• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.192-195
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• 2010

본 논문에서는 해상 크레인과 중량물의 동적 거동을 시뮬레이션하기 위해, 유한 요소 정식화(finite element formulation)를 이용하여 해상 크레인의 붐(boom)을 탄성체로 모델링 하였다. 붐은 3차원 탄성 빔(beam) 요소로 가정하고, 각 요소의 변형에 의한 변위는 형상 함수(shape function)과 절점 좌표(nodal coordinate)를 이용하여 정의하였다. 변형 변위를 이용하여 탄성 붐의 강성 행렬(stiffnes matrix)을 유도하고, 탄성 변위를 포함하는 위치 벡터를 이용하여 질량 행렬을 유도한다. 해상 크레인과 중량물로 이루어진 운동 방정식에 탄성 붐을 포함하여 유연 다물체계(flexible multibody system) 운동 방정식을 구성한다. 외력으로는 선박 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘, wire rope의 장력, 중력 그리고 계류력(mooring force)이 고려되었다. 먼저 요소의 개수를 변경하며 탄성 붐의 동적 거동을 시뮬레이션 하여, 유한 요소 정식화를 이용한 모델링의 타당성을 검증하였다. 그리고 해상 크레인과 중량물의 동적 거동 시뮬레이션에 탄성 붐 모델을 적용하였다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.25 no.5
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• pp.384-390
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• 2005

In the numerical analysis of En (eddy current testing) using 3-dimensional FEM (finite element method), MVP (magnetic vector potential) and electric scalar potential are used as variables in conductor region. Three dimensional modeling makes number of unknowns increase, and the degree of freedom of variables also makes number of unknowns increase. Because of this reason, modified UP is used to reduce the number of unknowns. Gauge condition is enforced artificially on existing FEM formulations to insure the uniqueness of MVP. So in this paper the effects of these FEM formulation procedures on ECT are investigated and the appropriate FEM formulation is suggested for accurate ECT simulation.

• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.4
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• pp.69-83
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• 1994

An explicit finite element nonlinear formulation for very large deformations of plane frame structures is developed. The formulation is based on an updated material reference frame and hence a true stress-strain relationship can be directly applied to characterize the properties of material which is subjected to very large deformations. In the formulation, a co-rotational approach is applied to deal with the large rotations but small strain problems. Straight beam element is considered when the strain of an element is large. The element formulation is based on the small deflection beam theory but with the inclusion of the effect of axial force. The element equations are constructed in an element local coordinate system which rotates and translates with the element, and then transformed to the global coordinate system. Several numerical examples are analyzed to validate the presented formulation.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.18 no.4 s.70
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• pp.385-393
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• 2005

This paper established the dynamic model of a flexible Timoshenko beam capable of geometrical nonlinearities subject to large overall motions by using the finite element method. Equations of motion are derived by using Hamilton principle and are formulated in terms of finite elements in which the nonlinear constraint equations are adjoined to the system using Lagrange multipliers. The Newmark direct integration method and the Newton-Raphson iteration are employed here for the numerical study which is to demonstrate the efficiency of the proposed formulation.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.253-265
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• 1998

본 논문에서는 연계논문에서 제시한 비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보 및 직선보 이론을 토대로, 곡선보 요소 및 직선보 요소를 개발하고 이를 이용한 유한요소 정식화 과정을 제시한다. 유한요소 정식화 과정에서는 요소의 변위장을 도심에 대하여 정의한 후, 요소 변위벡터에 관한 3차의 Hermitian 다항식을 형상함수로 사용하고 가우스 적분을 행함으로써 탄성 강도행렬 및 기하학적 강도행렬을 산정하였다. 얻어진 강도행렬을 이용하여 고유치 문제를 계산함으로써 좌굴하중을 계산하였으며 다양한 해석 예제를 통하여 다른 연구자들의 해석 결과와 비교 검토함으로써 본 연구의 타당성과 우수성을 입증하고자 한다.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.187-196
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• 1998

불연속 갤러킨 정식화에 기초를 둔 시간적분법에 대하여 시간을 변수로 한 유한요소적 접근법을 시도하였다. 단일 형상함수와 두 형상함수 정식화에 대해 각각 선형, 이차 형상함수를 적용하여 모두 네 종류의 시간적분법을 유도하였으며, 각 방법에 대하여 시간시텝의 증가에 따른 변위와 속도의 관계를 나타내는 증폭행렬을 계산하였다. 유도된 방법들의 성능을 평가하기 위하여 부하가 갑자기 변화는 진동 문제를 해석하고 변위의 오차를 비교하였다. 네 가지의 방법에 대하여 국부 오차 추정치를 개발하였으며, 오차 추정치의 정확도를 수치예를 이용하여 평가하였다. 단일 형상함수 정식화에서 이차 형상함수를 이용한 오차 추정치가 실제 국부오차를 잘 나타내었으며 유도된 오차 추정치는 시간간격제어 기법에서 시간간격의 크기를 결정하는 척도로 이용 가능하다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.8 no.5
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• pp.51-58
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• 1989

The finite element method is usually formulated by utilizing the variation principle. In this paper, we introduce the approximate equation of finite element from Helmholtz eqation by means of the Galerkin method, which provides the best approximation of those methods known as the method of weighted residuals, and a numerical simulation based of the finite element method is applied to analysing the acoustic modes and the pattern of sound radiation in two and three dimensional sound fields. Beside the numerical calculations, the acoustic modes and the sound pressure level are mesured by scale model experiments. The finite element analysis of the model shows very good agreement with the mesured results.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.13 no.1
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• pp.51-61
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• 2000

This paper discusses the homogenization method to determine effective average elastic constants of a linear structure by considering its microstructure. A detailed description on the homogenization method is given for the linear elastic material and then the finite element approximation is performed for an investigation of elastic properties. An asymptotic expansion is carried out in the cross-section area, or in the unit cell. Two and three lay-up structures made up of individual isotropic constituents are chosen for numerical examples to check discrepancies between results generated by this theoretical development and the conventional approach. Asymptotic characteristics of the process in extracting the stiffness of structure locally formed by spatial repetitions yield underestimated values of stiffness. These discrepancies are detected by the asymptotic corrective term which is ascribed to considerations of microscopic perturbations and proved in the finite element formulation. The asymptotic analysis is the more reasonable in analysing the composite material, rather than the conventional approach to calculate the macroscopic average for elastic properties.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.04a
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• pp.64-66
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• 2005

본 논문에서는 압전체의 타원 운동을 이용한 선형 Micro-Positioning Actuator(MPA)에 대한 설계 및 해석 기법을 제안하였다. 또한 MPA의 해석을 위해 3차원 압전체의 유한요소의 정식화를 통한 유한요소 해석기법의 검증을 수행하였다. 검증된 3차원 유한요소 해석을 이용하여 MPA의 공진 특성 즉 impedance, 모드, 그리고 타원운동 해석을 하였다. 마지막으로 제안된 해석기법을 이용하여 기계 시스템을 고려한 MPA의 최종 설계를 하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.6
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• pp.789-799
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• 2007

In this paper, we propose a stochastic finite element formulation which takes into account the randonmess in the material and geometrical parameters. The formulation is proposed for plate structures, and is based on the weighted integral approach. Contrary to the case of elastic modulus, plate thickness contributes to the stiffness as a third-order function. Furthermore, Poisson's ratio is even more complex since this parameter appears in the constitutive relations in the fraction form. Accordingly, we employ Taylor's expansion to derive decomposed stochastic field functions in ascending order. In order to verify the proposed formulation, the results obtained using the proposed scheme are compared with those in the literature and those of Monte Carlo analysis as well.