• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.37 no.3
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• pp.187-195
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• 2024

This paper presents two-dimensional boundary value problems of the stress-based gradient elasticity within the smoothed finite element method (S-FEM) framework. Gradient elasticity is introduced to address the limitations of classical elasticity, particularly its struggle to capture size-dependent mechanical behavior at the micro/nano scale. The Ru-Aifantis theorem is employed to overcome the challenges of high-order differential equations in gradient elasticity. This theorem effectively splits the original equation into two solvable second-order differential equations, enabling its incorporation into the S-FEM framework. The present method utilizes a staggered scheme to solve the boundary value problems. This approach efficiently separates the calculation of the local displacement field (obtained over each smoothing domain) from the non-local stress field (computed element-wise). A series of numerical tests are conducted to investigate the influence of the internal length scale, a key parameter in gradient elasticity. The results demonstrate the effectiveness of the proposed approach in smoothing stress concentrations typically observed at crack tips and dislocation lines.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.5
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• pp.1551-1562
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• 1991

최근까지 발표된 유한 요소법을 이용한 압연 해석 관련 주요 논문들을 정리해 보면 다음과 같다. Li와 Kobayashil는 강소성 유한 요소법(rigidplastic finite element method)을 여러가지 마찰조건에 대하여 해석하였다. 이때 압연롤은 강체 (rigid body)로 시편은 가공경화(workhardening)를 동반한 강소성체로 모델링하였다. Hwang과 Kobayashi는 강소성 유한 요소법을 이용한 평면 변형 압연에서 재료 손실을 최소화하는 예비 성형체(preform)의 설계에 대한 연구를 수행하였다. 이 경우에도 역시 압연롤은 강체로 시편은 가공 경화를 동반한 강소성체와 완전 소성체로 모델링 되었으나, 고착(sticking) 마찰 조건에 대해서만 해석을 수행하였다. Mori와 Osak- ada 그리고 Oda는 약간 압축성이 있는 재료의 평면 변형 압연에 대하여 연구하였다. 이때 압연롤은 강체로 시편은 가공 경화를 동반한 강소성체로 모델링 되었으며 경계 면에서는 Coulomb 마찰을 고려하였다. 이밖에도 오일러(Eulerian) 수식화를 이용한 Dawson과 Thompson, Berman의 해석 결과가 있으며, 또 폭 방향의 변형까지를 고려한 Li와 Kobayashi, Mori와 Osakada의 3차원 해석 결과가 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.13 no.4
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• pp.437-448
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• 2000

In this study, a numerical analysis method for soil-pile interaction in frequency domain problem is presented. The total soil-pile interaction system is divided into two parts so called near field and far field. In the near field, beam elements are used lot a pile and plain strain finite elements for soil. In the far field, dynamic fundamental solution for multi-layered half planes based on boundary element formulation is adopted lot soil. These two fields are coupled using FE-BE coupling technique. In order to verify the proposed soil-pile interaction analysis, the dynamic responses of pile on multi-layered half planes are simulated and the results are compared with the experimental results. Also, various numerical analyses of piles considering different conditions of soil-pile interaction system are performed to examine the dynamic behavior of the system. It has been found that the developed method which satisfies the radiation conditions of multi-layered half planes can be applied to various structure systems effectively in frequency domain.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.22 no.1
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• pp.117-124
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• 2009

The p-convergent boundary element method has been proposed to analyze two-dimensional potential problem on the basis of high order Legendre shape functions that have different property comparing with the shape functions in conventional boundary element method. The location of nodes corresponding to high order shape function are not defined along the boundary, called by nodeless node, similar to the p-convergent finite element method. As the order of shape function increases, the collocation point method is used to solve linear simultaneous equations. The collocation patterns of p-convergent boundary element method consist of non-symmetric hierarchial or symmetric non-hierarchical. As the order of shape function increases, the number of collocation point increases. The singular integral that appears in p-convergent boundary element has been calculated by special numeric quadrature technique and semi-analytical integration technique. The L-shape domain problem including singularity in the vicinity of reentrant comer is analyzed and the numerical results show that the relative error is smaller than $10^{-2}%$ range as compared with other results in literatures. In case of same condition, the symmetric p-collocation point pattern shows high accuracy of solution.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.26 no.4
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• pp.213-221
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• 2013

This paper introduces a mesh continuation scheme for a one-dimensional inverse medium problem to reconstruct the spatial distribution of elastic wave velocities in heterogeneous semi-infinite solid domains. To formulate the inverse problem, perfectly-matched-layers(PMLs) are introduced as wave-absorbing boundaries that surround the finite computational domain truncated from the originally semi-infinite extent. To tackle the inverse problem in the PML-truncated domain, a partial-differential-equations(PDE)-constrained optimization approach is utilized, where a least-squares misfit between calculated and measured surface responses is minimized under the constraint of PML-endowed wave equations. The optimization problem iteratively solves for the unknown wave velocities with their updates calculated by Fletcher-Reeves conjugate gradient algorithms. The optimization is performed using a mesh continuation scheme through which the wave velocity profile is reconstructed in successively denser mesh conditions. Numerical results showed the robust performance of the mesh continuation scheme in reconstructing target wave velocity profile in a layered heterogeneous solid domain.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.10
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• pp.26-34
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• 2005

