• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.25 no.5
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• pp.413-420
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• 2012

In this study, the Kernel integration scheme for 2D linear elastic direct boundary element method has been discussed on the basis of subparametric element. Usually, the isoparametric based boundary element uses same polynomial order in the both basis function and mapping function. On the other hand, the order of mapping function is lower than the order of basis function to define displacement field when the subparametric concept is used. While the logarithmic numerical integration is generally used to calculate Kernel integration as well as Cauchy principal value approach, new formulation has been derived to improve the accuracy of numerical solution by algebraic modification. The subparametric based direct boundary element has been applied to 2D elliptical partial differential equation, especially for plane stress/strain problems, to demonstrate whether the proposed algebraic expression for integration of singular Kernel function is robust and accurate. The problems including cantilever beam and square plate with a cutout have been tested since those are typical examples of simple connected and multi connected region cases. It is noted that the number of DOFs has been drastically reduced to keep same degree of accuracy in comparison with the conventional isoparametric based BEM. It is expected that the subparametric based BEM associated with singular Kernel function integration scheme may be extended to not only subparametric high order boundary element but also subparametric high order dual boundary element.

• Journal of KSNVE
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• v.7 no.6
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• pp.975-984
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• 1997

A direct boundary element method (DBEM) is developed for thin bodies whose surfaces are rigid or compliant. The Helmholtz integral equation and its normal derivative integral equation are adoped simultaneously to calculate the pressure on both sides of the thin body, instead of the jump values across it, to account for the different surface conditions of each side. Unlike the usual assumption, the normal velocity is assumed to be discontinuous across the thin body. In this approach, only the neutral surface of the thin body has to be discretized. The method is validated by comparison with analytic and/or numerical results for acoustic scattering and radiation from several surface conditions of the thin body; the surfaces are rigid when stationary or vibrating, and part of the interior surface is lined with a sound-absoring material.

• 전기의세계
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• v.39 no.3
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• pp.47-54
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• 1990

유한요소법과 경계요소법의 합성으로 전자계 해석을 하는 기법은 각 방법의 장점을 수용하여 경계가 없는 무한영역의 전자장을 분석하는 기법으로서 어떤 복잡하고 어려운 기하학적 구조의 문제도, 비선형이나 비균질성 재질의 문제도 쉽게 formulation이 가능하여 용이하게 해석할 수 있지만 전체 System matrix방정식이 비대칭이며 부분적인 full matrix를 형성하여 계산시간이 길어 진다는 단점도 있다. 적용예에서 보여 준 것과 같이 합성요소법은 그 해가 실제에 근사한 값을 가질수 있다고 생각되며, 계산시간을 단축시키기 위하여 직접법이나 반복법을 사용한 새로운 해법들이 도입되고 있다. 최근에는 system전체 node의 순서를 고려한 NDRA(Nested Dissection Reordering Algorithm)이 도입되고 있고, System matrix자체를 유한 요소법의 형태로 유지시키며 풀수 있는 방법으로 알려진 Absorbin 경계조건을 사용하여 전자파에 대한 해석을 하고 있다. 유한 및 경계요소 합성법은 초고압 옥외용 전력기기의 전자장 해석과 설계, 레이다나 안테나 등의 전자파 해석문제, 초전도 응용, 전력기기의 전자장해석과 설계, 우주공간에서의 전력전송문제 등을 쉽게 model화하여 적용할 수 있을 것이다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.4 no.1
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• pp.62-70
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• 1990

Cauchy의 적분공식을 복소속도(complex velocity)에 적용하여 포텐시얼 유동을 해석하는 복소경계요소법이 개발되었다. 이 결과로 얻어지는 적분방정식은 경계면에서의 접선속도(tangential velocity)와 법선속도(normal velocity)의 함수로 주어진다. 자유수면에서의 접선속도의 시간변화(evolution of tangential velocity)를 수식화하기 위하여 새로운 비선형 동역학적 자유수면경계조건(nonlinear dynamic free surface boundary condition)을 유도하였다. 복소포텐시얼 대신 복소속도를 이용하는 이 방법은 유장내의 특이점(field singularity)을 용이하게 고려할 수 있으며, 수치미분없이 직접 경계면에서의 유속을 해로서 구하게 된다. 그러나 자유수면이 존재하는 문제의 경우에는, 자유수면에서의 동역학적 경계조건을 만족 시키기 위한 계산과정에 접선 벡타의 변화량을 추정하는 것이 포함되게 되어, 계산과정이 다소 복잡하게 된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.7
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• pp.2328-2333
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• 2010

