Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.10a
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pp.11-18
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2001
In this paper, a new algorithm of coupling Element-Free Galerkin Method(EFGM) and Boundary Element Method(BEM) using the variational formulation is presented. A global variational coupling formulation of EFGM-BEM is achieved by combining the variational form on each subregion. In the formulation, Lagrange multiplier method is introduced to satisfy the compatibility conditions between EFGM subregion and BEM subregion. Some numerical examples are studied to verify accuracy and efficiency of the proposed method, in which numerical performance of the method is compared with that of conventional method such as EFGM-BEM direct coupling method, EFGM and BEM. The proposed method incorporating the merits of EFGM and BEM is expected to be applied to special engineering problems such as the crack propogation problems in very large domain, and underground structures with joints.
A simple numerical scheme suitable for tracing the fracture propagation path for structures idealized by means of Hillerborg's classical cohesive crack model is presented. A direct collocation, multidomain boundary element method is adopted for the required space discretization. The algorithm proposed is necessarily iterative in nature since the crack itinerary is a priori unknown. The fracture process is assumed to be governed by a path-dependent generally nonlinear softening law. The potentialities of the method are illustrated through two examples.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.05a
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pp.78-84
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2001
In this paper, Power Flow Boundary Element Method(PFBEM) has been developed for one and two dimensional noise and vibration problems in the medium to high frequency ranges. Green functions used for PFBEM are the fundamental solutions of energy governing equations. Both direct and indirect methods of PFBEM have been formulated and numerically applied to predict the vibrational energy density and intensity distributions of simple beams, rectangular plates and L-type plates.
Design sensitivity analysis is proposed for the optimal shape design of three dimensional magnetostatic problems. The direct differentiation method is introduced for design sensitivity analysis and the boundary element method with reduced magnetic scalar potential as the state variable is used to analyze the magnetic characteristics. In the direct differentiation method, the design sensitivity, defined as the total derivative of the objective function with respect to the design variables, is calculated based on the variation of the state variable with respect to the design variable. And the variation of He state variable is calculated by differentiating the both sides of the system matrix equation obtained by applying boundary element method. Through the numerical example with simple electromagnet, the usefullness is proved.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.41
no.8
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pp.850-857
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1992
Design sensitivity analysis is proposed for the optimal shape design of three-dimensional magnetostatic problems. The direct differentiation method is introduced for design sensitivity analysis and the boundary element method with reduced magnetic scalar potential as the state variable is used to analyze the magnetic characteristics. In the direct differentiation method, the design sensitivity, defined as the total derivative of the objective function with respect to the design variables, is calculated based on the variation of the state variable with respect to the design variable. And the variation of the state variable is calculated by differetiating the both sides of the system matrix equation obtained by applying boundary element method. Through the numerical example with simple electromagnet, the usefulness is proved.
The dynamic response of two-dimensional unbounded domain on the rigid bedrock in the time domain is numerically obtained. It is realized by the modified scaled boundary finite element method (SBFEM) in which the original scaling center is replaced by a scaling line. The formulation bases on expanding dynamic stiffness by using the continued fraction approach. The solution converges rapidly over the whole time range along with the order of the continued fraction increases. In addition, the method is suitable for large scale systems. The numerical method is employed which is a combination of the time domain SBFEM for far field and the finite element method used for near field. By using the continued fraction solution and introducing auxiliary variables, the equation of motion of unbounded domain is built. Applying the spectral shifting technique, the virtual modes of motion equation are eliminated. Standard procedure in structural dynamic is directly applicable for time domain problem. Since the coefficient matrixes of equation are banded and symmetric, the equation can be solved efficiently by using the direct time domain integration method. Numerical examples demonstrate the increased robustness, accuracy and superiority of the proposed method. The suitability of proposed method for time domain simulations of complex systems is also demonstrated.
In the present paper, a method of nearly orthogonal grid generation in an arbitrary simply-connected 3D domain will be presented. The method is a new direct and non-iterative scheme based on the concept of the decomposition of the global orthogonal transformation into consecutive mapping of a conformal mapping and an auxiliary orthogonal mapping, which was suggested by King and Leal [4]. In our numerical scheme. Kang and Leal's method is extended from 2D problems to 3D problems while the advantage of the non-iterative algorithm is maintained. The essence of the present mapping method is that an iterative scheme can be avoided by introducing a preliminary step. This preliminary step corresponds to a conformal map and is based on the boundary element method(BEM). This scheme is applied to generate several nearly-orthogonal grid systems which are orthogonal at boundaries.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.5
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pp.53-65
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1993
In this work the dynamic response of 3-D arbitrarily shaped rigid massless foundation is numerically obtained using boundary element under non-relaxed boundary condition. The problem is formulated in time domain by the boundary element method. The fundamental solutions used in this work are the Stokes solutions of the three dimensional elastodynamics. This method has advantages over frequency domain techniques in that it provides in a natural and direct way the time history of the response and forms the basis for elct:ension to nonlinear problems. This work is verified and can be used for practical purpose.
We employ a three-dimensional indirect boundary element method (BEM) to simulate temperature change around an underground liquefied natural gas storage cavern. The indirect BEM (IBEM) uses fictitious heat source strength on boundary elements as basic variables which are solved from equations of boundary conditions and then used to compute the temperature change at other points in the considered problem domain. The IBEM requires evaluation of singular integration for temperature change due to heat conduction from a constant heat source on a planar (triangular) region. The singularity can be eliminated by a semi-analytical integration scheme. However, it is found that the semi-analytical integration scheme yields sharp temperature gradient for points close to vertices of triangle. This affects the accuracy of heat flux, if they are evaluated by finite difference method at these points. This difficulty can be overcome by a combination of using a direct numerical integration for these points and the semi-analytical scheme for other points distance away from the vertices. The IBEM and the hybrid integration scheme have been verified with an analytic solution and then used to the application of the underground storage.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.10
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pp.1742-1756
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1997
The acoustic characteristics of a direct radiator type loudspeaker has been studied in this paper. The natural modes of the speaker cone vibration analyzed numerically by the finite element method have been verified by comparing them with experimental results. The so-ap-proved finite-element model has been used to calculate the vibration response of the cone excited by the voice coil. The vibration displacement of the speaker cone paper has been converted into the vibration velocity and used as a boundary condition for the acoustic analysis. The frequency characteristics, directivity, and sound pressure distribution of the loudspeaker have been calculated by the boundary element method. The numerical results have been verified by the experiments carried out in an anechoic chamber. The variations of the acoustic characteristics due to the changes of some design parameter values can be examined using the numerical model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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