• Title/Summary/Keyword: 유한 차분

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Numerical Analyses of Critical Buckling Loads and Modes of Anisotropic Laminated Composite Plates (비등방성 복합 적층판의 임계좌굴하중 및 모드의 수치 해석)

  • Lee, Sang Youl;Yhim, Sung Soon;Chang, Suk Yoon
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.10 no.3 s.36
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    • pp.451-461
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    • 1998
  • The solution of anisotropic plate via the classical methods is limited to relatively load and boundary conditions. If these conditions are more complex, the analysis becomes increasingly tedious and even impossible. For many plate problems of considerable practical interest, analytic solutions to the governing differential equations cannot be found. Among the numerical techniques presently available, the finite difference method and the finite element method are powerful numerical methods. The objective of this paper is to compare with each numerical methods for the buckling load and modes of anisotropic composite laminated plates considering shear deformation. In applying numerical methods to solve differential equations of anisotropic plates, this study uses the finite difference method and the finite element method. In determining the eigenvalue by Finite Difference Method, this paper represent good convergence compared with Finite Element Method. Several numerical examples and buckling modes show the effectiveness of various numerical methods and they will give a guides in deciding minimum buckling load and various mode shapes.

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Development of Mesh Generator for 2D Hydraulic Analysis(IV) (2차원 수리해석을 위한 범용 Mesh Generator의 개발(IV))

  • Goh, Tae-Jin;Kim, Eu-Gene;Jang, Hyung-Sang;Kim, Hong-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2008.05a
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    • pp.1634-1638
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    • 2008
  • 하천의 2차원 흐름 해석, 유사이동 해석, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있다. 유체에 대한 수치해석 기법으로 전통적으로 가장 많이 사용되고 있는 방법은 유한차분법이지만, 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 다양한 형태의 하천 해석에는 더욱 적합할 것이다. 본 연구에서는 비구조적 요소망을 advanced front method를 이용하여 생성해 보았다. Advanced front method는 해석하고자 하는 영역에 적절한 절점들을 생성한 후 삼각 요소망을 구성하는 grid based advanced front method와 절점들을 생성하지 않고 해석 영역에 삼각 요소를 바로 구성하는 element based advanced front method로 나눌 수 있다. Grid based advanced front method에서 해석 영역에 적절한 절점을 생성하는 방법으로는 일반적인 격자 구조의 절점 생성 방법을 적용하였으며 경계와의 거리가 가까운 절점은 생성되지 않으며, 삼각 요소를 구성할 때에는 두 개의 인접 절점을 비교하여 최적의 삼각 요소를 구성하게 된다. 단 두 개의 인접 절점만을 비교함으로서 비교적 빠른 시간 안에 최적의 삼각 요소망을 구성할 수 있다. 삼각 요소망을 생성한 후에는 Laplacian smoothing을 이용하여 삼각 요소망의 형질을 개선하였다. Element based advanced front method는 외부 경계에서부터 시작된 Front가 내부 영역으로 확대되어지며 각 Front에서 적절한 절점을 직접 생성하여 바로 삼각 요소를 구성하게 된다. Front에서 생성된 절점은 인접 절점들이 있는지 검색하여 인접 절점이 있다면 생성된 절점은 삭제되어지며 인접 절점이 삼각 요소를 위한 나머지 한 점으로 채택되어진다. Front는 외부 경계와 교차되어지지 않아야 하며 또한 연속된 Front를 효율적으로 관리하기 위해 list 자료 구조를 활용하였다.

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Numerical Analysis in Electromagnetic Problem Using Wavelet-Galerkin Method (Wavelet-Galerkin 방법을 이용한 전자기장 문제의 수치 해석)

  • Cho, Jung-Kyun;Lim, Sung-Ki;Jung, Hyun-Kyo
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 1997.07a
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    • pp.174-176
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    • 1997
  • 편미분 방정식의 형태로 나타나는 많은 전자기장 문제들을 유한요소법이나 유한차분법 등의 수치해석적 방법으로 해결하려는 경우 시스템 행렬을 구성하게 된다. 이때 해석영역의 요소수가 많을수록 행렬의 조건수(condition number)는 다항식(polynomial) 증가를 갖게 되며, 이는 풀어야 할 선형시스템에서 반복 연산 과정의 속도를 떨어뜨리는 결과를 야기한다. 이러한 결과를 wavelet을 기저 함수로 쓰게 되면, 더 높은 분해능(resolution)의 해를 유한 요소법이나 유한 차분법에서와 같은 요소 분할 과정이 없이 Mallat 변환이라는 간단한 과정을 통해 구할 수 있으며, 본 논문에서는 Daubechies의 wavelet 함수를 기저 함수로 사용하여 전자기장 문제에 적용함으로서 수치해석에 있어서 wavelet 함수의 적용이 많은 장점을 갖고 있음을 보인다.

