본 연구는 적응적 요소망을 사용한 유한요소법으로 해석된 2차원 문제를 전산을 활용한 구조공학 교육의 중요한 부분으로 활용하는 대요를 제시한다. 적응적 요소망 형성방법에서는 비교적 간단한 요소의 대표 변형률 값을 사용하였고 유한요소법으로는 광범위하게 활용되고 있는 변위법을 사용하였다. 적용한 예제는 기본 역학의 대표적인 문제인 집중 하중을 받는 캔틸레버보와 중앙에 원형 구멍을 갖은 평판 인장 문제이다. 교육 대요와 예제는 적응적 요소망을 사용한 유한요소법이 전산을 활용한 구조공학 교육에 중요한 부분이 될 수 있는 것을 보여준다.
두개의 케이블요소를 이용한 3차원 케이블망의 정적 비선형 유한요소해석기법을 제시한다. 먼저, 공간 트러스요소와 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)의 접선강도행렬과 질량행렬을 유도하는 과정을 간략히 요약한다. 지점 변위를 일으키고 자중을 받는 케이블망의 초기평형 상태를 결정하기 위하여, Newton-Raphson 반복법에 근거한 하중증분법과 현수케이블요소를 적용하는 경우에 viscous damping을 고려한 dynamic relaxation법을 제시한다. 또한 초기의 정적평형상태를 기준으로 추가하중에 대한 케이블망의 정적 비선형해석을 수행한다. 지점변위와 외력을 받는 케이블 구조에 대하여 비선형해석을 수행하고, 해석결과들을 기존의 문헌의 결과와 비교, 검토하므로써 본 논문에서 제시한 이론 및 해석방법의 타당성을 입증한다.
가입자망 투자비용은 전화망의 접속료를 구성하는 비용 요소 중 가장 중요한 부분이다. 본 논문은 대도시지역의 전화가입자망 구축에 소요되는 투자비용을 추정하고, 이러한 투자비용 산출을 위한 일반적인 비용모델의 개발에 관한 것이다. 서울을 대상지역으로 하여 주요 비용요소들이 정의되었고 선로기술, 지형특성, 가입자 수 등의 연관성이 분석되었다. 연구결과는 다사업자 환경에서 접속료 추정을 위한 비용모델 설계에 활용될 수 있다.
2차원 불연속 절리 모델 (Discrete Fracture Model)을 사용하여 절리망 내에서 지하수 흐름을 시뮬레이션하였다. 불연속 절리 모델에서는 지하수가 오직 절리망을 통해서 흐른다고 가정한다. 이와 같은 분석은 결정질암 같이 지질 매체의 투수율이 매우 낮은 경우에 유용하다. 하지만 불연속 절리망을 완벽하게 구현하는 것이 불가능하므로, 이에 접근하는 방법으로 확률 통계적 모델이 제안되었다. 확률-통계적 모텔은 특성인자(밀도, 방향, 길이, 틈새두께 등)가 특별한 분포 유형을 갖는다고 가정한다. 확률-통계적 모델은 가정된 분포를 따르도록 특성인자를 생성한다. 이 후 본 모델을 통해 분석된 몇몇 특성인자를 가지고 절리망을 생성한다. 절리망을 생성한 이 후 지하수의 유통을 계산하기 위해 유한요소법을 적용하였다. 이 때 일차원 선요소가 유한요소망의 주요 요소이다. 시뮬레이션 결과는 절리망 내의 주요 흐름 경로를 통해 보여진다. 절리망 내의 지하수 속도를 비교하여 주요 흐름 경로를 찾아낸다. 본 연구에서 개발된 모델은 절리망 내의 지하수 흐름에 특성인자들이 미치는 영향을 평가할 수 있는 방법을 제공한다. 이를 위하여 30번의 생성을 하는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해서 여러 특성 인자들이 지하수 흐름에 미치는 영향을 평가하였다.
이 논문에서는 반무한 고체영역의 표면에서 측정한 변위응답의 시간이력으로부터 유한요소망 연속기법을 이용해 탄성파 속도의 공간적 분포를 추정하는 역해석 문제를 소개한다. 반무한 영역에서의 역해석을 위해서는 해석 대상이 되는 유한영역의 경계에서 파동의 반사가 일어나지 않도록 하는 것이 중요하다. 이를 위해 유한영역의 경계면에 perfectly-matchedlayers(PMLs)라는 수치적 파동흡수층을 도입하였고, PML을 경계로 하는 유한영역에서 역해석 문제를 정의하였다. 이 문제를 탄성파동방정식을 구속조건으로 하는 최적화 문제로 표현하였으며, 라그랑주 승수법에 기초한 비구속 최적화 기법에 의해 탄성파속도의 최적 분포를 결정하였다. 해의 정확도와 수렴성을 높이기 위해 유한요소망 연속기법을 도입하여 점진적으로 밀도가 증가하는 유한요소망에 대해 연속적으로 역해석을 수행하였다. 1차원 예제들을 통해 유한요소망 연속기법을 이용한 역해석으로부터 탄성파속도의 분포를 정확히 추정할 수 있음을 확인하였으며, 측정 응답에 노이즈가 존재하는 경우에도 제안한 역해석 기법은 목표 탄성파속도 분포에 근사한 결과를 도출하였다.
