• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권6호
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• pp.589-598
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• 2023

This article addresses the quasi-static analysis of time-dependent honeycomb sandwich plates with various geometrical properties based on the bending analysis of elastic honeycomb sandwich plates employing a time function with three unknown coefficients. The novel point of the developed method is that the responses of viscoelastic honeycomb sandwich plates under static transversal loads are clearly formulated in the space and time domains with very low computational costs. The mechanical properties of the sandwich plates are supposed to be elastic for the faces and viscoelastic honeycomb cells for the core. The Boltzmann superposition integral with the constant bulk modulus is used for modeling the viscoelastic material. The shear effect is expressed using the first-order shear deformation theory. The displacement field is predicted by the product of a determinate geometrical function and an indeterminate time function. The simple HP cloud mesh-free method is utilized for discretizing the equations in the space domain. Two coefficients of the time function are extracted by answering the equilibrium equation at two asymptotic times. And the last coefficient is easily determined by solving the first-order linear equation. Numerical results are presented to consider the effects of geometrical properties on the displacement history of viscoelastic honeycomb sandwich plates.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권1호
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• pp.45-56
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• 2024

This paper proposes an analytical solution for the free vibration, bending and buckling a functionally graded (FG) beam resting on viscoelastic foundation. The materials characteristics of the FG beam are considered to be varying across the thickness according several power law functions. The governing equations are found analytically using a quasi-3D model that contains undetermined integral forms and involves few unknowns to derive. Navier's method for simply supported beam is employed to solve the problem. Numerical examples are presented and studied to demonstrate the accuracy and effectiveness of the proposed model. Then, a detailed parametric study is presented in the form of tables and graphs to study and analyze the effects of the different parameters on the response of FG beams with different material compositions resting on a viscoelastic foundation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.516-526
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• 2016

본 논문은 연구용으로 개발된 호버링 타입 무인잠수정을 소개하고 기본적인 운동성능에 대한 시뮬레이션 및 실해역 실험결과를 서술하였다. 본 연구에서 개발된 무인잠수정은 수평 및 수직 추진기를 이용하여 4자유도 운동을 제어 할 수 있으며, 실험이 용이하고 운용하기 쉬운 구조의 테스트 베드용으로 설계하였다. 본 논문에서는 실해역 실험 이전에 무인잠수정의 6자유도 운동방정식을 전개하고 Matlab/Simulink를 이용하여 시뮬레이션 프로그램를 구성하였으며, 이를 통하여 설계된 무인잠수정의 기본적인 운동성능을 확인하였다. 또한 무인잠수정이 주어진 임무를 수행하기 위하여 PID 제어기 및 Fuzzy PID 제어기를 설계하였고 설계된 제어기의 성능을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 실제 제작된 무인잠수정의 운동성능을 확인하기 위해 실해역에서 실험을 수행하였으며, 설계된 PID 제어기 및 Fuzzy PID 제어기를 이용하여 경유점 제어를 수행하였고 그 결과 조류 외란이 존재하는 실해역 상에서 적절한 제어성능을 확인 할 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권4호
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• pp.413-420
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• 1994

하천수 플룸(plume)의 퍼짐을 다루는 역학은 플룸의 경계면이 시간과 공간에 따라서 변하기 때문에 자유경계조건의 문제(free boundary problem)로 다루어야 하는 대단히 복잡한 비선형 문제이다. 더욱이 플룸경계를 통한 주변수의 혼합까지 고려할 경우 그 복잡성은 한층 더해진다. 이러한 비선형성과 복잡성을 피하는 기법의 하나가 적분해석법인 바, 본 논문에서는 하천수 플룸의 흐름축에 수직한 횡방향 및 수심방향에 대하여 기본방정식들을 적분함으로 3차원 문제를 1차원 문제로 치환하는 적분해석법을 사용하였다. 다만 이 일이 가능하기 위해서는 유동변수들(유속, 밀도 등)의 횡방향 및 수심방향의 분포함수가 알려져 있음이 전제되어야 하는데 유속의 축방향성분 및 플룸과 주변수 간의 밀도차가 상기 두 방향에 대해서 가우스(Gauss)분포를 갖는다는 잘 검증된 가정을 활용하였다. 그리고 이 가정에서 플룸의 횡방향 유속을 도출해낸 본 연구자들의 기발표된 논문의 결과도 활용하였다. 결과로 얻어진 연행(entrainment)효과까지 포함한 방정식들을 Runge-Kutta 수치해석법을 사용하여 풀었다. 그리하여 하천수 풀룸의 3차원적 해석을 쉽게 수행할 수 있는 수치해석기법을 얻어냈다.