A direct boundary element method(DBEM) is widely applied for various acoustic wave problems. But this method has numerically non-unique solutions around the eigenfrequencies of the interior Dirichlet problem for the region enveloped with the acoustic boundary. A CHIEF method had been generally adopted to resolve the non-uniqueness problem and a new technique called ICA-Ring method has been suggested recently. In this paper, the characteristics of two techniques for avoiding the non-uniqueness of DBEM are examined and numerical codes embodying both techniques are developed. Numerical calculations are also carried out for an uniformly pulsating sphere, of which the results are investigated by including the comparisons with theoretical solutions.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.20 no.5
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• pp.1458-1467
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• 1996

A direct differentiationmethod is presented for the shape design sensitivity analysis of axisymmeetric elastic solids. Based on the exisymmetric boundary integralequaiton formulation, a new boundary ntegral equatio for sensitivity analysis is derived by taking meterial derivative to the same integral identity that was used in the adjoint variable melthod. Numerical implementation is performed to show the applicaiton of the theoretical formulation. For a simple example with analytic solution, the sensitivities by present method are compared with analytic sensitivities. As an application to the shape optimization, an optimal shape of a gas turbine disc toinimize the weight under stress constraints is found by incorporating the sensitivity analysis algorithm in an optimizatio program.

• 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.

• Computational Structural Engineering
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• v.8 no.3
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• pp.11-21
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• 1995

3차원 대규모 지하구조물의 동적응답을 결정하기 위한 일반적인 수치해석이 제안되었다. 지반과 구조물을 해석하기 위하여 Laplace 변환을 적용한 경계요소법을 설명하였고, 지반-구조물계에 작용하는 외부 동적하중과 지진파를 고려할 수 있도록 공식화하였다. 동적교란이 전파되는 경우에 시간영역의 응답을 얻기 위하여는 구해진 변화된 해를 수치적인 Laplce 역변환을 수행하여야 하지만 동적교란이 조화적인 경우에는 응답이 주파수 영역으로부터 직접 얻어지며, 역변환이 필요하지 않다. 이 방법의 특징은 높은 정확도와 효율성이며, 지반-구조물계에 대하여 초기조건 및 점탄성 재료의 거동을 쉽게 고려할 수 있다는 것이다. 그러므로 이 방법은 다양한 지하구조물의 동적거동과 지진에 대한 취약함을 연구하기 위한 적절한 도구로 사용되어 질 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2000.06a
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• pp.309-313
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• 2000

A structural-acoustic coupling problem involving fluid in a cavity divided with flexible walls and porous materials is investigated in this paper. In many practical problems, the use of finite elements to discretize the fluid region leads to large stiffness and mass matrices. But, since the acoustic boundary element discretization requires to put elements only on the surface of structure, the size of matrices is reduced considerably. Here, we developed a numerical analysis program for the structural-acoustic coupling problems of the multi-region cavity, using boundary elements for the fluid regions and finite elements for the structure. By considering sound transmission through layered systems placed in a cavity, the accuracy of the coupled acoustical-structural finite element model has been verified by comparing its transmission loss predictions with analytical sloutions. Example problems are included to investigate the characteristics of the multi-region structural-acoustic coupling system with porous material.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.13 no.1 s.31
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• pp.39-50
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• 1999

특이 가중함수로 표현된 shepard interpolant와 일관조건을 사용하여 무요소법 형성함수를 도출하였다. 따라서 통상의 EFGM(Element Free Galerkin Method)과는 달리 변위로 주어지는 경계조건을 자연스럽게 부과할 수 있다. 수치계산 예로서 외팔보 문제를 다루었는데 보이론과 비교하여 매우 잘 맞는 결과를 보여주고, 유한요소법과의 결합도 자연스럽게 이루어짐을 보인다. 또 penny-shaped 균열을 다루는데, 응력확대계수는 균열 표면의 변위로부처 직접 계산하여 해석해와 비교한다.