• 제목/요약/키워드: Absorbing Boundary

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원전구조물의 비선형 시간영역 SSI 해석을 위한 경계반력법에 의한 유효지진하중과 PML의 적용 (Application of Effective Earthquake Force by the Boundary Reaction Method and a PML for Nonlinear Time-Domain Soil-Structure Interaction Analysis of a Standard Nuclear Power Plant Structure)

  • 이혁주;임재성;문일환;김재민
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제27권1호
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    • pp.25-35
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    • 2023
  • Considering the non-linear behavior of structure and soil when evaluating a nuclear power plant's seismic safety under a beyond-design basis earthquake is essential. In order to obtain the nonlinear response of a nuclear power plant structure, a time-domain SSI analysis method that considers the nonlinearity of soil and structure and the nonlinear Soil-Structure Interaction (SSI) effect is necessary. The Boundary Reaction Method (BRM) is a time-domain SSI analysis method. The BRM can be applied effectively with a Perfectly Matched Layer (PML), which is an effective energy absorbing boundary condition. The BRM has a characteristic that the magnitude of the response in far-field soil increases as the boundary interface of the effective seismic load moves outward. In addition, the PML has poor absorption performance of low-frequency waves. For this reason, the accuracy of the low-frequency response may be degraded when analyzing the combination of the BRM and the PML. In this study, the accuracy of the analysis response was improved by adjusting the PML input parameters to improve this problem. The accuracy of the response was evaluated by using the analysis response using KIESSI-3D, a frequency domain SSI analysis program, as a reference solution. As a result of the analysis applying the optimal PML parameter, the average error rate of the acceleration response spectrum for 9 degrees of freedom of the structure was 3.40%, which was highly similar to the reference result. In addition, time-domain nonlinear SSI analysis was performed with the soil's nonlinearity to show this study's applicability. As a result of nonlinear SSI analysis, plastic deformation was concentrated in the soil around the foundation. The analysis results found that the analysis method combining BRM and PML can be effectively applied to the seismic response analysis of nuclear power plant structures.

비선형 응답이력해석의 영향인자에 대한 사례연구 - 1989 Loma Prieta 지진 계측기록을 중심으로 - (Case Study on Influential Factors of Nonlinear Response History Analysis - Focused on 1989 Loma Prieta Earthquake -)

  • 유계항;이진선
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제33권12호
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    • pp.45-58
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    • 2017
  • 최근 들어 시설물별 내진설계기준이 성능기반 내진설계로 전환됨에 따라, 신뢰성있는 비선형 응답이력해석(Response-history analysis, RHA)에 대한 요구가 높아지고 있다. 그러나, 부지응답해석 분야에 있어서는 1970년대 이후 등가선형 해석이 표준절차로 자리잡고 있음에 따라, 이를 대체하기 위해서는 비선형 응답이력해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 본 논문에서는 1989년 미국 Loma Prieta 지진기록을 바탕으로 다층지반에 대해서 비선형 RHA를 이용한 부지응답해석 결과의 신뢰성을 검증하였다. 이를 위하여, 비선형 RHA를 위한 비선형 지반모델의 선정방법과 3차원 해석시 요구되는 기반암 경계조건의 영향을 평가 하였다. 평가 결과, 제한된 조건하에서 가장 정확한 비선형 지반모델과 경계조건을 적용 시 비선형 RHA의 결과는 등가선형 해석결과와 유의미한 차이는 발생하지 않음을 알 수 있었다. 또한, 3차원 해석을 시행하는 경우, 전체 모델의 회전운동을 제어하기 위하여 최 하단부 흡수 경계조건을 적용해야 함을 알 수 있었다.

유한차분 시간영역 해석법에 내부전원을 이용한 마이크로스트립 선로 해석에 관한 연구 (A Study on the Analysis of the Microstrip Line by Using Inner Source at the FDTD Method)

  • 윤성현;정수길;손창수
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제9권5호
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    • pp.567-577
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    • 1998
  • 유한차분 시간영역 방법을 이용하여 연속 및 불연속 마이크로스트립올 해석할 때 홉수 경계조건은 Berenger의 완전 접합충(Perfectly Matched Layer:PML)올 3차원으로 적용하고, 전원의 인가는 기존의 마이크로스트립 전면(front face)에 인가하는 방법 대신 내부전원(Inner Source Technique:IST)을 이용하였다. 이 방법을 이용하면 de성분의 왜곡이 개선되고, 에베네센트(evanescent) 및 복사 전자계가 존재하는 측면과 윗면의 계산 영역올 줄이더라도 해석된 특성은 신뢰할 수 있는 결과를 얻올 수 있었다. 또한 내부전원의 위치를 조정함으로서 불완전한 경계조건에 의해서 발생되는 반사파의 영향올 효과적으로 제거할 수 있었다. 본 연구에서는 이러한 방법을 이용하여 마이크로스트립의 분산특성 및 특성임피던스를 계산하였다. 그리고 종단개방 마이크로스트립의 산란계수의 크기와 위상올 구하고 그 동가회로를 계산하였다.

