• 제목/요약/키워드: 유한요소모델링

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변위 제어를 통한 터널 쉴드 모델링의 적정 경계조건 제안 (Suggestion on Reasonable Boundary Conditions for Modeling a Tunnel Shield by Displacement Control Method)

  • 김정수;김문겸
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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    • pp.512-515
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    • 2011
  • 터널 해석은 주로 지표침하와 터널 라이닝 내 단면력 산정에 초점이 맞춰지며 이는 시공단계를 고려한 3차원 수치해석 모델을 이용해 결정할 수 있다. 수치해석 시 shield는 응력 제어, shell element로 모델링하는 방법 등으로 모사될 수 있다. 한편 변위 제어를 통한 쉴드 모사는 shield를 적절한 경계조건으로 처리함으로서, 다른 shield 모사 방법에 비해 모델링 작업을 간소화하고 해석의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 변위 제어에 의한 shield 모사를 위한 적정 경계조건을 제안한다. 이를 위해 시공단계가 고려된 유한요소해석을 사용하여, 쉴드 및 굴착면에서의 경계조건 변화와 이에 따른 지표침하 관측 수행하였다. 제안된 shield 변위 제어로부터 얻어진 해석결과를 이론적인 해와 비교함으로서, 제시된 shield 모델링 방법의 적정성과 지반 거동 변화를 평가하고자 한다. 해석 결과는 지반 모델의 지표침하를 기준으로 관찰되었으며, 변위제어에 의한 결과와 요소에 의한 모델링 결과가 유사하게 얻어짐을 보여준다. 또한 변위제어의 쉴드 모사에서 회전 구속보다 변위 구속 조건에 지배적으로 영향을 받음을 확인하였다.

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미시역학적 유한요소 모델을 이용한 다공성 복합재료의 기공 탄성 인자 산출 (Calculation of Poroelastic Parameters of Porous Composites by Using Micromechanical Finite Element Models)

  • 김성준;한수연;신의섭
    • Composites Research
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    • 제25권1호
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    • pp.1-8
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    • 2012
  • 본 논문에서는 다공성 복합재료의 열탄성 거동 예측을 위하여 미시역학적 유한요소 해석을 통해 기공 탄성 인자를 측정하였다. 먼저 기공 압력에 의한 복합재료의 응력 및 변형 상태를 기술하기 위해서 구성 방정식에 기공 탄성 인자를 도입하였다. 기공 탄성 인자의 산출에 필요한 기공 압력에 의한 팽창 변형도와 기공 형성에 따른 균질화 탄성 계수의 저하를 측정하였다. 기공의 형상, 크기, 배열 형태에 따른 이차원 대표 체적 요소의 모델링과 유한요소 해석을 수행하였다. 기공도, 재료 이 방성이 기공 탄성 인자에 미치는 영향과 기공 압력에 따른 변형 에너지 밀도 분포를 살펴보았다. 또한, 측정된 기공 탄성 인자의 유용성을 검토하기 위하여 탄소/페놀릭 복합재료의 열탄성 거동을 예측하였다.

FRP로 전단보강된 철근콘크리트 보의 비선형 해석 (Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Beams Shear-Strengthened with Fiber Reinforced Polymer Composites)

  • 김상우;황현복;이범식;이정윤
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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    • pp.835-838
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    • 2008
  • 이 연구에서는 FRP(fiber reinforced polymer)로 전단보강된 철근콘크리트(RC) 보의 전단거동을 예측하기 위하여 비선형 유한요소해석을 수행한다. FRP로 전단보강된 RC 보의 유한요소해석을 위하여 이 논문에서는 FRP에 대한 모델링 개념을 소개하며, RC 보와 FRP, 그리고 콘크리트와 FRP 사이의부착 특성을 나타낼 수 있는 수치해석기법을 사용한다. 제안된 모델링 기법에 따라, DSFM에 바탕을둔 2차원 비선형 유한요소해석 프로그램인 VecTor2를 이용하여 유한요소해석을 수행한다. 또한 FRP 로 전단보강된 RC 보의 거동에 대한 DSFM의 적용성을 검증하기 위하여 수치해석결과와 실험결과를 상세히 비교한다.

