• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.239-245
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• 2014

강화재의 복잡한 배열로 인하여 복합재 구조에 대한 유한요소 모델링은 상당히 까다로운 문제가 될 수 있다. 본 논문에서는 복합재 구조에 대하여 효율적으로 주기 격자망을 생성시킬 수 있는 기법을 제안한다. 먼저 육면체 유한요소로 구성된 규칙적인 격자망을 준비하고, 이를 복합재 내의 강화재에 대한 표면 정보에 맞추어 깎아낸다. 강화재와 기지재 사이에서 깎여진 육면체 유한요소는 임의의 절점과 면을 가질 수 있는 다면체 유한요소에 해당한다. 일관된 알고리즘을 이용하여 육면체 유한요소를 깎아내기 때문에 강화재와 기지재 사이의 요소는 자동적으로 적합한 형태로 구성된다. 또한 대표체적영역 내에서 강화재의 주기성을 추가적으로 고려하면, 대표체적영역에 대한 각각의 주기 경계 쌍에서 절점과 요소의 형태가 모두 일치하는 주기 격자망을 효율적으로 생성시킬 수 있다. 그러므로 별도의 처리 없이 대표체적영역에 주기 경계조건을 부여할 수 있다. 수치예제에서는 본 논문에서 제안한 기법의 효용성을 검증한다.

• Coupled systems mechanics
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• 제8권4호
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• pp.339-350
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• 2019

A numerical simulation of the incompressible multiphase hydraulic jump flow was performed to compare the interface prediction through the use of the three RANS turbulence models: $k-{\varepsilon}$, $RNGk-{\varepsilon}$ and SST $k-{\omega}$. A three dimensional no submerged hydraulic jump and a two dimensional submerged hydraulic jump were modeled. Both the geometry and the mesh were created using the open source Gmsh code. The project's geometry consists of a rectangular channel with length and height differences between the two dimensional and three dimensional simulations. Uniform hexahedral cells were used for the mesh. Three refining meshes were constructed to allow to verify simulation convergence. The Volume of Fluid (abbr. VOF) method was used for treatment of the air-water surface. The turbulence models were evaluated in three distinct set up configurations to provide a greater accuracy in the flow representation. In the two-dimensional analysis of a submerged hydraulic jump simulation, the turbulence model RNG RNG $k-{\varepsilon}$ provided a better interface adjust with the experimental results than the model $k-{\varepsilon}$ and SST $k-{\omega}$. In the three-dimensional simulation of a no-submerged hydraulic jump the k-# showed better results than the SST $k-{\omega}$ and RNG $k-{\varepsilon}$ capturing the height and length of the ledge with a better fit with the experimental results.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제6권2호
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• pp.173-195
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• 2013

Meshfree methods are known to have the capability to overcome the strict regularization requirements and numerical instabilities that encumber the finite element method (FEM) in large deformation problems. They are also more naturally suited for problems involving material perforation and fragmentation. To take advantage of the high efficiency of FEM and high accuracy of meshfree methods, a coupled finite element (FE) and reproducing kernel (RK, one of the meshfree approximations) formulation is described in this paper. The coupling of FE and RK approximation is implemented in an evolutionary fashion, where the extent and location of the evolution is dependent on a triggering criteria provided by the material constitutive laws. To enhance computational efficiency, Gauss quadrature is applied to integrate both FE and RK domains so that no state variable transfer is required when mesh conversion is performed. To control the hourglassing that might occur with 1-point integrated hexahedral grids, viscous type hourglass control is implemented. Meanwhile, the FEM version of the K&C concrete (KCC) model was modified to make it applicable in both FE and RK formulations. Results using this code and the KCC model are shown for the modeling of concrete responses under quasi-static, blast and impact loadings. These analyses demonstrate that fragmentation phenomena of the sort commonly observed under blast and impact loadings of concrete structures was able to be realistically captured by the coupled formulation.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권3호
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• pp.92-98
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• 2021

Large Eddy Simulation (LES) has been popularly applied and used in the last several decades to simulate turbulent boundary layer in the numerical domain. A fully developed turbulent boundary layer has also been applied to predict the complicated wake flow behind bluff bodies. In this study we aimed to generate an artificial turbulent boundary layer, which is based on an exponential correlation function, and generates a series of realistic three-dimensional velocity data in two-dimensional inlet section which are correlated both in space and in time. The results suggest its excellent capability for high Reynolds number flows. To make an effective generation, a hexahedral mesh has been used and Cholesky decomposition was applied to possess suitable turbulent statistics such as the randomness and correlation of turbulent flow. As a result, the flow characteristics in the domain and fluctuating pressure near the wall are very close to those of fully developed turbulent boundary layers.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권2호
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• pp.57-65
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• 2012

