• 한국전자파학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.1120-1131
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• 2006

본 연구는 combined integration/matrix method에 의해 다양한 접지 시스템의 특성을 모의할 수 있는 수치 해석 기법에 관한 연구이다. Combined integration/matrix method는 접지 시스템을 일정한 길이의 요소로 분할하여 미리 적분을 한 후 적분된 길이 요소 기법에 대해 matrix method를 사용하는 방법으로 연산 시간 및 해석시 에러 발생을 줄일 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 수치 해석시 분할 요소 길이에 대한 오차 분석을 통해 최적의 요소길이 산정 방법을 제시하였으며 이를 통해 실규모 접지 시스템의 다양한 형태의 접지 시스템의 성능 분석이 가능하도록 하였다. 오차 분석을 토대로 접지 전극의 길이와 매설 깊이에 따라 적절하게 요소의 길이를 도출한 결과 분할하고자 하는 요소의 길이는 매설 깊이와 접지 도체의 길이에 주요한 상관 관계가 있음을 알 수 있었으며 본 연구에서 제시한 수치 해석 모델링 방법에 따라 3 % 이내의 해석 정확도를 얻을 수 있었다. 또한, 이를 다중 접지계 해석에 적용하여 현재 산업 플랜트 접지 방식에서 가장 논란이 되고 있는 전원 접지계와 신호/통신 접지계의 공통 접지 및 분리 접지의 영향 평가 등에 활용될 수 있음을 보여주었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제2권4호
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• pp.395-402
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• 1994

An improved finite element-transfer matrix method is applied to the transient analysis of plates with large displacement under various excitations. In the present method, the transfer of state vectors from left to right in a combined finite element-transfer matrix method is changed into the transfer of generally incremental stiffness equations of every section from left to right. Furthermore, in this method, the propagation of round-off errors occurring in recursive multiplications of transfer and point matrices is avoided. The Newmark-${\beta}$ method is employed for time integration and the modified Newton-Raphson method for equilibrium iteration in each time step. An ITNONDL-W program based on this method using the IBM-PC/AT microcomputer is developed. Finally numerical examples are presented to demonstrate the accuracy as well as the potential of the proposed method for dynamic large deflection analysis of plates with random boundaries under various excitations.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제28권5호
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• pp.587-601
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• 2008

In this study, a numerical procedure based on the finite element method for materially and geometrically nonlinear analysis of reinforced and prestressed concrete slender columns with arbitrary section subjected to combined biaxial bending and axial load is developed. In order to overcome the low computer efficiency of the conventional section integration method in which the reinforced concrete section is divided into a large number of small areas, an efficient section integration method is used to determine the section tangent stiffness. In this method, the arbitrary shaped cross section is divided into several concrete trapezoids according to boundary vertices, and the contribution of each trapezoid to section stiffness is determined by integrating directly the trapezoid. The space frame flexural theory is utilized to derive the element tangent stiffness matrix. The nonlinear full-range member response is traced by an updated normal plane arc-length solution method. The analytical results agree well with the experimental ones.

• 소음진동
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• 제10권1호
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• pp.97-106
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• 2000

The dynamic behavior of crankshaft-bearing system in scroll compressor has been investigated using the combined methodologies of finite elements and transfer matrices. The finite element formulation is proposed including the field element for a shaft section and the point element at balancer weight locations, bearing locations, etc., whereas the conventional method is used with the elements. The Houbolt method is used to consider the time march for the integration of the system equations. The linear stiffness and damping coefficients are calculated for a finite cylindrical fluid-film bearing by solving the Reynolds equation, using finite difference method. The orbital response of crankshaft supported on the linear bearing model is obtained, considering balancer weights of motor rotor. And, the steady state displacement of crankshaft are compared with a variation in balancer weight. The loci of crankshaft at bearing locations are composed of the synchronous whirl component and the non-synchronous whirl component.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.241-248
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• 1987

지반-구조물 상호작용 효과가 큰 경우의 동적문제를 모드중첩법으로 해결하기 위하여 여러 가지 등가모드감쇠값 결정 방법에 대한 이론적 배경을 검토하였다. 또한 component mode synthesis method에 의하여 감쇠행렬을 구하고 이를 이용한 직접적분법으로 지반-구조물의 연계모델의 응답을 계산하여 각 등가모드감쇠값 결정 방법으로 구한 등가모드감쇠값을 사용한 모드 중첩법의 해석 결과와 비교 분석하였다. 해석모델로는 2종류의 상부구조와 4종류의 지반조건을 고려하고 이를 조합한 경우를 채택하였다. 본 연구 결과로 소멸에너지법으로 얻은 등가모드감쇠값이 직접적 분법의 결과에 가장 근사적인 결과를 주는 것을 알 수 있었다. 고정지반모델인 경우에는 강도가중법을 제외한 다른 방법으로 구한 등가모드감쇠값은 직접적분법의 결과와 거의 일치되는 응답을 주었다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권1호
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• pp.10-18
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• 2010