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압전 밴드 갭 구조물의 면내·외 방향 체적 탄성파 전파 특성 해석을 위한 유한요소 모델링 (Finite Element Modeling for the Analysis of In- and Out-of-plane Bulk Elastic Wave Propagation in Piezoelectric Band Gap Structures)

  • 김재은;김윤영
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권8호
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    • pp.957-964
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    • 2011
  • 본 연구에서는 압전 밴드 갭 구조물(포논 결정) 에 대한 체적 탄성파의 전파 특성을 주파수 및 모드 별로 파악하기 위한 유한 요소법의 적용 방안을 제안하였다. 이를 위해 체적 탄성 진행파의 면내 모드 뿐만 아니라 면외 모드를 포함하도록 3 차원 주기 경계 조건을 고려하였다. 특히, 체적 탄성파 모드 간의 비연성 특성을 전기 분극 방향에 따라 유도한 다음, 그 결과를 유한 요소 모델링에 반영하였다. 제안된 방법은 실제 시뮬레이션을 통해 다양한 형태의 압전 밴드 갭 구조물의 파동 특성 분석에 적용될 수 있는 일반적이고 효율적인 방법임을 확인하였다.

전기 집진기의 진동 탈진을 위한 전자기 진동 가진기의 집중매개변수 모델링 및 해석 (Lumped Parameter Modeling and Analysis of Electromagnetic Vibration Exciter for Vibrating Rapper of Electrostatic Precipitator)

  • 김제훈;이정훈;김진호;정상현;한방우
    • 한국자기학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.61-66
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    • 2011
  • 도시철도의 대기 중의 오염 물질을 정화하여 공기 질을 개선하기 위해 사용되는 전기 집집기시스템은 터널 내의 제한된 공간내의 설치문제로 인해 소형화가 매우 중요하다. 따라서, 집진 시스템의 탈진 설비 또한 소형화가 매우 중요한 실정이다. 이를 위해, 고효율 소형 전자기 진동 가진기를 이용한 전기 집진기 탈진 설비가 최근 활발히 연구 중에 있다. 유한요소해석은 전자기 진동 가진기의 설계 및 동적성능을 해석을 위해서 가장 널리 이용되고 있는 방법이지만, 해석 시간이 매우 길고, 특히 최적화를 위한 반복 계산에서 많은 시간을 소비한다. 집중매개변수해석은 짧은 시간에 정확하게 반복 계산을 할 수 있는 장점 때문에 유한 요소해석을 대신하여 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 전기 집진기의 진동 탈진을 위한 전자기 진동 가진기의 집중매개변수 모델링을 생성하고 이를 통해 동적 해석을 수행하였다. 또한, 집중매개 변수 해석 결과를 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하고 두 해석 결과를 비교 분석하였다.

성층권 비행선용 막재료 개발 (Development of Membrane material for Stratospheric Airship)

  • 강왕구;우경식;이한걸;김동민;염찬홍;이인;홍의석
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.221-225
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    • 2005
  • 성층권 비행선 기낭용 막재료를 개발하였다. 성층권 비행선을 구현하기 위한 초경량/고강도의 막재료를 설계 개발하였다. 요구조건을 만족시키기 위하여 벡트란, 테들라 등의 최신 고분자 화합물을 적층한 막재를 개발하였다. 개발된 막재료에 대한 유한요소 미세구조 모델링을 수행하고, 물성치를 예측하였다. 막재료에 대한 물성시험을 수행하였다. 단위 시편에 대한 강도-강성 시험을 수행하였으며, 이를 유한요소 예측치와 비교하였다.

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냉장고 진동 저감을 위한 그로멧의 유한요소모델링 (Finite Element Modeling for rubber grommet to reduce vibration refrigerator)

  • 국정환;;김정선;왕세명;이동현
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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    • pp.947-950
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    • 2007
  • In this study, vibration analysis of a refrigerator was carried out to reduce vibration by considering grommet. When the refrigerator machine room is modeled by finite element method, spring elements are added to constructions of the FEmodel for each component and update. To design the grommet of refrigerator, FEmodel must have vibration characteristics of each components such as baseplate, pipe and compressor it self. The modal analyses are conducted to validate suggested approach when the components of machine room are assembled together. And, in this study, optimal design of grommet is conducted to avoid the resonance at the operating frequency of refrigerator. The experimental and FEM result of suggested design showed good agreement and are presented here.