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Numerical Simulation of Injection Molding Filling Process of Short-Fiber-Reinforced Thermoplastics (단섬유보강 플라스틱재료의 사출성형 충전공정 수치해석)

  • 권태헌
    • The Korean Journal of Rheology
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    • v.5 no.2
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    • pp.109-124
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    • 1993
  • 본 연구의 목표는 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 단섬유 강화 플라스틱의 충전 공정에서의 과도기적 섬유방향성을 예측하는 수치해석 프로그램의 개발에 있다. Hele-Shaw 방정식에 단섬유에 의해서 추가된 응력을 고려한 Dinh-Armstrong의 모델을 도 입함으로써 새로운 충전과정의 압력 지배 방정식이 유도되었다. 새로운 압력지배 방정식은 단섬유에 의한 응력 때문에 몇 개의 새로운 항들을 포함하고 있다. 충전 과정의 해석은 새 로운 압력지배방정식과 에너지 방정식을 유한효소법과 유한 차분법을 이용하여 풀고 동시에 배향텐서(roientation tensor)의 변화 방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 풀었다. 단섬유 배향 텐서를 텐서의 변환 법칙을 이용하여 임의의 3차원 금형 공간내의 모든유한요 소의 중심에서 두께방향의 모든유한 차분 격자를 따라 계산하였다. 이러한 방법으로 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 비등온 충전유동과 과도기적 3차원 섬유배향상태를 서로의 상호작용을 고려하여 수치 모사하여 다양한 유동 형태에 따른 단섬유 배향 상태의 변화에 대하여 알아보고자 한다.

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Two-dimensional Resistivity Modeling Using Boundary Elements Method (경계 요소법을 이용한 2차원 비저항 모델링)

  • 김형수
    • The Journal of Engineering Geology
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    • v.6 no.3
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    • pp.119-130
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    • 1996
  • The theory and numerical technique using boundary elements method (BEM) are given to solve 2-dimensional resistivity problems. Potential distributions from homogeneous resistivity model and layered model are calculated by using BEM for a point source of current injection. The potential distributions of BEM are compared with those of finite difference method (FDM) and finite elements method (FEM). Among the three numerical methods to solve 2-dimensional resistivity problem, it is proved that BEM is more efficient tool than FDM and FEM in consideration of computing storage and time as weU as the accuracy of solutions.

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Development of nearshore sediment transport numerical model based on GPU engine (GPU 엔진 기반 연안의 실시간 유사이송 수치모형 개발)

  • Noh, Junsu;Son, Sangyoung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.177-177
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    • 2022
  • 기후변화 및 해안 구조물의 증가 등 여러 원인이 연안침식 및 해안선 변화와 같은 연안의 지형변화를 가속하고 있다. 빠르게 변화하는 연안의 지형변화예측 및 대응책 강구를 위해서는 연안의 유사이송 현상에 대한 신속한 예측이 필요하다. 본 연구에서는 GPU 엔진 기반 파랑해석모형인 Celeris Advent를 활용하여 실시간으로 연안의 유사이송 모의가 가능한 수치모형을 개발하였다. Celeris Advent는 GPU의 병렬코어를 활용해 실시간 연산과 GUI를 통한 사용자와의 실시간 상호작용이 가능한 모형이다. 지배방정식은 확장형 Boussinesq 방정식에 유사이송방정식을 양방향 결합하여 구성하였고, 지배방정식에는 하이브리드 유한체적-유한차분 수치기법을 적용하여 이송항은 유한체적법(Kurganov & Petrova, 2007), 소스항은 유한차분법을 통해 이산화하여 해석한다. 유사이송방정식은 수심적분형 이송확산방정식에 침식 및 퇴적 플럭스를 반영하는 소스항을 결합하여, 이송항 및 확산항을 통해 유사의 이송/확산을 고려함과 동시에 소스항을 통해 하상과의 상호작용을 고려하였다.