Ad-hoc 무선망은 고정된 유선망을 가지지 않고 이동 노드들로만 구성된 망이다. 여러 가지 이동 노드에 대한 이동 제약이 없고, 유선망이나 기지국 같은 기반 구조를 필요를 하지 않기 때문에 여러 환경에 적용이 가능하다. 그러나 라우터들 사이의 이동성과 다른 연결 요소들의 가변적인 요소는 잠재적으로 속도감 있고 예측 불가능하게 변하는 망을 가져올 수 있다. 이에 따른 패킷의 손실이 무선 네트워크에서 자주 발생하게 된다. 최근 몇 년 동안 Ad-hoc망에서 사용되는 라우팅 프로토콜의 각각에 대한 성능을 분석하는 연구가 있었지만, Ad-hoc 무선망에서 특정한 프로토콜의 TCP 버전별 비교 분석에 대한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 무선 네트워크가 가지는 단점을 보완하고 트래픽 성능을 향상시키기 위한 한 방편으로, Ad-hoc 라우팅 알고리즘인 DSR 프로토콜을 이용하여 TCP Tahoe, Sack, Reno 버전별로 토폴로지의 크기의 변화와 이동 노드의 이동 속도의 변화에 따라 트래픽의 성능을 모의 실험하여 비교 분석하였다.
지식정보사회에 있어 국가의 경쟁력은 유용한 지식과 정보가 얼마나 효율적이고 효과적으로 유통될 수 있는가에 따라 결정된다. 이에 정부는 제2차 국가GIS구축 기본계획을 수립하고 '지리정보의 전 국민 인터넷 유통 및 활용'을 목표로 국가지리정보유통망을 구축하고 있다. 그러나 각 부처별로 생산 구축한 지리정보를 유통하고자 하는 노력들이 동시에 진행되고 있어 다양한 경로로 여러 유통망에 접근해야 하는 문제가 제기되었다. 그러나 모든 시스템의 특성 및 환경에 부합하는 일원화된 연계방안을 제시하는 것은 어려운 일이다. 따라서 본 연구에서는 국가지리정보유통망과의 연계를 위해 고려해야 하는 사항이 무엇인지 연계 요소를 도출하고, 각 연계 요소별로 유형화한 연계방안을 제시하여 국가지리정보유통망과의 연계에 필요한 기준을 마련하였다.
심층신경망 기반 하이브리드 유한요소해석을 위한 조인트 모델 방법 구축을 소개한다. 트렉터의 앞차축에서 다양한 체결 조건에 의해 유발되는 복잡한 거동 상태를 가지는 볼트와 베어링의 재료 모델을 심층신경망으로 대체했다. 볼트는 6자유도를 갖는 1차원 티모센코 빔 요소를 이용했고, 베어링은 3차원 솔리드 요소를 이용했다. 다양한 하중 조건을 바탕으로 유한요소해석을 한 뒤, 모든 요소에서 응력-변형률 데이터를 추출하고 텐서플로를 이용하여 학습시켰다. 신경망 기반 유한요소해석을 할 때 추출된 데이터를 바탕으로 학습된 심층신경망은 ABAQUS 서브루틴 안에 포함되어 현재 해석 증분의 응력을 예측하고 접선강도행렬을 계산할 수 있게 했다. 학습된 심층신경망 조인트 모델의 일반화 성능은 훈련에 사용되지 않은 새로운 하중 조건에서 해석하여 검증하였다. 최종적으로 이 방법을 이용하여 심층신경망 기반 앞차축 해석을 진행하고 응력장 분포를 검증했다. 또한, 실제 트렉터의 3점 굽힘 실험 결과와 비교하여 심층신경망 기반 해석의 타당성을 검토했다.
3차원 구조물이 형상모델링과 유한요소망 자료의 생성을 위한 복합곡면모델링시스템의 기본적인 논리체계를 제안한다. 본 모델러는 경계표현방식을 바탕으로 곡선망모델과 곡면모델의 이중적인 계층적 구조로 이루어져 형상의 생성과 수정시 그 작업과 자료처리를 간편하고 신속하게 수행한다. 곡선망모델의 모델링요소로서 새로운 개념의 모델링곡선을 정의하며, 모든 곡선분절의 표현은 호길이매개변수를 사용한다. 이는 초유한사상 또는 쿤즈 패취에 의한 곡면모델링시 다중연결 곡면의 정의를 가능하게 하고, 내부 격자망의 적합성을 유지할 수 있는 근거가 된다. 생성된 곡면은 곡면모델의 논리체계에 의해 자동적으로 꼭지점, 모서리와 패취의 위상학적 요소로 표현되어 내부자료로 저장된다. 모든 작업은 컴퓨터 그래픽스를 이용한 대화식 방식으로 수행된다. 유한요소망의 자동생성과 시스템의 운용에 관한 사항은 계속될 논문에서 다룬다.
An efficient approach to the automatic construction of effective quadrilateral finite element meshes for two-dimensional analysis is presented. The procedure is composed of, firstly, an initial mesh generation and, secondly, an h-version of adaptive refinement based on error analysis. As for an initial mesh generation scheme, a modified looping algorithm has been employed. For the adaptive refinement process, an error indicator obtained by computing the residual error of the equilibrium equations in the energy norm with a relaxation factor has been employed. Examples of mesh generation and self-adaptive mesh improvements are given. These example solutions demonstrate that an effective mesh for a given error tolerance can be obtained in a few steps of the analysis processes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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