제품을 가공하는 가장 기본적인 금속 가공 방법은 금형을 이용하는 금속 성형(metal forming)이다. 본 논문에서는 준정적 금속 성형 문제 해석 에대한 외연적 시간 적분 유한 요소법의 적용성을 평가 하기 위하여 변형모드가 복잡한 박판튜브 (thin-walled tube)의 좌굴문제를 해석하여 변형과정이 이론 및 실험결과와 비교적 잘 일치하는지 살펴보기로 한다. 또한 준정적 금속 성형 문제 해석에 외연적 시간 적분 유한 요소법을 사용할 때 계산 시간을 줄이기 위하여 많이 사용되는 가압속도 조절법(loading velocity control technique) 의 타당성을 평가하기 위하여 박판 튜브와 중실 실린더(solid cylinder)의 변형 속도에 따른 변형 모드의 변화를 비교 관찰하여 기하학적 형상에따른 가압속도 조절법의 적용 가능 여부를 분석하여 보겠다.

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셀기반 평활화 유한요소법에 기반한 위상분야법을 이용한 준취성 및 취성 파괴 시뮬레이션 (Quasi-brittle and Brittle Fracture Simulation Using Phase-field Method based on Cell-based Smoothed Finite Element Method)

  • 이창계;;이정재
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제36권5호
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    • pp.295-305
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    • 2023
  • 본 연구에서는 평활화 유한요소법(Smoothed finite element method)을 도입한 위상분야법(Phase-field method)에 대해 소개하고자 한다. 위상분야법은 최근 균열 개시 및 전파 해석에 많이 사용되는 기법으로 균열 표면을 추적하기 위한 추가적인 처리기법이 필요하지 않는 특징이 있다. 위상분야법에서 복잡한 균열 전파를 포착하기 위해 높은 정확도의 변형률 에너지를 평활화 유한요소법을 도입하여 계산하였다. 평활화 유한요소법은 유한요소를 하위 셀로 나누고 각각의 하위 셀을 평활화 영역으로 재조립하여 변형률 에너지를 계산하게 된다. 또한 해석 시간 단축을 위하여 쿼드트리 요소망을 제안한 기법에 사용하였다. 수치 예제를 통하여 제안한 기법을 참조해 및 유한요소법과 비교하여 검증하였다.

마이크로 스트립에 기초한 불연속 선로의 모델링 및 해석을 위한 유한차분법의 적용 (Applications to the FDTD Technique for Modeling and Characterization of Microstrip Based Discontinuity Structure)

  • Kim, Yoonsuk
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.91-102
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    • 2002
  • 불연속 전송선로를 해석하기 위한 유용한 방법으로서 유한요소법이나 공간도메인법등과 같은 주파수영역 해석법과 선로제작에 기초한 파라미터 측정법등이 사용된다. 시간영역의 유한차분법은 한번의 모의실험을 통해 주파수 의존적인 파라미터값을 구할수있어 불연속선로를 해석하는데 매우 효과적이다. 본 논문에서는 마이크로 스트립에 기초한 몇가지 형태의 2 포트 불연속 회로망 즉, 케스케이된 스텝 불연속 선로와 레이스트렉 지연선 및 단일 스터브 필터에 대한 정확한 모델링과 해석을 위하여 시간영역의 유한차분법의 적용방법이 논의된다. 2 포트 회로망으로 구성된 평면형 마이크로 스트립 불연속선로를 해석하기 위하여 일반적으로 분산 파라미터에 기초한 해석절차가 사용된다. 주파수 의존적인 분산 파라미터는 시간영역의 유한차분법에 의해 모니터된 입사, 반사 및 투과된 전압으로 부터 고속푸리에 변환을 통해 얻어지고, 또한 그 결과를 공간-스펙트랄 방법 및 모멘트 방법의 결과와 비교함으로써 시간영역의 유한차분법이 다양한 형태의 불연속 선로에 성공적으로 적용됨을 볼 수 있다.

주조 해석을 위한 3차원 상변화 유한 요소 해석 프로그램 개발

  • 하성규;조성수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 1997년도 제8회 학술강연회논문집
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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.

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일반화 경사처짐법에 의한 선체의 횡강도 해석 (Structural Analysis of Ship Structures by Generalized Slope Deflection Method)

  • 장창두;나승수
    • 대한조선학회논문집
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    • 제33권2호
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    • pp.65-74
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    • 1996
  • 선체의 횡강도 해석을 하기 위해서는 유한요소법 등을 이용하는 것이 일반적이지만 설계 관점에서 볼 때 기존의 유한요소법을 이용하는 경우 작업 시간 및 계산 시간이 대단히 많이 소요되고 있는 실정이다. 따라서, 다양한 반복 설계 및 최적 설계를 수행하기 위해서는 막대한 계산 시간이 소요되는 유한요소법보다는 계산 시간이 빠르며 정도도 좋은 새로운 횡강도 해석 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 이를 위해 우선 일차적으로 횡강도 해석 측면에서 기 개발한 일반화 경사처짐법 및 신 등가 곡선보 이론의 유용성을 확인하고자 유조선의 횡강도 해석을 수행하였으며, 기존의 방법과 계산 시간 및 정도를 비교하여 그 우수성을 입증하였다.

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