• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.768-772
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• 2011

본 논문에서는 켤레구배법을 이용해 전체-국부 확장함수를 지닌 일반유한요소법을 해석하는 방식을 제안한다. 이 기법은 편미분방정식의 해에 대한 정보가 충분하지 않은 경우에도 수치해석적인 방법으로 일반 유한요소법의 확장함수를 구성할 수 있으며 해석 과정 중 추가의 계산 없이 좋은 성능을 지닌 전처리값 및 초기 추측치를 활용할 수 있어 국부적으로 복잡한 거동을 보이는 문제의 해석에 유리하다. 본 논문에 포함된 수치해석 예제의 결과는 제안된 기법이 가우스 소거법과 같은 직접 솔버를 이용하는 경우보다 수치 해석적으로 더 효율적임을 보여준다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.773-777
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• 2011

본 논문에서는 국부적으로 비선형 거동을 보이는 고전적인 $J_2$ 소성흐름 이론에 근거한 탄소성 문제의 해를 효율적으로 구하기 위해 전체-국부 확장함수를 지닌 일반유한요소법을 제안한다. 제안된 기법은 비선형 거동을 보이는 영역을 포함하는 국부 문제의 비선형 해를 구하고 이를 일반유한요소법의 단위 오목 분할의 개념을 통해 전체 문제의 해 공간을 확장하는데 이용한다. 이는 적은 계산량으로 복잡한 탄소성문제의 정확한 해를 얻는 것을 가능하게 하며 기법의 강건성과 정확성을 입증하기 위한 수치해석 예제가 다루어진다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05a
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• pp.538-543
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• 2007

A procedure is proposed to generate optimal grid with minimal user intervention while keeping a prescribed level of accuracy, using an adaptive X-FEM and applied to shape optimization. In spite of various advantages of X-FEM, however, there are several obstacles for practical applications. Because of using a uniform background mesh and additional degree of freedoms for enrichment, an X-FEM is usually computationally more expensive than traditional finite element method. Furthermore, there are often accuracy problems. For an automatic procedure of optimal mesh generation, an h-adaptive scheme and a posteriori error estimation obtained by a post-processing process are utilized. The procedure is shown by 2-D shape optimization examples.

• Composites Research
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• v.26 no.6
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• pp.363-372
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• 2013

Numerical simulation for Resin Transfer Molding manufacturing process is attempted by using the eXtended Finite Element Method (XFEM) combined with the level set method. XFEM allows to obtaining a good numerical precision of the pressure near the resin flow front, where its gradient is discontinuous. The enriched shape functions of XFEM are derived by using the level set values so as to correctly describe the interpolation with the resin flow front. In addition, the level set method is used to transport the resin flow front at each time step during the mold filling. The level set values are calculated by an implicit characteristic Galerkin FEM. The multi-frontal solver of IPSAP is adopted to solve the system. This work is validated by comparing the obtained results with analytic solutions. Moreover, a localization method of XFEM and level set method is proposed to increase the computing efficiency. The computation domain is reduced to the small region near the resin flow front. Therefore, the total computing time is strongly reduced by it. The efficiency test is made with a simple channel flow model. Several application examples are analyzed to demonstrate ability of this method.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.2
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• pp.201-208
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• 2016

Recently, extensive research on crack analysis using extended finite element method(XFEM) which has main advantages in element re-meshing and visualization of cracks has been conducted. However, its application was restricted to the members of a single material. In this study, the applicability and feasibility of the XFEM to the multiple crack analysis of reinforced concrete beams were demonstrated. ABAQUS which has implemented XFEM was used for the crack analysis and its results were compared with test results. Enriched degree-of-freedom locking phenomenon was discovered and its causes and the ways to prevent it were suggested. The locking occurs when cracks in the adjacent elements simultaneously develop. A modelling technique for multiple cracking similar to test results was also proposed. The analysis with XFEM showed similar results to the tests in terms of crack patterns, spacing of cracks, and load-deflection relationship.

