A continuum-based shape design sensitivity analysis (DSA) method is presented for the acoustic radiation from thin body. The normal derivative integral formulation is employed as an analysis formulation and differentiated directly by using material derivative to get the acoustic shape design sensitivity. In the acoustic sensitivity formulation, derivative coefficients of the structural normal velocities on the surface are required as the input. Thus, the shape design sensitivities of structural velocities on the surface with respect to the shape change are also calculated with continuum approach. A simple disk is considered as a numerical example to validate the accuracy and efficiency of the analytical shape design sensitivity equations derived in this research. This research should be very helpful to design an application involving thin body and to change its acoustic characteristics.
An optimized iron core structure of stimulating coil are presented in order to control the induced electric field distribution using the Continuum Design Sensitivity Analysis (CDSA) combined with a commercially available generalized finite element code (OPERA). The results show that a Figure-Of-Eight (FOE) coil as well as a circular coil with the proposed iron core structure can increase induced electric field intensity by more than two times and make better field localization, compared with those of existing stimulation coil with a air core. After considering manufacturing constraints, a practical iron core structure based on the proposed optimized one is proposed and its performance is analyzed.
In this paper, a continuum-based design sensitivity analysis (DSA) method is developed for the weakly coupled thermo-elasticity problems. The temperature and displacement fields are described in a common domain. Boundary value problems such as an equilibrium equation and a heat conduction equation in steady state are considered. The direct differentiation method of continuum-based DSA is employed to enhance the efficiency and accuracy of sensitivity computation. We derive design sensitivity expressions with respect to thermal conductivity in heat conduction problem and Young's modulus in equilibrium equation. The sensitivities are evaluated using the finite element method. The obtained analytical sensitivities are compared with the finite differencing to yield very accurate results. Extensive developments of this method are useful and applicable for the optimal design problems incorporating welding and thermal deformation problems.
Alhassan, Mohammed A.;Al-Rousan, Rajai Z.;Hejazi, Moheldeen A.
Structural Engineering and Mechanics
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제77권6호
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pp.765-777
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2021
Recently, the plate bending analysis has been interpreted in terms of the tensor's components of curvatures and bending moments by presenting the conceptual perspectives of the Hydrostatic Method of Analysis (HM) and theoretical formulations that combine the continuum mechanics with the graphical statics analysis, the theory of thin orthotropic and isotropic plates, and the elasticity theory. In pursuance of uncovering a genuine formulation of the plate's flexural differential equations, that possess the general-covariance and coordinates-independency. This study had then, tackled various natural and structural problems in both solid and fluid branches of the continuum mechanics in a description of such theoretical and conceptual attainment in uncovering the dimensional independent diffeomorphism covariant partial differential laws.
지중 매설관 거동은 주변 지반의 비선형성과 복합거동 특성의 영향을 직접적으로 받게 되나, 실무에서는 지반의 복잡한 거동 특성을 단순화한 보-스프링 모델이 현재까지도 널리 활용되고 있다. 따라서, 연구 분야에서는 지반의 비선형 특성과 복합거동 특성을 반영하기 위한 연속체해석 방법을 활용하려는 다양한 연구들이 진행되어 왔고, 본 논문에서도 기존에 연구된 다양한 연속체 해석기법을 활용하여 수치해석을 수행하고, 변위-반력 결과 및 지반파괴 형상을 기존 실대형시험 결과와 비교·검토하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 적용한 접촉면 특성을 적용한 경우, 실대형시험에 근접한 반력 결과를 도출할 수 있음을 확인하였으며, 실대형 시험과 유사한 파괴 형상도 확인하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 무시한 매설관과 지반 절점 공유 방법의 경우, 과도한 반력 값을 도출하고, 파괴양상도 상이하였다. 또한, 대변형 해석에서 수렴성이 좋은 동적해석 explicit 방법, ALE 방법, CEL 방법을 각각 적용한 결과, 정적해석과 유사한 변위-반력 관계 및 파괴 형상이 확인되어, 향후 지반분야 대변형 해석에서 동적해석법도 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.