탄성파 수치 모형 계산에 있어서 다양한 방법들이 개발되어 적용되었다. 최근에는 특히 탄성파 수치 모형 계산에 있어 혁신적인 방법인 SEM (Spectral Element Method)가 개발되어 사용되어 왔다. 이 방법은 지형을 자유롭게 표현하는데 있어 유연한 유한요소법의 장점에 정확성을 높인 방법이다. 일반적으로 Weak Formulation 형태의 파동방정식에 육면체 요소와 Gauss-Lobatto-Legendre 적분법을 적용한 방법이 널리 사용된다. 일반적인 SEM에서는 PML (Perfectly Matched Layer)경계조건을 적용하기 어려워 속도-응력 변분식으로 파동방정식을 변경하였다. CFS-PML (Complex frequency Shifted PML)경계조건을 ADE (Auxiliary Differential Equation)방정식으로 변경하여 속도-응력 파동방정식에 적용함으로써 분리할 필요가 없는 PML을 적용한 SEM 수치 모형 계산 알고리듬을 구현하였다. 1차원 수치모형과 3차원 수치모형 실험을 통하여 SEM에 적용한 비분리 CFS-PML이 유한경계에서 인공적으로 반사되는 반사파를 효과적으로 제거하는 것을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.38-44
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• 2022

전세계적으로 저탄소 친환경에너지로 다변화 정책이 진행되고 있으며, 그 정책 중 하나가 수소경제 활성화이다. 수소경제 활성화 정책으로 수소 공급을 위한 수소충전소의 보급이 가속화됨에 따라 사고발생의 위험도 커지고 있다. 수소의 폭발사고는 대부분 대형사고로 이어지기 때문에 수소에너지를 사용함에 있어 안전성을 확보하는 것은 매우 중요하다. 수소에너지를 활용하기 위해서는 액화수소의 생산, 저장, 운송 등에 사용될 수소저장 용기의 안전성 확보는 반드시 필요하다. 본 논문에서는 수소충전용 압력용기의 구조안전성을 평가하기 위해 가스 압력에 대한 거동특성을 유한요소해석으로 분석하였다. 압력용기의 재료는 SA-372 Grade J / Class 70을 사용하였고, 해석모델은 압력용기가 축대칭 형상이므로 1/4 형상만 고려하여 6면체 메쉬를 적용하였다. 수소가스 압력용기를 사용 최고 압력에서 유한요소해석을 하였으며, 해석 결과인 용기의 von Mises Stress와 변형량, 변형률 에너지 밀도를 관찰하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권3호
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• pp.206-216
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• 2002

유한요소법은 다양한 공학문제에 대해 수치적으로 해를 구하는 방법으로, 유한개의 요소를 이용하여 모형의 형상을 자유롭게 설정할 수 있기 때문에 3차원 모델링에 많이 적용된다. 공학에서 모델링은 해의 정확도와 계산시간이 중요한 의미를 가지므로, 유한요소법을 이용할 경우 주어진 공간에 대해 물리적인 연속성을 가지며 간단한 방법으로 요소를 구성하는 것이 효율적이다. 그러나 기존의 유한요소법에서는 구조적으로 복잡한 대상에 대해서 체계적인 요소 구성방식이 존재하나, 기하학적으로 단순한 원통형 물체에 대해서는 원통의 중심부에 대한 묘사가 자유롭지 못하다. 이 연구에서는 기존의 좌표변환식에서 처리할 수 없었던 좌표계의 원점을 수학적으로 정의하여 완전한 원통 좌표계에서의 유한요소법을 구성하고자 한다. 원통 좌표계에서는 모든 영역을 육면체 요소로 구성하여 유한요소법을 적용할 수 있으므로 원통형 물체나 공간으로 표현되는 시스템의 구조해석에 효율적이다. 한편, 이 방법은 단일 시추공과 지표의 탐사선으로 구성된 새로운 방식의 시추공-지표간 전기비저항 탐사법을 수행할 수 있는 기초를 제공하며, 이를 이용할 경우 전기비저항탐사의 환경 분야에 대한 적용성을 높일 것으로 판단한다.