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시간영역에서 십자형 터널 내의 전파 전파의 전송 효율에 관한연구 (A study on the transmission efficiency of electromagnetic wave propagation in cross type tunnels in time domain)

  • 김기래
    • 전자공학회논문지D
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    • 제34D권4호
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    • pp.1-7
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    • 1997
  • 십자형 및 변형 십자형의 2차원 터널 내에서 전파 전파 문제를 FVTD(finite volume time domain)법을 적용하여 시간영역에서 해석하였다. FVTD법은 임의의 미소 다면체 셀(cell)에 대하여 맥스웰 방정식(Maxwell's equation)을 체적 적분한 것에 이산화하여 나타낸 차분 방정식이다. 이 방식의 장점은 불균질 매질을 포함하는 임의 형태의 경계치 문제를 쉽게 계산할 수 있는데 있다. 본 논문에서는 FVTD법을 이용하여 십자형 터널에 대해 전자파의 전파 현상을 수치 계산을 하고, 유효성을 검증하기 위해 실험치와 비교하였다. 수치 계산의 종단에 있는 흡수 경계 조건은 손실 매질에 있느 PML(Perfect Matched Layer)흡수 경계 조건을 적용했다.

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튜브형 충돌에너지흡수부재의 좌굴불안전성에 대한 연구 (The study on the buckling instability of tube type crash energy absorber)

  • 최원목;정현승;권태수
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1564-1570
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    • 2007
  • There are normally two types of the energy absorbers used in the crashworthiness of trains. The first is a structure type, which mainly used in not only the primary structures of the train but also the crash energy absorbers at the accident. The second is a module type, which just absorbs the crash energy independent of the primary structures and attached to the structures of the train. The expansion and inversion tube are widely used as the module type crash energy absorbers, especially in the train. The tubes should not be buckled under the load acting on the end of the tube in longitudinal direction during absorbing the crash energy. The buckling stability of the tubes is affected by the boundary conditions, thickness and length of tube. In this study, the effects of the length and thickness of the tubes on the buckling load are studied by using the ABAQUS, a commercial finite element analysis program, and then presents the guideline to design the tube. The analysis processes to compute the buckling load consist of a linear buckling analysis and a nonlinear post-buckling analysis. The buckling modes are evaluated by the linear buckling analysis, as using these modes, the buckling loads are computed by the nonlinear post-buckling analysis.

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FDTD 기법을 이용한 복잡한 구조물 위에 부착된 안테나의 방사특성 해석 (Radiation study of a Wire Antenna Mounted on the Complex Structure Using the FDTD Method)

  • 김병남;박성욱
    • 전자공학회논문지D
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    • 제36D권12호
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    • pp.1-10
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    • 1999
  • 본 논문에서는 3차원 PML 흡수 경계 조건을 갖는 FDTD법을 이용하여 복잡한 구조물 위에 부착된 안테나 해석 방법을 수행하였다. 본 연구에서 제안된 FDTD법의 타당성을 검증하기 위해 실린더 구조 및 구 구조 위에 짭은 모노폴 안테나가 탑재됨에 따른 안테나 방사 특성의 해석에 대해 정리한 $Carter^{[1]}$$Harrington^{[2]}$에 의한 정확한 수학적 해석 방법과 상호 비교하였다. 비교 결과, 제안된 FDTD법 해석 결과는 기존의 정확한 수학적 풀이 방법과 매우 잘 일치함을 확인하였다. 이러한 검중된 FDTD 해석 기법을 이용하여 복잡한 구조에 대한 정확한 구조적 모델링을 할 수 있는 전문적인 CAD 툴을 결합하여 블랙호크 헬기와 같은 복잡한 대형 구조물에 부착된 안테나 해석을 수행하였다.

