An efficient boundary-based technique is developed for addressing shape design sensitivity analysis in various problems. An analytical sensitivity formula in the form of a boundary integral is derived based on the continuum formulation for a general functional defined in problems. The formula, which is expressed in terms of the boundary solutions and shape variation vectors, can be conveniently used for gradient computation in a variety of shape design problems. While the sensitivity can be calculated independent of the analysis means, such as the finite element method (FEM) or the boundary element method (BEM), the FEM is used for the analysis in this study because of its popularity and easy-to-use features. The advantage of using a boundary-based method is that the shape variation vectors are needed only on the boundary, not over the whole domain. The boundary shape variation vectors are conveniently computed by using finite perturbations of the shape geometry instead of complex analytical differentiation of the geometry functions. The supercavitating flow problem and fillet problem are chosen to illustrate the efficiency of the proposed methodology. Implementation issues for the sensitivity analysis and optimization procedure are also addressed in these problems.
본 논문에서는 다양한 문제들의 형상 설계 민감도 해석에 대한 효율적인 경계기반 기법을 제시하였다 우선 문제에서 정의된 일반적인 함수들에 대한 연속체 형태의 식에 근거하여, 경계 적분 형태의 해석적 민감도 식을 유도하였다. 이 식은 다양한 형상 설계 문제들의 경사를 계산하는데 편리하게 사용할 수 있다. 그리고 경계법은 형상 변분 벡터가 전체 도메인이 아닌 경계에서만 요구된다는 장점이 있는데, 여기서 경계 형상 변분은 형상 함수의 복잡한 해석적 미분 대신 형상을 미소 증분시킴으로써 편리하게 계산할 수 있다. 제시한 방법의 효율성을 보이기 위해 포텐셜 유동 문제와 필렛(fillet)에서의 응력 집중 문제에 이를 적용하였다.
비정형형태 생성을 위한 디지털디자인도구의 활용은 작업자의 능력에 따라 극히 주관적으로 활용되기 때문에, 공통적으로 활용될 수 있는 규칙의 설정을 통해 프로토타입 으로서 비정형 생성방법의 설정을 제시하고, 보다 효과적인 비정형 디자인 형태생성방법을 제시하고자 한다. 본 연구는 비정형 형태의 일반적 이론이 아닌 Concept발의-전개 단계에서 Mass구성 및 표현을 위한 비정형형태생성을 위한 디지털디자인도구의 활용 위주로 진행한다. 현대건축의 비정형적 형태는 디지털디자인도구와 디자인개념의 변화에서 시작된다. 선행연구를 통한 비정형적 작품을 사례를 바탕으로, 이를 분석하여 나타나는 형태적 특성을 디지털디자인도구의 언어를 중심으로 해석하고, 디지털디자인도구의 Geometry 변형을 통해 비정형 형태를 구현하는 기법을 제안하고자 한다.
Procedures are investigated by which nonlinear finite element shell analysis algorithms can be simplified to provide more cost effective approximate analyses of orthogonally-reinforced concrete flat plate structures. Two alternative effective stiffness formulations, and an unbalanced force formulation, are described. These are then implemented into a nonlinear shell analysis algorithm. Nonlinear geometry, three-dimensional layered stress analyses, and other general formulations are bypassed to reduce the computational burden. In application to standard patch test problems, these simplified approximate analysis procedures are shown to provide reasonable accuracy while significantly reducing the computational effort. Corroboration studies using various simple and complex test specimens provide an indication of the relative accuracy of the constitutive models utilized. The studies also point to the limitations of the approximate formulations, and identify situations where one should revert back to full nonlinear shell analyses.
Mengjiao Tang;Lianjun Zhang;Bin Tang;Gaokui He;Chang Huang;Jiangbin Zhao;Yang Liu
Nuclear Engineering and Technology
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제55권9호
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pp.3133-3139
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2023
Neutron imaging technology as a means of non-destructive detection of materials is complementary to X-ray imaging. Silicon photomultiplier (SiPM), a new type of optical readout device, has overcome some shortcomings of traditional photomultiplier tube (PMT), such as high-power consumption, large volume, high price, uneven gain response, and inability to work in strong magnetic fields. Its application in the field of neutron detection will be an irresistible general trend. In this paper, a thermal neutron imaging detector based on 6LiF/ZnS scintillation screen and SiPM array readout was developed. The design of the detector geometry was optimized by geant4 Monte Carlo simulation software. The optimized detector was evaluated with a step wedge sample. The results show that the detector prototype with a 48 mm × 48 mm sensitive area can achieve about 38% detection efficiency and 0.26 mm position resolution when using a 300 ㎛ thick 6LiF/ZnS scintillation screen and a 2 mm thick Bk7 optical guide coupled with SiPM array, and has good neutron imaging capability. It provides effective data support for developing high-performance imaging detectors applied to the China Spallation Neutron Source (CSNS).