Compton suppression 장치는 Compton 산란 반응을 이용하여, 스펙트럼의 Compton continuum 부분을 억제함으로써 Compton continuum 영역 내에서의 감마선 피크들의 분석을 보다 명확하게 할 수 있게 해주는 장치이다. 표층토양 시료에서 검출된 인공 방사능인 $^{137}Cs$과 자연 방사능인 $^{40}K$핵종의 방사능 농도 값들에 대한 방사능 계수치가 백그라운드를 상회하는 측정값이 발생되거나, 불필요한 방해피크나 비해석 대상 피크에 대하여 검출된 표준선원의 방사능 농도 값들의 실측치에 대한 background를 비억제 스펙트럼(Compton Unsuppression)과 억제 스펙트럼(Compton suppression)을 적용시켜 측정 에너지에 대한 교정을 알고자 점선원인 $^{137}Cs$을 거리별에 따라 측정하여, 몬테칼로 시뮬레이션과 비교 분석함으로서 효율적인 검출 능력을 얻고자 함이며, Compton 억제 인자를 보면 거리가 멀어짐에 따라 CSF 값이 클수록 더 많은 Compton suppression가 이루어졌음을 알 수 있고, $^{137}Cs$을 이용한 컴프턴 비억제 모드와 억제모드로 측정된 스펙트럼에서 컴프턴 연속에 의한 백그라운드가 감소함을 알 수 있었다.
풍력터빈의 대형화와 경량화에 따라 풍력터빈에 작용하는 동하중에 의한 진동 응답이 크게 발생할 수 있다. 특히 공진에서는 큰 진동 응답이 발생하므로 설계 시 정확한 고유진동수의 예측이 요구된다. 이를 위해 풍력터빈 지지구조와 지반에 대한 연성해석이 요구되는데, 일반적으로 유한요소에 기반한 수치적인 방법이 주로 이용된다. 그러나 유한요소 해석은 파일-지반 모델링 및 연산에 많은 노력과 시간을 요구하므로 초기 설계 단계에서는 활용에 많은 제약이 따른다. 반면, 지반을 선형화한 이론 해석은 모델이 단순하고 연산 시간이 매우 짧으므로, 해석의 신뢰성이 확보된다면 지반-지지구조의 거동 특성을 초기에 예측하는데 유용한 도구가 될 수 있다. 본 논문에서는 이론 해석을 이용해 지반에 인입된 파일에 대한 파일-지반 연성해석을 수행하였다. 해석 시 지반의 변형은 탄성 범위 이내에 있다고 단순화하여 파일은 보로, 지반은 연속체로 모델링하였다. 본 연속체 모델을 이용해 파일 상단에 수평 하중 또는 모멘트가 작용할 때 발생하는 파일의 횡변형을 구하고, 파일의 세장비에 따른 영향계수를 도출하였다. 그리고 이를 유한요소해석을 기반으로 한 문헌의 결과와 비교함으로써 해석 결과의 신뢰도를 평가하였다. 이를 통해 연속체 모델의 해석은 세장비가 큰 파일에 대해서는 유효한 반면 약 3 이하의 낮은 세장비를 가지는 파일에서는 신뢰성이 떨어짐을 확인하였다.
This paper presents a new methodology for designing a dielectric waveguide filter with the cutoff frequency of 2.4 GHz based on the continuum design sensitivity analysis. An analytical sensitivity formula is derived in frequency domain and then unified program architecture applicable to the optimal design of high-frequency devices is proposed. A three-dimensional dielectric resonator used in waveguide filters has been tested to illustrate the validity of the proposed method.
한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.81-87
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1998
In this paper, a global acoustic design sensitivity analysis (DSA) of field point pressure with respect to structural sizing design variables is developed. Firstly acoustic sensitivity is formulated and implemented numerically. And it is combined with continuum structural sensitivity to obtain the global acoustic, design sensitivity. For this procedure, GASA (global acoustic design sensitivity analyzer) has been developed. A half scale of automobile cavity model is considered in this paper. In order to confirm accuracy of the results of global acoustic DSA obtained by GASA, it is compared with the result of central finite difference method. In order to reduce computation time, Rayleigh approximated solution is evaluated and compared with the solution which used every nodal velocities. Also the acoustic optimization procedure is performed using design sensitivities. From these numerical studies, it can be shown that global acoustic DSA is a useful tool to improve acoustic problems.
한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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pp.192-198
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1997
In the concurrent engineering, the CAD-based design model is necessary for multidisciplinary analysis and for computer-aided manufacturing (CAM). A shape and configuration design velocity field computation of structure has been developed using a computer-aided design (CAD) tool, Pro/ENGINEER. The design Parameterization with CAD tool is to characterize the change in dimensions and movements of geometric control points that govern the shape/orientation of the structural boundary. The boundary velocity is obtained by using a CAD-based finite difference method and the domain velocity field is obtained from finite element analysis (FEA) using the boundary displacement method. In this paper, the continuum configuration DSA for NVH problem, which requires the shape velocity field and the orientation velocity field at the same time, is developed using linear shape functions. For validation of continuum design sensitivity coefficients, design sensitivity coefficients are compared with the coefficients computed using by the finite difference method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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