• 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.

• 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.

• 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.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.5 no.3
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• pp.169-177
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• 2002

We develop the weighted-averaging finite-element method which uses four kinds of element sets. By constructing global stiffness and mass matrices for four kinds of element sets and then averaging them with weighting coefficients, we obtain a new global stiffness and mass matrix. With the optimal weighting coefficients minimizing grid dispersion and grid anisotropy, we can reduce the number of grid points required per wavelength to 4 for a $1\%$ upper limit of error. We confirm the accuracy of our weighted-averaging finite-element method through accuracy analyses for a homogeneous and a horizontal-layer model. By synthetic data example, we reconfirm that our method is more efficient for simulating a geological model than previous finite-element methods.

• 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.

• 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 Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.2
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• pp.46-51
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• 2002

Cold expansion of fastener holes is a mechanical process widely used in the aerospace industry. This treatment leads to an improvement of fatigue behavior due to the developed compressive residual stresses on the hole surface. The residual stress profile depends on the parameters of cold expansion, which are expanding rate, inserting direction of mandrel, material properties dtc. Despite its importance to aerospace industiries, little attention has been devoted to the accurate modeling of the process. In this paper, three-dimensional finite element simulations have been conducted for the cold expansion in an aluminium plate in order to predict the magnitude and distribution of the residual stress. To prove the results of FE analysis, the residual strain was measured by strain gage in cold expansion test. Maximum compressive residual stress could be increase about 7 percentage using the 2-step cold expansion method.

• Journal of the KSME
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• v.26 no.2
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• pp.114-118
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• 1986

유한요소법은 경계치(boundary value)문제에 대한 근사해를 구하는 한 방법으로 공학문제 해결의 강력한 도구로서 그 적용분야가 확장되고 있으며, 아울러 유한요소법 자체의 제한점을 축소시 키기 위한 연구가 응용수학자나 공학자에 의해 활발히 진행되고 있다. 본 글에서는 일반적인 유한요소법의 개념을 자연스럽게 확장시켜 공학문제에서 자주 취급되는 제한조건식을 포함한 미분방정식의 처리와 연립미분방정식 및 4계 경계치 문제에 적용시키는 방법을 구체적으로 소 개하고자 한다. 이러한 문제는 최근 에너지 확보와 관련하여 연구가 활발히 진행되고 있는 해 저송유관 설계 및 부설, 시추선 상승관(riser)의 응력해석, 해저광물채집(ocean mining)등의 해 양공학분야에서 크게 대두되고 있다. 해저송유관의 수학적 모델을 통하여 제약조건식을 갖는 연립 4계 경계치 문제를 소개하고 유한요소법의 적용을 설명하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.309-318
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• 1985

본 논문에서는 종형 구조물의 특미인 비대칭성을 고헌할 수 있고 굽힘에너지 (flexural energy)와 확장에너지(extension energy)를 모두 고헌하여 유한요소의 분할 이 용역한 사변형과 삼각형 판-셸 유한요소를 사용하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.31 no.4
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• pp.199-206
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• 2018

In this study, numerical analysis is applied to a two - dimensional model for verifying the general finite element program, Abaqus' s extended finite element method(XFEM). The cohesive element model used in the existing research has a limitation in simulating the actual crack because of the disadvantage that the crack path should be predicted and the element should be inserted. For this reason, the extended finite element method(XFEM), which predicts the path of cracks based on the directionality and specificity of stress, is emerging as a new solution in crack analysis. The validity of the XFEM application was confirmed by comparing the cohesive element analysis with the XFEM analysis by applying the crack path to the self - evident two - dimensional model. Numerical analysis confirms stress distribution and stress specificity immediately before crack initiation and compares it with actual crack initiation path. Based on this study, it is expected that cracks can be simulated by performing actual crack propagation analysis of complex models.