• 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.

• 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 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.

• 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.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.28 no.5
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• pp.485-490
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• 2015

This paper presents development of a geometrically nonlinear triangular planar element including rotational degrees of freedom, based on the co-rotational(CR) formulation. The CR formulation is one of the efficient geometrically nonlinear formulations and it is based on the assumptions on small strain and large rotation. In this paper, modified CR formulation is suggested for the developemnt of a triangular planar element. The present development is validated regarding the static and time transient problems. The present results are compared with the results predicted by the previous researchers and those obtained by the existing commercial software.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.760-763
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• 2011

본 논문의 목적은 효율적인 3절점 판 유한요소를 개발하는 것이다. Hellinger-Reissner 범함수에 근거한 혼합정식화(mixed formulation)를 사용한다. 잠김현상을 일으키는 전단변형률장을 독립적으로 분리한 후, MITC(Mixed Interpolation of Tensorial Components)방법을 이용하여 대체전단변형률장(assumed transverse shear strain field)을 구성한다. 추가적으로 회전된 반변기저벡터(contravariant base vector)로 정의된 근사전단변형률장(approximated transverse shear strain field)에 미지수(unknowns)를 도입하여 혼합정식화를 완성시키고 정적응축(static condensation)을 통해 최종 강성행렬을 구성한다. 거짓영에너지모드시험(spurious zero energy mode test), 조각시험(patch test), 등방성시험(isotropic test) 등을 실시하였으며, 4변 완전구속 정사각형 판 구조물과 60도 기울어진 단순지지 판 구조물 등 예제들을 해석하여 MITC3판 유한요소와 수렴성능을 비교하였다.

• 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 Society of Naval Architects of Korea
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• v.30 no.1
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• pp.145-156
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• 1993

An improved analysis model for material nonlinearity induced by elasto-plastic deformation and damage including large strain response was proposed. The elasto-plastic-damage constitutive model based on the continuum damage mechanics approach was adopted to overcome limitations of the conventional plastic theory, which can manage the anisotropic tonsorial damages evolved during time-independent plastic deformation process of materials. Updated Lagrangian finite element formulation for elasto-plastic damage coupling problem including large deformation, large rotation and large strain problems was completed to develop a numerical model which can predict all kinds of structural nonlinearities and damage rationally. Finally, a finite element analysis code for the 2-dimensional plane problem was developed and the applicability and validity of the numerical model was investigated through some numerial examples. Calculations showed reasonable results in both geometrical nonlinear problem due to large deformation and material nonlinearity including the damage effect.