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유한 요소법을 이용한 마이크로파용 칩 인덕터의 특성 해석 (Characteristic Analysis of Spiral Inductor Using Finite Element Method for RF IC's)

  • 홍성욱;이준호;이세희;박일한
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2003년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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    • pp.276-278
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    • 2003
  • 본 논문에서는 축대칭 유한요소법을 이용하여 고주파에서 사용하는 스파이럴 인덕터를 분석하였다. 스파이럴 인덕터는 고주파 운용시 인덕터 도체에서 발생하는 표피 효과와 근접 효과, 실리콘 기판의 전도성으로 인한 와전류에 의한 저항 손실, 그리고 대류 전류에 의한 기생 용량으로 인덕턴스의 감소와 같은 현상이 발생한다. 이러한 다양한 전자기적 기생 효과들이 실리콘 기판에서 스파이럴 인덕터의 성능을 저하시키게 된다. 그러므로 이러한 점들이 실리콘 기판에서 스파이럴 인덕터를 설계 및 모델링 함에 있어서 동기를 부여해 준다. 그래서 우리는 복잡한 형상에도 적용이 용이한 유한요소법을 이용하여 스파이럴 인덕터를 해석 및 설계하였다.

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마찰특성이 미소절삭기구에 미치는 영향에 관한 연구

  • 황준;남궁석
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1993년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.166-171
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    • 1993
  • 절삭공구에의한 절삭가공은 오늘날 가장 보편화된 가공기술중의 하나이다. 그런데, 최근들어 각종 첨단산업의발전과 함께 초정밀 부품제작이 필수선결 조건으로 부상하고 있으며, 이에대한 해결방안중의 하나로 초정밀가공 기 술로 크게 대두되고 있다. 최근 컴퓨터 기술의 발달에 따라 구조해석분야의 해석방법론의 개발 및 보완에 힘입어 Klemecki(1973)에 의해유한요소법을 이용한 Chip생성기구 해석에 관한 연구가수행되었으며, Stevenson(1983) 등에의해단열조 건하에서 변형률과 온도 상태에서의 Chip형상, 잔류응결-변형율에 대한 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 미소절삭기구를 모델링하고, 절삭인자규명을 중심으로 응력-변형률 해석을 실시함으로써, 미소절삭시의 Chip 생성기구 및 전단면 생성 원리, 공구와 Chip간의 마찰기구의 고찰을 통해기본 Mechanism 이해와 적절한 절삭유한요소모델 제시의 기초자료로 삼고자 한다. 특히 본 보고서에서는 미소 절삭기구의 적정한 Constitutive Deformation Law 마찰계수 등 주요절삭인자변경에 따른 미소절삭기구 해석에 주안점을 두어 연구한 결과를 기술하였다.

영구자석을 갖는 2 코일형 마그네틱 액추에이터의 유한요소 해석 (Finite element analysis of 2 coil type Magnetic Actuator with permanent magnet)

  • 박정홍;서정호;한성진;주수원
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2002년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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    • pp.25-27
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    • 2002
  • 중저압 차단기(Medium Voltage Circuit Breakers)의 최근 개발 동향은 전동 스프링 조작방식에서 마그네틱 액추에이터(Magnetic Actuator) 방식으로 전환되는 추세이다. 마그네틱 액추에이터는 동작 시판과 제어가 용이하고 부품수가 감소하여 신뢰성과 반복성이 뛰어나다.[1] 본 논문에서는 2코일형 마그네틱 액추에이터에 대해서 유한요소 모델링 하였고, 플랜져(plunger)의 이동 거리에 따른 액추에이터의 전자력 변화를 해석하였다. 또한 Time stepping 방식으로 외부 회로와 결합하여 유한요소 과도 해석을 하였다.

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