• Steel and Composite Structures
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• 제49권5호
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• pp.587-602
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• 2023

This article presents the numerical modelling of transient heat transfer in highly heterogeneous composite materials where the thermal conductivity, specific heat and density are assumed to be directional-dependent. This article uses a coupled finite element-finite difference scheme to perform the transient heat transfer analysis of unidirectional (1D) and multidirectional (2D/3D) functionally graded composite panels. Here, 1D/2D/3D functionally graded structures are subjected to nonuniform heat source and inhomogeneous boundary conditions. Here, the multidirectional functionally graded materials are modelled by varying material properties in individual or in-combination of spatial directions. Here, fully spatial-dependent material properties are evaluated using Voigt's micromechanics scheme via multivariable power-law functions. The weak form is obtained through the Galerkin method and solved further via the element-space and time-step discretisation through the 2D-isoparametric finite element and the implicit backward finite difference schemes, respectively. The present model is verified by comparing it with the previously reported results and the commercially available finite element tool. The numerous illustrations confirm the significance of boundary conditions and material heterogeneity on the transient temperature responses of 1D/2D/3D functionally graded panels.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권4호
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• pp.317-322
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• 2019

This paper presents the results of parametric analyses to compute the axial capacity of a suction pile using 2D and 3D finite element approaches. The study is intended to simplify the process of analyzing suction piles from 3D to 2D model. The research focuses on obtaining the coefficient to be applied into the 2D model in order to obtain results that are as close as possible to the 3D model. Two 2D models were used in the analysis, namely the plane strain and axisymmetric models. The analyses were performed using two actual offshore soil data of the North and West Java Indonesia. The study reveals that the simplification of model through 2D Finite Element is achievable by applying the appropriate coefficient to the stiffness parameters. The results show that the simplified model of the 2D FEA provides more conservative results (with the difference between 2% to 7%) than the 3D FEA.

• Composites Research
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• 제17권3호
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• pp.23-28
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• 2004

불균등 단면이나 임의의 경계조건을 가진 보나 탑 구조물의 고유진동수를 계산하는 방법은 김덕현에 의해 1960년 후반기에 개발 응용되고 1974년의 한 국제회의에서 발표되었다. 이 논문에는 이 방법을 탄성지지된 3경간연속 철근콘크리트 교량에 적용한 결과가 실려있다. 콘크리트 상판은 특별직교 이방성 판으로 취급되었다. 이 진동해석에 필요한 변위의 영향계수는 여러 방법으로 구할 수 있으나 이 논문에서는 유한차분법이 사용되었다. 기초의 탄성계수와, $D_{22}$, $D_{12}$, $D_{66}$ 강성의 고유진동수에 대한 영향이 철저하게 연구되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.27-35
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• 2011

매설관의 동적해석법으로 Larbi(1995)와 정 등(2005)은 모드중첩법을 이용하여 매설관의 여러 단부경계조건에 대해 해석한 바 있다. 그러나 이 방법에서 얻고자 하는 해의 산정식은 유도과정이 매우 복잡할 뿐만 아니라 유도된 산정식마저 해를 얻기 위해선 별도의 수치해석 전산프로그래밍이 요구되므로 사실상 기술자가 실무에서 이용하기는 극히 어려운 해법으로 취급되고 있다. 이러한 모드 중첩법의 단점을 고려하여 이 해석법의 대안으로 실무에서 보다 쉽게 사용 가능한 3D 유한차분법을 제안하고자 한다. 이를위해 3D 동적 해석의 정확성을 검증한 후 그 결과를 모드중첩법의 결과와 비교 분석하여 매설관의 지진응답을 구하는 또 하나의 방법이 될 수 있음을 학인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권3호통권46호
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• pp.303-315
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• 2000

