• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.367-374
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• 2022

본 논문에서는 역전파 방법 기반 자동미분법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 응력제한조건이 있는 위상최적화문제는 특이점(singularity)과 응력의 국부성(local nature of stress constraint)문제, 그리고 설계 변수에 대한 비선형성의 문제를 포함하고 최적해를 얻기가 매우 힘들다. 특이점 문제를 해결하기 위해서 응력 완화(stress relaxation) 기법을 사용하였고, 응력의 국부성을 해결하기 위해 p-norm을 이용한 전역 응력치를 제한조건에 사용하였다. 설계 변수에 대한 비선 형성을 극복하기 위해 해석적인 방법으로 정확한 설계민감도를 구하는 것이 중요하다. 위상최적설계에서 기존에는 보조변수방법 (adjoint variable method)을 사용하여 빠르고 정확한 설계민감도를 구했지만, 설계민감도를 해석적으로 구해야 하고, 보조평형방정식을 추가로 풀어야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 인공신경망에서 최적 가중치(weights)와 편차(biases)를 구할 때 쓰이는 역전파 기법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 역전파 기법은 자동미분에 쓰이는 기법으로 목적함수나 제한조건에 대한 설계민감도를 별도의 수식유도 없이 간단하게 구할 수 있는 장점이 있다. 또한, 미분값을 구하는 역전파의 과정이 보조평형방정식을 푸는 것보다 계산시간이 빠르고 해석적 방법으로 구한 설계민감도와 같은 정확도를 보여준다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권7호
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• pp.2087-2096
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• 1996

Recentrly advantages in composite and light weight material techniques have led to the increased use of bonded dissimilar materials such as ceramics/metal bonded joints, IC package, brazing, coating and soldering in the various industries. It is required to analyze the evaluation method of fracture strength and design methodology of bonded joints in dissimilar materials. Stress singularity according to changes of scarf angles for bonded scarf joints in dissimilar materials was investigated by the boundary element method and static experiments. In this paper, effect of the stress singularity factors at the interface edges of scarf joints on various dissmilar materials combinations were investigated by analysis of its stress and stress singularity index using 2-dimensional elastic program of boundary element method. And the variations of stress singularity index by changes for Young's modulus ratios of materials and scarf angles were investigated. Also, it is found that stress singularities at bonded interface edges are disappeared for certain combination of scarf angle in a pair of bonded dissimilar materials. As the results, it is proposed that the strength evaluation by using stress singularity factors, $\Gamma$, considering stress singularity at the interface edges of bonded dissimilar materials, is very useful.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권1호
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• pp.135-145
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• 1996

Order of stress singularities at bonded Edge Corners with two or three dissimilar isotropic Materials is analyzed. The problem is formulated by Mellin transform and characteristic equation is obtained as a determinant of matrix considering boundary conditions. Roots of characterictic equation are determinde by numerical calculations with ward method, from which the order of stress sigularities is obtained. Applying the results to the electronic packaging, the order of stress singularities is obtained. Applying the results to the electronic packaging, the order of stress singularities at bounded edge corners is calculated as a various bouned edge angle with given material combinations. Comparing the results, the optimal material combinaitons of bounded edge corners and bouned edge angle to reduce stress singularity could be determined. It suggests that the results are used to the basic design of electronic packaging reducing the stress singularity.

• 한국정밀공학회지
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• 제9권2호
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• pp.108-115
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• 1992

이종재료의 접합면에 수직으로 존재하는 크랙에 대하여 경계요소 해석을 수행하여, 그 결과 실용가능한 수치 근사해을 얻을 수 있었다. 크랙을 정확히 모델링하기 위하여 크랙표면을 분리영역으로 하는 영역분할법을 채택하였으며, 해의 정확성을 향상시키기 위하여 등매개 2차요소로의 경계분할과 함께 크랙선단에서 표면력의 특이성을 나타내도록 하였다. 응력확대계수는 크랙표면상 절점의 상대변위를 이용하여 결정하였다. 또한 이종 재료내 크랙에 대하여 응력확대계수를 간단히 구할 수 있는 간편해석법을 제안하고 이의 적용 가능한 범위를 제 시하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.59-67
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• 2006

