• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.47-58
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• 1991

본 논문에서는 무한요소를 이용한 지반-구조물 상호작용 해석에 대하여 연구하였다. 적층지반(Layered Soil)과 같이 여러 가지 응력파가 동시에 전파되는 탄성지반의 외부영역을 효과적으로 모형화할 수 있는 동적무한요소를 개발하였으며, 요소행렬 구성시 수반되는 무한대 방향으로의 적분을 효과적으로 수행하기 위하여 Gauss-Laguerre 적분방법을 기초로 하여 새로이 고안된 적분방법을 제시하였다. 이 방법의 타당성은 반무한 탄성지반과 적층된 반무한 탄성지반 위에 놓여 있는 원형강판의 임피던스(Impedance) 함수를 구하여 해석적으로 구한 값들과 비교함으로써 검토하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.379-390
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• 2018

In this study, a numerical approach based on mid-point integrated finite elements and a viscous boundary is proposed for time-domain wave-propagation analyses in infinite poroelastic media. The proposed approach is accurate, efficient, and easy to implement in time-domain analyses. In the approach, an infinite domain is truncated at some distance. The truncated domain is represented by mid-point integrated finite elements with real element-lengths and a viscous boundary is attached to the end of the domain. Given that the dynamic behaviors of the proposed model can be expressed in terms of mass, damping, and stiffness matrices only, it can be implemented easily in the displacement-based finite-element formulation. No convolutional operations are required for time-domain calculations because the coefficient matrices are constant. The proposed numerical approach is applied to typical wave-propagation and soil-structure interaction problems. The model is verified to produce accurate and stable results. It is demonstrated that the numerical approach can be applied successfully to nonlinear soil-structure interaction problems.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권10호
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• pp.1009-1016
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• 2007

Finite element alternating method has been suggested and used effectively to obtain the fracture parameters in assessing the integrity of cracked structures. The method obtains the solution from alternating independently between the FEM solution for an uncracked body and the crack solution in an infinite body. In the paper, the finite element alternating method is extended in order to obtain the elastic-plastic stress fields of a three dimensional inner crack. The three dimensional crack solutions for an infinite body were obtained using symmetric Galerkin boundary element method. As an example of a three dimensional inner crack, a penny-shaped crack in a finite body was analyzed and the obtained elastc-plastic stress fields were compared with the solution obtained from the finite element analysis with fine mesh. It is noted that in the region ahead of the crack front the stress values from FEAM are close to the values from FEM. But large discrepancy between two values is observed near the crack surfaces.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.427-435
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• 2021

환경시설물, 댐과 같은 유체를 저장하는 시설물을 대상으로 엄밀하게 지진 거동을 평가하기 위해서는 유체-구조물 상호작용을 고려한 해석이 필요하다. 특히, 댐-호소 계와 같이 상류 방향으로 무한 영역을 가지는 경우에는 이를 적절히 고려해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 댐-호소 계와 같은 반무한 유체 영역을 갖는 시스템을 대상으로 무한 영역의 파전파 해석 및 유체-구조물 상호작용 해석을 위한 실용적인 수치 모형을 제시하였다. 시간영역에 적용가능한 방법으로 정확하면서도 경계적인 해석이 가능하다. 무한 유체 영역에 대해서는 일반 acoustic finite element 대신 작은 개수의 mid-point integrated acoustic finite element를 적용하고 최종 경계에는 점성경계를 부과한다. 제안하는 방법의 유효성과 정확성을 검증하기 위해 강체 댐체를 가정한 반무한 호소계를 대상으로 적용하는 요소의 개수, 모델링 영역 크기 등을 매개변수로 해석해와 비교·검증하였다. 제안된 방법을 적용하여 댐-호소 계의 유체-구조물 상호작용을 부가질량을 사용하는 경우와 비교하였다.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제3C권5호
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• pp.194-198
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• 2003

A wide-band E-plane notch phased array antenna having bandwidths of 3:1 and a scan volume of $\pm$ 45 is designed considering the active element pattern (AEP) with analysis of the full structure of E-plane notch phased array antenna. Using the numerical E-plane waveguide simulator as an infinite linear array in the broadside angle, the active reflection coefficient (ARC) of the unit element is optimized in the design frequency range. To evaluate the convergence of the AEP, the simulation of full array as changing the number array is investigated, and the minimum numbers of array that have characteristics similar to the AEP of an infinite array are determined.

• Ocean Systems Engineering
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• 제12권4호
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• pp.385-402
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• 2022

This paper deals with the study of hydrodynamic pressure in reservoir adjacent to the concrete gravity dam subjected to dynamic excitation. Widely famous finite element method is used to discretize the reservoir domain for modelling purpose. Pressure is considered as nodal variable following Eulerian approach. A suitable nonreflecting boundary condition is applied at truncated face of reservoir to make the infinite reservoir to finite one for saving the computational cost. Thorough studies have been done on generation of hydrodynamic pressure in reservoir with variation of different geometrical properties. Velocity profile and hydrodynamic pressure are observed due to harmonic excitation for variation of inclination angle of dam reservoir interface. Effect of bottom slope angle and inclined length of reservoir bottom on hydrodynamic pressure coefficient of reservoir are also observed. There is significant increase in hydrodynamic pressure and distinct changes in velocity profile of reservoir are noticeable for change in inclination angle of dam reservoir interface. Change of bottom slope and inclined length of reservoir bottom are also governing factor for variation of hydrodynamic pressure in reservoir subjected to dynamic excitation.