본 논문에서는 일반화된 21개 강성 매트릭스의 독립 변수를 모두 사용하였고 비등방성 3차원 탄성체의 지배 방정식 및 수치 해석 근사식을 유도하였다. 일반화된 3차원 해석은 2차원 해석의 제한성을 극복하는 정밀해를 보여줄 수 있으며, 두꺼운 보나 판, 또는 쉘에서 전단 변형 효과에 의한 처짐의 증가 효과를 더욱 정밀하게 해석할 수 있다. 따라서 본 논문은 3차원 비등방성 탄성체에 대하여 다양한 경계조건에 따른 유한 차분식을 유도하였으며 이를 전산화하여 해석 프로그램을 개발하였다. 특히, 본 논문에서는 자유경계조건에 대하여 개선된 유한차분법의 적용 방식을 제시하였다. 또한 탄성체의 각 방향 자유경계면에서 경계조건을 해결할 수 있는 일반화된 방식을 제시하였다. 몇가지 수치예제를 통하여 이러한 유한차분 경계처리 방식에 의한 비등방성 3차원 탄성체 해석의 타당성 및 거동을 분석하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.839-848
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• 2000

본 논문은 전자파 장해 및 복사내성 측정에 사용되는 전자파 무반사실의 대용 방법으로 활용될 수 있는 전자파 잔향실의 전자기장 특성에 관하여 연구하였다. 체적이 동일한 직사각형 및 삼각형 구조의 잔향실 내부 필드균일성을 확보하기 위하여 Shroeder diffuser 방식을 적용하였으며, FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 방법을 사용하여 잔향실 내부의 필드 특성을 조사하였다. 앞에서 언급한 두 가지 형태의 잔향실 내부에서 필드 특성을 조사하기 위해 시험공간 내의 75% 샘플을 가지고 분석하였다. 직사각형 잔향실의 경우 최대 $\pm$3dB, 삼각형 잔향실의 경우 최대 $\pm$4.4dB 내의 tolerance를 나타내었으며, 또한 직사각형 잔향실의 경우 편파에 대해서도 독립적이라는 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.378-385
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• 1998

본 논문에서는 종단판 프로브와 동조 포스트가 포함된 동축선 대 캐비티 필터의 특성을 3차원의 시간영역 유한차분(3-D FDTD) 방법에 의해서 계산하였다. 이 필터는 캐비티 안으로 삽입된 동축선의 내부도체가 복사체 역학을 하며, 사각혀 ㅇ동조 포스트의 높이에 의해서 공진주파수를 결정하게 되는 구조이다. 이러한 필터 특성의 계산값과 실제 제작된 필터의 측정값을 비교하여 이 해석 방법의 유용성을 확인하였다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.84-91
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• 2017

This paper is proposed to select the optimal finite element type in finite element analysis. Based on the NUREG reports, static analyses were performed using a commercial analysis program, $ABAQUS^{TM}$. In this study, we used a nonlinear kinematic hardening model proposed by Chaboche. The analysis result of solid elements by inputting the same material constants was different from the results of the NUREG report. This is resulted from the difference between shell element and solid element. Therefore, the material constants that have similar result to the experimental result were determined and compared according to element type. In case of using solid element for efficient finite element analysis, we confirmed that the use of C3D8I element type(incompatible mode 8-node linear brick element) leads the accurate result while reducing the analysis time.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.1441-1446
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• 2009

Numerical analysis is a powerful method in evaluating the soil-pile-structure interaction under the dynamic loading, and this approach has been applied to the practical area due to the development of computer technology. Finite Difference Method, one of the most popular numerical methods, is sensitive to the shape and the number of mesh. However, the trial and error approach is conducted to obtain the accurate results and the reasonable simulation time because of the lack of researches about mesh size and the number. In this study, FLAC 3D v3.1 program(FDM) is used to simulate the dynamic pile model tests, and the numerical results are compared with the 1G shaking table tests results. With the different size and shape of mesh, the responses of pile behavior and the simulation time are estimated, and the optimum mesh sizes in dynamic analysis of single pile is studied.

• 전자공학회논문지D
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• 제34D권10호
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• pp.60-67
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• 1997

This paper presents a 3-D finite difference time domain (FDTD) method used for indoor propagation simulations where the electromagnetic wav eis uniformly excited on th eone of the wall in a building and affected by an indoor obstacles. In cases of simulation and measurement, the frequency of 851 MHz is used. The conductivities of walls, floor, ceiling and indoor obstacles are measured and used for simulations. These simulations are carried out using different boundary condition such as mur's absorbing boundary condition (ABC) and perfectly matched layer (PML) technique. The PML technique is found to be well-suited to this analysis because of it's smaller computational domain than mur's ABC. The measured signal strengths are compared to simulated values with good agreement.