Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.5
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pp.339-345
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2021
Finite element analysis of the silo type underground opening for low- and intermediate-level radioactive waste (LILW) disposal facilities in Korea is presented in this study. The silo wall is circular and the roof is made up of domes. The silo wall is 25 meters in diameter, 35 meters in height, and the dome is 30 meters in diameter and 17.4 meters in height, and it is located at -80 meters to -130 meters at sea level. Although six silos have been constructed in the first stage and are in operation, only one silo was considered in this study. The two-dimensional axial symmetric finite element model, as well as the three-dimensional finite element model were made using the computer program SMAP-3D. Generalized Hoek and Brown Model was used for the numerical analyses. The finite element analysis of the silo type underground opening was carried out under various lateral pressure coefficients (defined as ratio of average horizontal to vertical in-situ stress), and the numerical results of these analyses were examined.
The finite element method (FEM), a powerful numerical modeling tool for solving various engineering problems, is frequently applied to three-dimensional (3-D) modeling thanks to its capability of discretizing and simulating the shape of model with finite number of elements. Considering the accuracy of the solution and computing time in modeling of engineering problems, it is preferable to construct physical continuity and simplify mesh system. Although there exist systematic mesh generation systems for arbitrary shaped model, it is hard to model a simple cylinder in terms of 3-D coordinate system especially in the vicinity of the central axis. In this study I adopt cylindrical coordinate system for modeling the 3-D model space and define the origin of the coordinates with mathematically clear coordinate transformation. Since we can simulate the whole space with hexahedral elements, the cylindrical coordinate system is effective in handling the 3-D model structure. The 3-D do resistivity modeling scheme developed in this study provides basie principle for borehole-to-surface resistivity survey, which can be a useful tool for the application to environmental problem.
본 논문은 미세구조의 마이크로 액추에이터의 구동해석을 위한 결과로써 3차원 유한요소해석(Finite Element Analysis, FEA)을 이용하여 수행하였다. 마이크로머신과 같은 미소구조물을 해석하는 경우, 컴퓨터의 메인 프로세스에 비해 프리프로세서(pre-processor)의 비중이 높아지고 있어 그 효율화가 가장 중요하다. 수작업에 의존해야 했던 지난날의 요소분할법 기술은 최근에 들어 여러 연구자들에 의해 개발되고 있다. 특히, 복합현상을 다루는 정전 액추에이터에 직접적인 적용에 다소 어려움이 있는데 3차원적인 수치 및 실험평가는 실용적인 문제에서 비추어 볼 때 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 센서로서의 역할을 하는 마이크로 정전 액추에이터의 기본설계를 위한 토대를 구축하고자 3차원적인 FEA 시뮬레이션을 수행하여 미세 회전운동을 분석하였다. 그 결과 설계된 모델에서 먼저 자중해석과 Mode 해석에서 기준치를 모두 만족하였다. 또한 설계된 액추에이터의 형상에 따른 회전자의 변형해석을 수행하여 시작토오크와 탄성한계까지의 위치제어에 필요한 회전각을 구하였으며, 정전장 해석을 통하여 시작토오크는 전압 $V^2$에 비례함을 알 수 있었다.