Recently, application of friction welded SUH35/SUH3 is increasing in the manufacturing process of automotive engine valves For securing its reliability and a reasonable strength evaluation method, it is necessary to assess stress singularity under the residual stress condition on the friction welded interface between dissimilar materials. In this paper, strength evaluation method of friction welded materials was investigated by boundary element method and static tensile testing. An advanced method of quantitative strength evaluation for SUH35/SUH3 friction welded material is to be suggested by establishing fracture criterion by using stress singularity factors.

• 한국해양공학회지
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• 제17권6호
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• pp.72-76
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• 2003

This paper deals with the stress singularity developed in a polymer layer that is coated to a concrete surface, due to temperature change. The boundary element method is employed to investigate the behavior of interface stresses. The polymeric layer is assumed to be a linear viscoelastic material, and is thermorheologically simple. The order of the singularity is obtained, numerically, for a given viscoelastic model. Numerical results exhibit the relaxation of interface stresses, and large gradients are observed in the vicinity of the free surface. Results show that the stress singularity factor is relaxed with time, while the order of the singularity increases with time for the viscoelastic model.

• 전산구조공학
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• 제9권1호
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• pp.77-83
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• 1996

이 논문에서는 경계요소법을 사용하여 횡방향의 인장변형률을 받는 단일방향 graphite/epoxy 복합재료의 섬유와 기지의 공유면에 존재하는 모서리 균열에 대한 응력확대계수를 계산하였다. 그러한 균열은 복합재료의 자유경계면에서 발생하는 특이 응력들에 의해 야기될 수 있다. 응력확대계수의 크기는 균열길이가 작은 경우에는 균열길이에 따라 조금씩 증가되다가, 균열길이가 커지면 일정한 값에 이르게 된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.25-32
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• 2001

보편적인 탄소성 캡 모델은 전통적인 등방 이론에 기초를 두고 있다. 이러한 모델의 응력적분 및 접선 계수의 유도는 여러 가지 논문들에 나타나 있지만 축차 및 체적 거동을 동시에 다루는 내제적인 해석법을 통한 지반해석은 아직까지는 많은 도전이 요구되고 있다. 앞선 동반 논문에서는 비연속적으로 연결된 항복면 사이의 접선 계수는 특이점이 됨을 나타내었고 이에 대하여 새로운 캡 모델의 구성식이 제시되었다. 본 논문에서는 제시된 캡 모델의 비 조건적이고 안정된 내재적 응력적분 및 일관된 탄소성 접선계수를 유도하였다. 또한 간단한 예제를 통하여 모델의 수행능력을 보여주었고 사면안정계산이 수행되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.234-239
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• 2001

The stress intensity factors have been widely used in numerical studies of crack growth direction. However in many cases, omissive terms of the series expansion are quantitatively significant, so we consider the computation of such terms. For this purpose, we used the finite element method with isometric quadratic quarter-point elements. For examples, infinite square plate with a slant crack subjected to a uniaxial load is analyzed. The numerical analysis were performed for the wide range of crack tip element lengths and inclined angles. The numerical results obtained are compared with the theoretical solutions. Also they were accurate and efficient.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.384-388
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• 2001

The higher order singularities[1] are systematically examined, and discussed are their complementarity relation with the nonsingular eigenfunctions and their relations to the configurational forces like J-integral and M-integral. By use of the so-called two state conservation laws(Im and Kim[2]) or interaction energy, originally proposed by Eshelby[3] and later treated by Chen and Shield[4], the intensities of the higher order singularities are calculated, and their roles in elasticplastic fracture are investigated. Numerical examples are presented for illustration.