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A Stable MOT Scheme with Combined Field Integral Equation for the Analysis of Transient Scattering from Conducting Structure (도체 구조물의 과도 산란 해석을 위한 결합 적분방정식의 안정된 MOT 기법)

  • Lee, Chang-Hwa;An, Ok-Kyu;Kwon, Woo-Hyen;Jung, Baek-Ho
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.19 no.4
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    • pp.427-435
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    • 2008
  • In this paper, a stable marching-on in time(MOT) method with a time domain combined field integral equation(CFIE) is presented to obtain the transient scattering response from arbitrarily shaped three-dimensional conducting bodies. This formulation is based on a linear combination of the time domain electric field integral equation(EFIE) with the magnetic field integral equation(MFIE). The time derivatives in the EFIE and MFIE are approximated using a central finite difference scheme and other terms are averaged over time. This time domain CFIE approach produces results that are accurate and stable when solving for transient scattering responses from conducting objects. Numerical results with the proposed MOT scheme are presented and compared with those obtained from the conventional method and the inverse discrete Fourier transform(IDFT) of the frequency domain CFIE solution.

Indoor Propagation Channel Modeling Using the Finite Difference Time Domain Method (시간영역 유한차분법을 이용한 실내 전파 채널 모델링)

  • Chung, Sun-Oh;Lim, Yeong-Seog
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.15 no.9
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    • pp.1847-1853
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    • 2011
  • Analysis of an indoor propagation channel has conventionally used the ray-tracing method. But, in this paper, we had modelling the channel for three dimensional indoor structure by the finite difference time domain method for three dimensional full wave analysis. An excitation signal of the FDTD method used plane wave. The plane wave was excited using the total field/scattered field method. And absorbing boundary condition used the perfectly matched layer method with 7 layers. An living room for the simulation of indoor channel modeling is surrounded the wall that be composed of the wood, the conductor, the glass and concrete. When there are furniture in the living room or not, it were simulated, respectively. As simulation results, we could identify the fading effect of multipath at indoor propagation environment, calculated mean excess delay and rms delay spread for the receiver design.

Finite Difference Analysis of Laminated Composite Shell Structures with Various Geometrical Shapes (다양한 기하학적 형상을 갖는 복합 적층쉘 구조의 유한차분해석)

  • Park, Hae-Gil;Lee, Sang-Youl;Chang, Suk-Yoon
    • Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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    • v.1 no.3
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    • pp.24-34
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    • 2010
  • This paper analyzed the partial differential equations of laminated composite shells of revolution by using the finite difference method. The proof that numerical results are reasonable and accurate is obtained through converge ratio analysis and commercial program LUSAS for the structural analysis. The purpose of this study is to examine closely the engineering advantages and to analyze the structural behaviors of the anisotropic shells of revolution. Thus, the relevant reinforcement and most suitable arrangement of fiber to produce the highest strength are proposed through the numerical results according to a variety of parameter study. Namely, the distribution of displacements and stress resultants are analyzed according to the change of meridian's curvature, the ratio of height-width of shell, subtended angle, fiber angle, and so on. Using these distribution, the most suitable shell may be proposed to produce the highest strength. Also, the configuration of the entire laminated composite conical shells is analysed, and a variety of the design criterion of circular conical shell are proposed and studied in engineering view points.

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Finite Difference Numerical Solutions for Isotropic Rectangular Thin Elastic Plates with Three Edges Clamped and the Other Free (등방성 직사각형의 3변 고정 1변 자유 얇은 탄성판에 대한 유한차분법의 수치해)

  • Seo Seung-Nam
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.18 no.3
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    • pp.225-240
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    • 2006
  • In order to calculate bending moments of rectangular plates with three edges clamped the other free subjected to both a uniform load and a triangular load, a finite difference equation for the non-dimensional governing equation are presented and numerical solutions with different aspect ratios and/or number of grid points are analyzed. The finite difference solutions are obtained by use of grid points up to 11,520 and the optimum grid points according to aspect ratios of the plate are presented as well. The obtained numerical solutions are shown to satisfy the given x moment boundary condition at the free edge, which can not be satisfied in Levy's analytical solutions and peculiar behaviour of the calculated moments is observed around the corners between the free edge and fixed ones. The numerical solutions of bending moments subjected to both a uniform load and a triangular load are compared with the corresponding analytical solutions which are shown in very good agreement on the solution domain except the neighborhood of the free edge.