회절지오토모그래피는 정량적으로 고 분해능의 지하구조를 구하는 영상화 기법이다. 일반적으로 회절지오토모그래피는 시추공-시추공 자료의 영상단면을 구하는데 적용된다. 본 연구에서는 일반적인 지표레이다 탐사자료로부터 고 분해능의 지하구조를 영상화하는 회절지오토모그래피 알고리듬을 구성하였다. 개발된 알고리듬을 유한차분 모형응답자료에 적용하여 적용조건, 적용한계 등을 살펴보았다. 역산 매개변수들(영상화 주파수의 개수, 평활화 계수, 주파수 영역)을 약산란 가정에 부합하는 고립형 대상체로부터 추정하였다. 또한 약산란 가정에 위배되는 모형에 적용하여 알고리듬의 유용성을 확인하였다.
융설액 분사 시스템은 강설이 예상되거나 진행 중인 상황에서 즉시 대응이 가능하며, 강설 초기에 효율적인 처리로 강설로 인해 발생 가능한 교통사고와 교통 지정체를 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 시스템의 설치비용이 고가이고, 설치되는 장비의 종류에 따라 운영 및 유지관리 비용이 지속적으로 소요되기 때문에 모든 도로 구간에 설치하는 것은 현실적으로 불가능하다. 최근 국내에서는 결빙 위험 구간을 파악할 수 있는 프로그램들이 개발되어 턴키 및 대안 설계에 활용되고 있다. 그러나 프로그램 개발 업체들마다 분석 방식이 상이하고 객관적인 기준이 없는 실정이다. 이에 따라 융설시스템 적용구간에 대한 기준 마련도 시급하다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 선형, 기상조건, 일조조건 등을 다양한 도로 조건을 정량화하여 어떤 구간에 우선적으로 융설시스템을 적용하여야 하는지 판단할 수 있는 기준을 제시한다. 이를 위해 국내 지역별 기상 조사, 지형지물에 의해 음지 발생 여부 분석, 선형과 미끄럼 저항성을 고려한 차량 시뮬레이션 등을 수행하고 이론적 검토를 통해 설치 기준 방법론을 정립하는데 중점을 둔다.
Blind rivet nuts are increasingly used in automotive for the joining of sheets. Their application, however, requires appropriate design guides to prevent catastrophic events arising from the failure of joints. In this study, the shaft shape of a frequently used M8 blind rivet nut is optimized based on 3D numerical analysis of the blind rivet nut considering the characteristics of thread. The thread needs to be modeled to suitably consider the fastening of the M8 bolt after the crimping process. FE analysis showed that while the friction in the contact between crimp flange and plate has no significant effect on the crimp geometry, shaft thickness (t) and shaft height (h) are the most significant design variables. The parameter study including various combinations of t and h reveals that they affect the gap (the distance between the crimped flange and the plate that develops through riveting) and the load acting on the plate. The gap is an indicator of the tightening force. It is found that t is inversely proportional to the gap, and proportional to the load, whereas h is proportional to the gap and inversely proportional to the load. Based on our FE analysis results, we propose the range 0.062 < t/h < 0.1 to ensure sufficient fastening (high clamping load, small gap) of the M8 blind rivet nut. The design guide for determining the t/h ratio proposed in this study can be used for general quantitative analysis of the size and the t/h ratio of blind rivet nuts.
한국감성과학회 2000년도 춘계 학술대회 및 국제 감성공학 심포지움 논문집 Proceeding of the 2000 Spring Conference of KOSES and International Sensibility Ergonomics Symposium
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pp.342-351
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2000
The paper is concerned about the discovery of new physics of the old oriental philosophy of the yin-Yang '||'&'||' five elements. the physical properties of Five Elements are defined, similarly as in thermodynamics, as five different characteristic state in a cyclic system of nature or a human body. Wood is defined as "warm and soft", Fire as "hot and dispersive", Earth as "agglomerating and sticky", Metal as "tensile and crystallizing", and Water as "cool and slippery" state, respectively. Based on the physics of Five Elements and Qi channel theory, five different constitution classification s are made according to the shape of human face, such as long, inverse triangle, circle, square, and triangle geometry, respectively.Since the constitution implies the relative size or strength of 5 major organs, this theory can be applies successfully to the prediction of the susceptibility to specific diseases as well as the analyses of personal character such as emotion and sensibility. The specific character is analyzed with four different aspects; that is, the first and second are caused by the positive and negative side of the strongest organ, the third character by determined the weakest organ, and finally the fourth by the abnormal psychology due to serious illness.bnormal psychology due to serious illness.
The purpose of this study is to analyze how the human body having more muscles than its degree-of-freedom modulates an effective stiffness using redundant actuation, and to apply this concept to the design and control of advanced machines which requires adaptable spring. To investigate the adaptable stiffness phenomenon due to redundant actuation in the human body, this paper derives a general stiffness model of the Human body. In particular, for a planar 1 DOF human arm model, a planar 2 DOF human arm model, a spherical 3 DOF shoulder model, a 4 DOF human arm model, and a 7 DOF human arm model, the required nonlinear geometry ad the number of required actuator for successful modulation of the effective stiffness are analyzed along with a load distribution method for modulation of the required stiffness of such systems. Secondly, the concept of motion frequency modulation is introduced to show the usefulness of adaptive stiffness modulation. The motion frequency modulation represents a control of stiffness and / or inertia properties of systems. To show the effectiveness of the proposed algorithm, simulations are performed for 2 DOF anthropomorphic robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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