• 한국해양공학회지
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• 제35권6호
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• pp.403-413
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• 2021

As the size of ships increases, the size and output power of their thrusters also increase. When a large ship berths or unberths, the jet flow produced from its thruster has an adverse effect on the stability of quay walls. In this study, we conducted a numerical analysis to examine the impact of the thruster jet flow of a 30,000 TEU container ship, which is expected to be built in the near future, on the stability of a quay wall. In the numerical simulation, we used the fluid-structure interaction analysis technique of LS-DYNA, which is calculated by the overlapping capability using an arbitrary Lagrangian Eulerian formulation and Euler-Lagrange coupling algorithm with an explicit finite element method. As the ship approached the quay wall and the vertical position of the thruster approached the mound of the quay wall, the jet flow directly affected the foot-protection blocks and armor stones. The movement and separation of the foot-protection blocks and armor stones were confirmed in the area affected directly by the thruster jet flow of the container ship. Therefore, the thruster jet flows of ultra-large ships must be considered when planning and designing ports. In addition, the stability of existing port structures must be evaluated.

• Computers and Concrete
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• 제31권2호
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• pp.163-171
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• 2023

Face gear transmission is widely used in aerospace shunt-confluence transmission system. Tooth wear is one of the main factors affecting its bearing transmission performance. Furthermore, the installation errors of face gear are inevitable. In order to study the wear mechanism of face gear tooth surface with installation errors, based on tooth contact analysis numerical method and Archard wear theory, the UMESHMOTION subroutine in ABAQUS is developed.Combining with Arbitrary Lagrangian-Eulerian adaptive mesh technology, the finite element mesh wear model of abraded face gear pair is established.The preprocessing conditions are set to generate the inp files.Then,the inp files for each corner are imported and batch processed in ABAQUS.The loading tooth contact problem at each rotation angle is solved and the load distribution coefficient among gear tooth, tooth root bending stress, tooth surface contact stress and loaded transmission error are obtained. Results show that the tooth root wear is the most serious and the wear at the pitch cone is close to 0.The wear law of tooth surface along tooth width direction is convex parabola and the wear law along tooth height direction is concave parabola.

• Coupled systems mechanics
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• 제1권4호
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• pp.361-379
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• 2012

This paper presents a fully coupled three-dimensional solver for the analysis of interaction between pulsatile flow and large deformation structure. A partitioned time marching algorithm is employed for the solution of the time dependent coupled discretised problem, enabling the use of highly developed, robust and well-tested solvers for each field. Conservative transfer of information at the fluid-structure interface is combined with an effective multi-predict-correct iterative scheme to enable implicit coupling of the interacting fields at each time increment. The three-dimensional unsteady incompressible fluid is solved using a powerful implicit time stepping technique and an ALE formulation for moving boundaries with second-order time accurate is used. A full spectrum of total variational diminishing (TVD) schemes in unstructured grids is allowed implementation for the advection terms and finite element shape functions are used to evaluate the solution and its variation within mesh elements. A finite element dynamic analysis of the highly deformable structure is carried out with a numerical strategy combining the implicit Newmark time integration algorithm with a Newton-Raphson second-order optimisation method. The proposed model is used to predict the wave flow fields of a particular flow-induced vibrational phenomenon, and comparison of the numerical results with available experimental data validates the methodology and assesses its accuracy. Another test case about three-dimensional biomedical model with pulsatile inflow is presented to benchmark the algorithm and to demonstrate the potential applications of this method.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.547-554
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• 2013

천연가스 자동차에 장착되는 연료저장용기는 크게 두부, 실린더부 그리고 바닥부로 나뉜다. 실린더부와 바닥부에 관한 연구는 이미 충분히 수행되었으나, 두부 성형에 관한 연구 및 설계자료는 전무한 실정이며, 현재 현장 작업자들의 경험이나 시행착오에 의해 제작되고 있다. 본 연구에서는 천연가스 저장용기의 두부 성형 공정인 열간스피닝 공정 분석을 위하여 회전체 소성가공에 적합한 ALE method를 적용하여 유한요소해석을 수행하였다. 성형인자들(이송거리, 성형시간, 소재의 온도, 회전속도)이 성형롤러의 하중 및 두부의 좌굴에 미치는 영향을 분석하고, 이를 토대로 저장용기의 두부성형 가능성을 검토하였다. 또한 성형해석 결과로 제조된 저장용기 두부의 안전성을 평가하기 위하여 파열압력에 대한 용기의 구조해석 및 실험을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권12호
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• pp.1738-1746
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• 2002

In the FSI (Fluid-Structure Interaction) problems, two different governing equations are to be solved together. One is fur the fluid and the other for the structure. Furthermore, a kinematic constraint should be imposed along the boundary between the fluid and the structure. We use the combined formulation, which incorporates both the fluid and structure equations of motion into a single coupled variational equation so that it is not necessary to calculate the fluid force on the surface of structure explicitly when solving the equations of motion of the structure. A two-dimensional channel flow divided by a Bernoulli-Euler beam is considered and the dynamic response of the beam under the influence of channel flow is studied. The Navier-Stokes equations are solved using a P2P1 Galerkin finite element method with ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) algorithm. The internal structural damping effect is not considered in this study and numerical results are compared with a previous work fer steady case. In addition to the Reynolds number, two non-dimensional parameters, which govern this fluid-structure system, are proposed. It is found that the larger the dynamic viscosity and density of the fluid are, the larger the damping of the beam is. Also, the added mass is found to be linearly proportional to the density of the fluid.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.323-331
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• 2019