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축방향 압축력을 받는 원통형 박막소재의 좌굴후 탄소성 대변형에 관한 실험 및 해석 연구 (Experimental and Numerical Study on the Elastic-Plastic, Large Deflection, Post-Buckling Behavior of Axially Compressed Circular Cylindrical Tubes)

  • 권세문;윤희도
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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    • pp.969-974
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    • 2001
  • Circular cylindrical tubes are widely used in structures such as vehicles and aircraft structures, where light weight and high compressive/bending/torsional load carrying capacity are required. When axially compressed, relatively thick circular cylindrical tubes deform in a so-called ring mode. Each ring develops and completely collapses one by one until the entire length of the tube collapses. During the collapse process the tube absorbs a large amount of energy. Like honey-comb structures, circular cylindrical tubes are light weighted, are capable of high axial compressive load, and absorb a large amount of energy before being completely collapsed. In this report, the subject of axial plastic buckling of circular cylindrical tubes was reviewed first. Then, the axial collapse process of the tubes in a so-called ring mode was studied both experimentally and numerically. In the experiment, steel tubes were axially compressed slowly until they were completely collapsed. Fixed boundary condition was provided. Numerical study involves axisymmetric, elastic-plastic, large deflection, self-contact mechanisms. The measured and calculated results were presented and compared with each other. The purpose of the study was to evaluate the load carrying capacity and the energy absorbing capacity of the tube.

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금속의 특성 및 금속수소화물의 팽창에 관한 수치해석 (Numerical Study on Properties of Metals and Expansion of Metal Hydrides)

  • 정영관;박규섭
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제15권4호
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    • pp.257-265
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    • 2004
  • Numerical analysis, as EAM(Embedded Atom Method), in the atomic level is necessary to analyze the relation between the hydrogen and hydrogen absorption metals. EAM established on density functional theory was developed as a new means for calculating various properties and phenomena of realistic metal systems. In this study, we had constructed the EAM program from constitutive formulae and parameters of the hydrogen, nickel and palladium for the purpose of predicting the expansion behavior on hydrogen absorbing. In result, not only the ground state properties of metals but also lattice constants and the volume expansion ratio of metal hydrides show good agreement with Daw's data and experiment data.

FDTD 방법을 이용한 복잡한 구조물에서의 전자파 침투 특성 해석 (Analysis of EM Penetration Problems in Complex Structures Using Finite-Difference Time-Domain Method)

  • 김병남;채찬병;박성욱;이형수
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제11권1호
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    • pp.68-75
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    • 2000
  • 본 논문에서는 PML 흡수 경계 조건을 만족하는 FDTD법을 이용하여 안테나의 방사 특성 및 EM penet tration 문제를 해석하였다 설린더 위에 탑재된 짧은 모노폴 안테나의 경우 far-field에서의 주 방사 성분인 $E_0(\varphi=90^\circ)$에 대하여, 본 논문에서 제안된 FDTD 해석 결과와 Carter에 의한 정확한 해석적 방법과 서로 비교 해 보았으며 그 결파 두 해석 방법에 의한 결과 값이 서로 매우 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한 이렇게 검증된 본 FDTD법을 이용하여 헬기와 같은 복잡한 구조물에서의 EM penetration 문제를 해석 하였다. 헬기의 외부에서 평면파가 입사함에 따라 헬기 내부로 침투되는 전자파 특성을 고찰하였다. 해석 결과, 헬기의 창문 및 측면 출입구를 통하여 입사 전자파의 대부분이 침투되는 특성을 확인하였다.

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지하 매설 안테나를 이용한 지상 표적의 위치파악 기법 (The Detection Method of a Target Position above a Ground Medium using the Buried Antenna)

  • 조정식;김채영;이승학;정종철
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제12권4호
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    • pp.521-531
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    • 2001
  • 본 논문에서는 손실 및 분산 특성을 가지는 지하매질내에서 매설된 안테나를 이용하여 매질 위에 놓인 표적에 의한 산란파 추출방법을 제안하였다. 신호 송신 및 수신시는 다이폴 안테나를 사용하였고, 급전 모델로는 실제 시스템의 전송선 영향이 고려된 전송선 급전 모델을 사용하였다. 지하매질은 분산 및 손실을 가진 2차항 Debye 근사로 모델링 하였다. 2차항 Debye 근사 모델을 유한차분 시간영역법(FDTD)에 적용하기 위해서 선형구간 반복 컨벌루션을 사용하였으며, 손실 매질의 흡수 경계조건으로는 DPML을 사용하였다. 또한 수신신호에 포함되어 있는 표적의 산란파를 추출하기 위해서 지연시간 추출 알고리즘을 사용하여 매질의 수분함량에 따른 산란파의 크기 변화를 관찰하여 표적의 위치를 파악하였다.

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