The purpose of this paper deals with direct multiple-shooting method (DMS) to resolve helicopter maneuver problems of helicopters. The maneuver problem is transformed into nonlinear problems and solved DMS technique. The DMS method is easy in handling constraints and it has large convergence radius compared to other strategies. When parameterized with piecewise constant controls, the problems become most effectively tractable because the search direction is easily estimated by solving the structured Karush-Kuhn-Tucker (KKT) system. However, generally the computation of function, gradients and Hessian matrices has considerably time-consuming for complex system such as helicopter. This study focused on the approximation of the KKT system using the matrix exponential and its integrals. The propose method is validated by solving optimal control problems for the linear system where the KKT system is exactly expressed with the matrix exponential and its integrals. The trajectory tracking problem of various maneuvers like bob up, sidestep near hovering flight speed and hurdle hop, slalom, transient turn, acceleration and deceleration are analyzed to investigate the effects of algorithmic details. The results show the matrix exponential approach to compute gradients and the Hessian matrix is most efficient among the implemented methods when combined with the mixed time integration method for the system dynamics. The analyses with the proposed method show good convergence and capability of tracking the prescribed trajectory. Therefore, it can be used to solve critical areas of helicopter flight dynamic problems.

• Tribology and Lubricants
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• 제17권1호
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• pp.56-63
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• 2001

The dynamic behavior of rotor-bearing system used in swash plate compressor has been investigated using the combined methodologies of finite elements and transfer matrices. The finite element is formulated including the field element for a shaft section and the point element for swash plate, disk pulley and bearings. The Houbolt method is used to consider the time march for the integration of the system equations. The transient whirl response of rotating shaft supported on roller bearings is obtained, considering compression forces and unbalance forces at swash plate and driving pulley. And, the steady state displacements of the rotor are compared with a variation in unbalance mass. Results show that the loci of rotating shaft considering unbalance forces and external compression forces are more severe in flutter motion than with only unbalance forces.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.37-52
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• 2012

이 연구에서는 감절점쉘요소의 개념에 근거한 새로운 4절점 곡면 쉘요소를 제시하였다. 회전장이 독립변수로 도입된 범함수에 의하여 면내회전자유도를 도입함으로써 개발된 쉘요소에서는 절점당 6자유도를 갖도록 하였다. 아울러 쉘요소의 면내거동 개선을 위하여 4개의 비적합변위형에 의한 비적합변위를 면내방향의 변위성분에 추가하였으며, 면외거동 개선을 위하여 대체전단변형률장이 적용되었다. 이 연구에서의 비적합변위형의 수치적 구현에 있어서 일정한 변형률상태를 표현할 수 있도록 하기 위하여 비적합변위형의 직접 수정법이 적용되었다. 이렇게 정식화된 쉘요소 강성행렬의 수치적분에 있어서는 부피적분을 위하여 9점 적분법이 사용되었다. 개발된 쉘요소는 바람직하지 못한 영에너지모드를 갖지 않으며, 일정한 변형률 상태를 표현할 수 있음을 확인하였다. 개발된 4절점 곡면 쉘 요소에 대한 다양한 수치예제를 통한 검증 결과, 전반적으로 양호한 거동을 보여주고 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1084-1094
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• 1993

본 연구에서는 모드합성법에 관한 연구를 발전시켜 특히 시간영역에서 동특성 이 변하는 일반적인 구조계의 강제진동해석을 수행할 수 있는 효율적인 방법을 제시한 다. 각 부분구조의 운동방정식은 라그랑지 방정식을 이용하여 유도하며 부분구조 간 의 연결부에서 만족해야 하는 기하학적 적합조건은 라그랑지 승수를 이용하여 처리한 다. 각 부분구조를 나타내기 위하여는 자유경계 또는 하중경계모드(loaded interface mode)를 사용하며 시간영역 응답해석을 위해서는 이산형태(discrete form)의 상태방정 식(state equation)이 사용된다. 제시한 방법은 기존의 모드합성법과는 달리 전체계 를 나타내는 운동방정식을 구성하지 않으므로 전체계의 모우드 매개변수를 구할 필요 가없는 장점이 있다. 시간영역에서 전체 구조계를 합성하지 않고 직접 응답을 구하므 로 미사일 발사체계 등과 같이 시간에 따라 동특성이 변하는 구조계의 동적해석을 위해 효과적으로 활용될 수 있다. 제시한 방법을 간단한 집중질량계와 동특성이 일정 하지 않은 복잡한 구조물의 시간영역 응답해석에 적용하여 그 결과를 직접적분법으로 구한 엄밀해(exact solution)와 비교하며 제시한 타당성을 검증하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권3호
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• pp.237-245
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• 2008

우리는 해저 연약지반 주행차량과 주행차량의 상부에 결합되어 있는 유연관의 연성거동 동력학 해석 기법을 개발하였다. 연약지반 주행차량은 1개의 강체로 모델링되었으며, 질량집중매개변수 기법을 이용한 이산화기법을 적용하여 유연관을 모델링하였다. 강체 무한궤도 주행차량의 운동방정식과 유연관의 3차원 비선형 지배방정식을 결합시켰으며, 4개의 오일러 매개변수를 이용하여 주행차량과 유연관의 자세를 표현하였다. 주행차량과 유연관의 비선형 연성거동 동력학 방정식의 해를 구하기 위해, 증분-반복법을 이용하였다. 시간영역 수치적분을 위해 $Newmark-\beta$기법을 이용하였다. 증분-반복법을 적용하여 연성 운동방정식에 대한 자코비안 행렬을 유도하였다. 동적거동 동력학 해석 기법을 통해 유연관의 동적거동과 연약지반 위를 주행하는 무한궤도 차량의 동적거동 사이의 상호작용을 시간영역에서의 관찰하였다.