• 전산구조공학
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• 제4권4호
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• pp.135-144
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• 1991

본 논문에서는 해양구조물에 작용되는 파력을 산정하고 구조물-유동의 상호작용을 해석하기 위하여 유동장을 유한요소법으로 모형화하여 해석할 때에, 효과적으로 적용될 수 있는 유체의 3차원 무한요소를 개발하였다. 유동의 수식화는 선형파동이론에 근거하였고, 구조물의 크기가 비교적 큰 경우를 대상으로 함으로써 유동의 관성력항이 지배적이므로, 점성저항력의 영향을 무시하였다. 유동의 지배방정식이 속도포텐셜에 대한 라플라스 방정식으로 주어지고, 구조물의 표면, 수면 및 해저면을 경계로 하여, 수평방향으로는 무한대로 펼쳐진 영역에서 정의된 문제를 효과적으로 해석하기 위하여, 두 종류의 유동요소를 개발하였다. 하나는 무한원방향으로 방사되는 파를 모형화 하기 위한 무한 요소이며, 다른 하나는 심해조건에서 유용하게 적용될 수 있는 가상바닥경계요소이다. 본 연구에서 제안한 유동요소들의 유용성과 효율성은 여러가지의 부유식 해양구조물에 대한 예제해석을 통하여 입증하였다. 같은 에제에 대하여 다른 방법으로 해석한 타 문헌상의 결과와 비교할 때, 본 연구에서 개발한 유동요소를 사용한 방법이 매우 좋은 결과를 줌을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.39-50
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• 2007

본 논문은 다중 적층지반상의 지반-구조물 상호작용 해석을 위한 3차원 무한요소를 소개한다. 본 무한요소는 Cartesian 좌표계에서 정식화되었으며, 수평, 수평모서리, 수직, 수직 모서리 그리고 수평 수직 모서리 무한요소로서 총 5개의 무한요소로서 구성된다 적용한 형상함수 내부의 파동함수들은 적층지반의 파동문제를 효과적으로 모사하며 다중파동성분을 포함하고 있다. 본 요소의 성능을 검증하기 위하여 주파수영역에서 여러 가지 예제해석을 수행하였다. 균질 및 적층지반상 강체기초와 묻힌 케이슨 기초의 무차원 동적 거동(compliance & impedance)을 구하였으며, 기연구자들의 값과 비교 검토하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제33권4호
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• pp.369-380
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• 2023

The aim of this paper is to investigate stress analysis of semi-infinite soils consisting of two layers with twin rectangular tunnels under static loads. The region close to the ground surface and tunnel modelled within finite elements. In order to use a more realistic model, the far region is modelled within infinite elements. The material model of the layered soil is considered as elastic and isotropic. In the finite element solution of the problem, two dimensional (2D) plane solid elements are used with sixteen-nodes rectangular finite and eight-nodes infinite shapes. Finite and infinite elements are ordered to be suitable for the tunnel and the soils. The governing equations of the problem are obtained by using the virtual work principle. In the numerical process, the five-point Gauss rule is used for the calculation of the integrations. In order to validate using methods, comparison studies are performed. In the numerical results, the stress distributions of the two layered soils containing twin rectangular tunnels presented. In the presented results, effects of the location of the tunnels on the stress distributions along soil depth are obtained and discussed in detail. The obtained results show that the locations of the tunnels are very effective on the stress distribution on the soils.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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• pp.451-457
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• 2000

In many dynamic problems such as foundation vibrations ultrasonic nondestructive evaluation and blasting analysts are confronted with the problem of wave propagation in an infinite or semi-infinite media. In order to simulate this situation by a finite analytical model provisions must be made to absorb the stress waves arriving at the boundary. Absorbing boundaries are mathematical artifacts used to prevent wave reflections at the boundaries of discrete models for infinite media under dynamic loads. An analytical study is carried out to examine the effectiveness of Lysmer-Kuhlemeyer model one of the most widely used absorbing boundaries. Validity of the absorbing boundary conditions suggested by Lymer-Kuhlemeyer is examined by adopting the solution of Ewing et al. to the problem of plane waves from a harmonic normal force on the surface of an elastic half-space. The Ewing's problem is than numerically simulated using the finite element method on a semi-circular mesh with and without absorbing boundaries which are represented by viscous dashpots. The absorption ratios are calculated by comparing the displacements at the absorbing boundaries to those at the free field without absorbing boudaries.