The aim of this study was to compare the differences in closing extraction spaces between maxillary first premolar and second premolar extractions using 3-dimensional finite element analysis (FEA). Methods: Maxillary artificial teeth were selected according to Wheeler's dental anatomy. The size and shape of each tooth, bracket and archwire were made from captured real images by a 3D laser scanner and FEA was performed with a 10-noded tetrahedron. A $10^{\circ}$ gable bend was placed behind the bull loop on a $0.017"{\times}0.025"$ archwire. The extraction space was then closed through 12 repeated activating processes for each 2mm of space. Results and Conclusions: The study demonstrated that the retraction of anterior teeth was less for the second premolar extraction than for the first premolar extraction. The anterior teeth showed a controlled tipping movement with slight extrusion, and the posterior teeth showed a mesial-in rotational movement. For the second premolar extraction, buccal movement of posterior teeth was highly increased.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.1
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pp.65-71
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2016
In recent years, 3D printing has received increasing attention due to releases of low-cost 3D printers based on open-source platform. 3D printing is expected to reduce the barrier to entry in the traditional manufacturing processes by increasing flexibility and creating an advantage to manufacture customized products at low costs. In this study, a unique eyeglass frame was designed to have a snake shape, which has an asymmetric geometry unlike traditional frames. The eyeglass frame was designed in a customized manner by reflecting dimensional characteristics of a customer's face. Finite element analysis was performed to investigate the structural safety of the 3D printed frames during the assembly process. The analysis also considered the effect of anisotropic material properties as determined by tensile tests. The eyeglass frame was then printed using the customized sizes and the best building process. The eyeglass frame was successfully assembled with lenses and without structural failure during its assembly procedure.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.22
no.1
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pp.35-44
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2009
This paper describes an application of domain decomposition method for parallel finite element analysis which is required to large scale 3D structural analysis. A parallel finite element method system which adopts a domain decomposition method is developed. Node is generated if its distance from existing node points is similar to the node spacing function at the point. The node spacing function is well controlled by the fuzzy knowledge processing. The Delaunay triangulation method is introduced as a basic tool for element generation. Domain decomposition method using automatic mesh generation system holds great benefits for 3D analyses. Aa parallel numerical algorithm for the finite element analyses, domain decomposition method was combined with an iterative solver, i.e. the conjugate gradient(CG) method where a whole analysis domain is fictitiously divided into a number of subdomains without overlapping. Practical performance of the present system are demonstrated through several examples.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.2
no.2
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pp.57-68
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1998
For free vibration of monosymmetric thin-walled circular arches including restrained warping effect, the elastic strain and kinetic energy is derived by introducing displacement fields of circular arches in which all displacement parameters are defined at the centroid axis. The cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions for development of the curved thin-walled beam element having eight degrees of freedom. Analytical solution for free vibration behaviors of simply supported thin-walled curved beam element is presented by evaluating elastic stiffness and mass matrices. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this study, analytical and numerical solutions for free vibration of circular arches are presented and compared with solutions analyzed by the FEM using straight beam element.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2003.11a
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pp.38-38
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2003
최근 나노기술의 발달과 더불어 나노재료에 대한 특성평가 요구가 높아지고 있고, 따라서 나노스케일로 재료의 기계적 거동을 분석할 수 있는 나노인덴테이션 기법이 심도있게 연구되고 있다. 본 연구에서는 나노인덴테이션을 이용하여 여러 가지 재료의 탄성 소성 변형 거동을 관찰 조사하고 이를 다시 유한요소법(FEM)으로 모사하여 해석하였다. 나노인덴테이션으로 재료 표면에 압입하여 탄소성 변형을 일으켰으며 이때의 가하중과 변형깊이를 측정하여 하중-변형 곡선을 얻었다. 매우 작은 접촉응력 조건하에서는 탄성변형의 비율이 매우 높았는데 하중-변형 곡선으로부터 재료의 나노 경도와 탄성 계수값을 얻을 수 있었다. 실험적으로 얻은 하중-변형 곡선을 3 차원의 유한요소법(FEM)을 이용하여 모사하였는데 상호간에 매우 근접한 결과를 얻을 수 있었다. 이 때 압자의 모양, 압입 깊이, 재료의 종류, 둥을 변수로 하여 여러 가지 조건하에서 압입실험을 하였으며 그 결과를 유한요소법으로 모사하였다.
본 논문에서는 압전체의 3차원 유한 요소 해석을 통해 압전체의 공진 특성을 해석하였으며 이를 실험적으로 검증하였다. 검증된 유한요소법을 압전 외팔보(Piezoelectric Bimorph cantilever)에 적용하여 임피던스 해석을 수행하였으며 실험 결과와 비교하여 해석의 타당성을 검증하였다. 또한 팬용 압전 외팔보의 공진 특성 해석을 통해 공진 주파수, 변위 및 편향각을 계산하였다. 이를 통해 펀용 압전 외팔보의 적용 가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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