• Computational Structural Engineering
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• v.3 no.2
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• pp.9-12
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• 1990

유한요소법은 구조물의 변위 또는 응력 등을 해석하기 위한 구조해석 분야에서 뿐만 아니라, 유체역학, 열역학 및 전자기학 등 각종 공학문제의 수학적 모형에 대하여 구해진 미분방정식을 푸는 기법으로 널리 사용되고 있다. 특히, 컴퓨터 기술의 급속한 발달로 인한 유한요소법의 적용범위는 더욱 확장되고 있다. 본 고는 유한요소법이 타 공학문제, 특히 유체에 관련된 문제에서 어떻게 이용되고 있는가를 소개하려 한다. 구체적으로, 해양구조물의 설계에 있어서 선결되어야 할 주요사항인 파랑하중 산정문제를 예로 들어, 유한요소법을 이용한 이의 수식화과정을 간략히 설명하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.5 no.2
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• pp.83-91
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• 2001

본 연구에서는 2차원 평면상에서 자유장응답 해석을 위하여 유한요소-경계요소 조합에 의한 수치해석기법을 개발하였다. 전체 계를 외부영역과 내부영역으로 구분하였다. 외부영역은 동적 다층반무한 기본해를 이용한 경계요소로 모형화되고 내부영역은 유한요소로 모형화하여 조합하였다. 다층지반의 외부에서 입사하는 지진에 의한 지진응답해석을 수행하기 위하여 동적기본해를 이용한 자유장응답해석을 수행하였다. 지진응답해석에서는 지반의 전단병형률에 따라 변화하는 비선형특성을 모형화하기 위해 등가선형화기법을 적용하였다. 지진응답해석의 검증에 의하여 해석결과를 상용프로그램의 결과와 비교하였다. 결과적으로 지진응답해석을 효과적으로 수행할 수 있는 수치해석기법을 개발하였고 구조물이 있는 경우로의 확장돠 가능하게 되었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.42 no.11
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• pp.919-926
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• 2014

In this paper, the effect of material properties on fracture behavior was studied using cohesive zone model and extended finite element method. The rectangular tensile specimen with a central inclined initial crack was modeled by plane stress elements. In the CZM modeling, cohesive elements were inserted between every bulk elements in the predicted crack propagation region before analysis, while in the XFEM the enrichment to the elements was added as needed during analysis. The crack propagation behavior was examined for brittle and ductile materials. For thin specimen configuration, wrinkle deformation was accounted for by geometrically nonlinear post-buckling analysis and the effect of wrinkling on the crack propagation was investigated.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.146-150
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• 2009

구조 시스템 식별은 역문제로서 이상화된 유한요소 모델을 실험치와 일치시키기 위해 유한요소모델을 보정하는 형태로 주로 이루어진다. 이를 위해 비선형 섭동법이 사용되고 있으며 이 방법을 실제 문제에 사용하기 위해서 시스템 축소법에 대한 연구가 진행 되고 있다. 하지만 기존의 방법에서는 유한요소모델의 모든 요소가 실험치와 다르다고 가정하여서 전체 요소 수만큼의 설계 변수를 두어서 역해석을 수행한다. 이런 기존의 방법에서는 시스템이 커짐에 따라 연산 시간이 기하급수적으로 증가하게 되어 어려움이 있다. 설계 변수의 증가는 해공간(solution space)의 확장을 의미하며 이는 해의 정확성에 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는 모델을 적은 수의 설계영역으로 나누어서 반복연산 단계마다 해의 경향성을 이용해서 설계 영역을 전략적으로 변경하는 적응성 설계영역기법을 제안한다. 수치예제를 통해 본 연구에서 제안하는 기법의 정확도와 효용성을 고찰한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.31 no.6
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• pp.381-388
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• 2018

This paper presents a generalized finite element formulation for plastic hinge modeling based on lumped plasticity in the classical Euler-Bernoulli beam elements. In this approach, the plastic hinges are effectively modeled using proper enrichment functions describing weak discontinuities of the solution. The proposed methodology enables the insertion of plastic hinges at an arbitrary location without modifying the connectivity of elements. The formations of plastic hinges are instead achieved by hierarchically adding degrees of freedom to existing elements. Convergence analyses such as h- and p-extensions are performed to investigate the effectiveness of the proposed method. The analysis results indicate that the proposed generalized finite element method can achieve theoretical convergence rates for both cases where plastic hinges are located at nodes and within an element, thus demonstrating its accuracy.