강한 지진의 영향에 있는 레디얼 게이트에 작용하는 동수압 산정을 위한 계산 모형이 제시되었다. 지진동으로 움직이는 구조물의 영향을 호소부와의 이동경계면으로 처리함과 아울러 강한 지진동 효과를 고려하여 동적 레이어링법이 적용된 ALE 알고리즘과 호소부 자유수면 거동을 위한 SIMPLE법을 사용하는 것이 제안된다. 제안된 방법은 단순한 수직 또는 경사 댐체 벽면에 대하여 널리 알려진 실험 결과 및 그로부터 유도된 제안식과 비교하여 타당성과 유효성이 증명되었다. 계산모형에서 사용할 호소부 상류부 측의 무한경계까지의 거리를 산정하기 위한 파라미터 분석을 수행하여 호소부 수위의 2배가 최적의 길이임을 관찰하였다. 마지막으로 제안된 계산 모형을 사용하여 여러 곡률의 대형 레디얼 게이트에 작용하는 지진동수압을 성공적으로 산출하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권4호
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• pp.441-461
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• 2021

Reinforced concrete (RC) columns are crucial in building structures and they are of higher vulnerability to terrorist threat than any other structural elements. Thus it is of great interest and necessity to achieve a comprehensive understanding of the possible responses of RC columns when exposed to high intensive blast loads. The primary objective of this study is to derive analytical formulas to assess vulnerability of RC columns using an advanced numerical modelling approach. This investigation is necessary as the effect of blast loads would be minimal to the RC structure if the explosive charge is located at the safe standoff distance from the main columns in the building and therefore minimizes the chance of disastrous collapse of the RC columns. In the current research, finite element model is developed for RC columns using LS-DYNA program that includes a comprehensive discussion of the material models, element formulation, boundary condition and loading methods. Numerical model is validated to aid in the study of RC column testing against the explosion field test results. Residual capacity of RC column is selected as damage criteria. Intensive investigations using Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) methodology are then implemented to evaluate the influence of scaled distance, column dimension, concrete and steel reinforcement properties and axial load index on the vulnerability of RC columns. The generated empirical formulae can be used by the designers to predict a damage degree of new column design when consider explosive loads. With an extensive knowledge on the vulnerability assessment of RC structures under blast explosion, advancement to the convention design of structural elements can be achieved to improve the column survivability, while reducing the lethality of explosive attack and in turn providing a safer environment for the public.

• Composites Research
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• 제22권1호
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• pp.22-31
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• 2009

최근 화석 연료가 고갈됨에 따라 대체 에너지 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 여러 대체 에너지들 중 풍력 발전기는 바람의 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 주는 시스템으로 매우 친환경적이기 때문에 다양하게 연구되고 있다. 따라서 본 연구의 목표는 500W급 소형 풍력 발전용 블레이드의 개발로서 외국에 비하여 상대적으로 풍속이 낮은 국내와 같은 지역에 적용할 수 있도록 설계 되어야 한다. 본 논문에서는 피로수명을 고려한 고효율 경량화 블레이드의 공력설계 및 구조설계 방법이 제안되었으며, 구조해석으로 선형 정적해석, 좌굴해석, 진동모드해석이 수행되었다. 또한 풍력 발전 시스템에 발생할 수 있는 유체충돌해석을 모사하였다. 해석결과들은 유압시험장비를 이용한 구조시험 빛 성능시험의 결과와 비교되었고, 비교적 잘 일치하여 설계결과의 안전성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.8-14
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• 2019

조류 충돌은 항공 운항에서 안전에 관한 가장 중요한 설계 요인이며 고정익 및 회전익 항공기에 심각한 손상을 가하는 원인 중 하나로 분류된다. 본 연구를 통해 조류 충돌 과정을 오일러-라그랑지안 기법을 적용하여 헬리콥터에 장착된 복합재 블레이드의 응답을 MSC.DYTRAN 소프트웨어로 모사하였다. 임의의 라그랑지안 오일러리안(ALE) 방법과 적절한 상태 방정식을 선정하여 조류 모델링에 적용하여 복합재로 구성된 로터 블레이드의 앞전의 조류충돌 구조 건전성을 입증하였다. 조류충돌 해석을 적용하기 위해서 블레이드 앞전 물성치와 조류의 강도와 물성의 차이가 크기 때문에, 충돌 후 조류의 파편을 유체로 가정하여 Euler 요소로 적용하였다. 조류충돌 해석을 통해 설계된 로터 블레이드의 앞전 구조는 조류 충돌에 대해 새의 크기(50.8mm)를 적용하여 TSAI-FILL 파괴기준으로 1.18의 여유마진을 확인하였다. 복합재 블레이드의 조류충돌 해석 결과는 충분히 신뢰성을 가진 것으로 평가되며 다양한 해석조건으로 시험을 대체할 것으로 평가할 수 있다. 향후 제시된 방법으로 다양한 하중 조건, 다양한 조류 모델링을 적용하여 로터 블레이드의 구조 안정성을 평가할 수 있다.