In this paper, a novel moving least squares interface welding method is proposed to carry out the coupled analysis of whole model composed of independently modeled finite element substructures with nodal mismatching interfaces. To verify the validity, and efficiency of the proposed interface welding method, various numerical examples are worked out including patch tests, convergence tests, and examples of coupled analyses of the structural systems with mismatching substructures. From the numerical tests, it is confirmed that one can efficiently carry out the coupled analysis of whole model composed of mismatching finite element substructures through the proposed method without any remeshing or any additional unknown.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.412-415
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• 2009

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.7 no.1
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• pp.103-110
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• 1987

When a crack in the plate with a circular hole approaches to the hole, the large stress concentration phenomenon appears at the boundary of the circular hole and the crack tip. As a numerical analysis method for the stress concentration in a structure, the Finite Element Method has been used. In this paper, however, the Boundary Element Method is employed, which may reduce the numbers of input data and the calculating time when compared with the Finite Element Method. A finite flat plate having a crack between the two circular holes is chosen as a model in this study. The results by the Boundary Element Method are compared with those of the Boundary collocation Method by Newman, which are already well established. And the structural behavior near the circular hole and at the crack tip is also investigated.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1475_1476
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• 2009

본 논문에서는 스트리머 방전에 대한 연구의 일환으로 전자사태의 발생과정 및 절연파괴현상을 2차원 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 평행 평판 전극을 모델로 도입하고 전자밀도에 대한 경계조건을 변화시켜 각각 시뮬레이션을 통하여 신뢰성 있는 결과를 도출하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1992.10a
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• pp.113-116
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• 1992

소음의 발생 원인은 공기역학적 측면과 구조적 측면으로 나누어지는데, 실제 로는 유동장에서 발생되는 음원과 구조물에서 발생되는 진동과의 상호 간섭 에 의해 보다 복잡한 형태로 발생된다. 음장 문제를 두가지 범주로 구분하면 첫째는 음원과 구조물과의 상호교란에 의한 산란문제(Scattering)와 둘째로 구조물의 자체 진동에 의한 음의 전파현상과 구조물내부에 회전체와 같은 음원이 존재하는 경우에 음의 전파를 관측하는 방사문제(Radiation)가 있다. 실제로 산업용 터빈이나 비행기 엔진 흡입구에서 발생되는 소음, 또는 자동 차의 배기구를 통해 발생되는 소음 그리고 엔진의 진동에 의한 구조적 소음, 기타 가전제품의 회전체(Fan & Motor)에 의한 소음은 방사(Radiation)의 문 제로서 중요 관심 과제이다 수치적 기법으로 근래에 많이 사용하는 방법으 로 BEM(경계요소법), FEM(유한요소법), FDM(유한차분법)이 있는데 본 연 구에서는 유한요소법을 이용하기로 한다. 지금까지는 주로 BEM을 통해서 Far-Field의 음향장을 해석하였지만 복잡한 형상을 갖는 구조물내부에서의 음향장 변화나 구조물 내부에 음원이 존재하는 경우 또는 구조물 자체가 갖 는 물리적 특성치 변화 즉 물체표면에서의 부분 진동문제의 음향장 해석에 있어서 가장 잘 대체해 나갈 수 있는 방법이 유한 요소법이라고 여겨진다. 본 연구에서는 2차원 또는 기하학적으로 축대칭인 3차원 Duct내부에 음원이 존재하는 경우 음원전파에 따른 Near-field와 far-field에서 음의 방향성을 예측하기 위해 먼저 기본적인 유한요소법에 의한 Robin 경계조건을 사용하 여 계산된 결과와 Infinite Element를 도입하여 계산할 결과를 비교하여, Infinite Element가 보다 효율적이며 타당한 결과를 얻음을 확인해 보기로 한다.다 복합적인 측면에서 치료에 임하여야 할 것으로 사료된다. with such configuration.trap with 2.88[eV] deep of injected space charge from the chathode in the crystaline regions. The origin of ${\alpha}$$_2$ peak was regarded as the detrapping process of ions trapped with 0.9[eV] deep originated from impurity-ion remained in the specimen during production process of the material, in the crystalline regions. The origin of ${\beta}$ peak was concluded to be due to the depolarization process of "C=0"dipole with the activation energy of 0.75[eV] in the amorphous regions. The origin of ${\gamma}$ peak was responsible to the process combined with the depolarization of "CH$_3$", chain segment, with the activation energy of carriers from the shallow trap with 0.4[eV], in he amorphous regions.의 증발산율은 우기의 기상자료를 이용하여 구한 결과 0.05 - 0.10 mm/hr 의 범위로서 이로 인한 강우손실량은 큰 의미가 없음을 알았다.재발이 나타난 3례의 환자