• 한국안전학회지
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• 제11권4호
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• pp.143-150
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• 1996

본 연구는 선형, 비선형 hygrothermal 응력 문제를 위한 explicit-Implicit 유한요소 해석 모델 개발에 관한 것이다. 부가적으로 moilsture 확산 방정식, J-적분 평가를 위한 균열 요소 및 가상 균열 진전법이 도입된다. 시간 변화에 따른 균열 추진력을 계산하기 위하여 선형 탄성 파괴 역학(LEFM)이론이 고려되며 재료의 기공은 실온에서 액체 상태의 습기로 포화되어 있으며 온도가 상승함에 따라 증기화된다는 가정하에서 균열 추진력과 증기 효과의 관계가 연구된다. 이상 기체방정식은 각 시간 단계에서 증기에 의한 열역학적 압력을 계산하기 위하여 이용된다. 다공질 재료의 시간 종속 응답을 지배하는 방정식들은 혼합이론에 기초하며 다공질 재료의 유체 흐름을 위한 Darcy의 법칙과 Von-Mises 항복 기준을 포함하고 있는 Perzyna의 점소성 모델이 첨가된다. 또한 Green-Naghdi 응력률이 중첩된 강체 운동하에서 응력 텐서 invariant로 사용되며, 모델링을 위하여 사각요소가 이용되고 비선형 지배 방정식을 풀기 위하여 full Newton-Raphson법에 의한 반복법이 사용된다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 본 유한요소 프로그램은 복합재의 hygrothermal 파괴 해석에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 2) 습기의 온도에 의한 영향을 가지는 재료의 J-적분을 정확히 예측하기 위하여는 증기 효과를 고려하여야 한다. 왜냐하면 초기단계에 균열 전파력이 가속되기 때문이다. 3) 본 해석을 위해 Uncoupled scheme에 의한 결과도 Coupled scheme에 결과에 비해 아주 타당하므로 CPU 측면에서 매우 경제적인 Uncoupled scheme이 추천된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.429-439
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• 2009

댐 붕괴로 인한 극한홍수가 발생하였을 경우, 홍수경보에 대한 대응시간은 일반적인 홍수의 경우보다 훨씬 짧다. 수치모형은 홍수파의 전파양상을 예측하고, 범람지역, 홍수파 도달시간 그리고 침수심 등에 관한 정보를 제공하는데 있어 강력한 도구가 될 수 있다. 그러나 댐 붕괴로 인한 홍수파의 전파는 불연속 흐름이나 마른하도의 전파를 포함하고 있으므로, 수학적으로 표현하기 어려운 경우가 많다. 그럼에도 불구하고 최근에 유한체적기법을 이용하여 댐 붕괴로 인한 홍수범람을 모의하기 위한 수치모형의 개발이 많이 이루어졌다. 유한체적기법은 적분보존형 방정식을 기본으로 하고 있으므로, 불연속 흐름이나 충격파의 해석에 용이하다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 보존형 천수방정식의 해석을 위해 유한체적기법과 Riemann 근사해법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 그리고 예측단계와 수정단계에서 연속방정식과 운동량 방정식의 보존변수 재구성을 위해 수면경사법과 연계한 MUSCL 기법을 적용하여 시간과 공간에서 2차정확도를 얻었다. 개발한 유한체적모형을 2차원 부분적 댐 붕괴 해석 및 삼각형 융기를 가진 하도에 대한 댐 붕괴 해석에 적용하고, 적용결과를 실험자료 및 기존 연구자의 계산결과와 비교하여 개발모형을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.207-216
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• 2003

본 논문에서는 균열을 지닌 축대칭 문제를 해석하기 위하여 시간적분형 운동방정식을 바탕으로 한 유한요소 해법을 제시한다. 유한요소메쉬는 8절점 등매개변수 사변형 요소와 균열선단에서의 1/4절점 삼각형 특이요소로 구성되며, 동적 응력확대계수는 균열면상의 1/4절점의 y방향 변위로부터 구한다. 제시된 해법의 정확성과 타당성을 검증하기 위하여 내부에 원환균열을 지닌 무한 탄성체가 균열면상에서 충격하중을 받을 때의 동적 응력확대계수를 계산하고 타 수치결과와 비교 검토하였다. 응용 예제로서 원환균열과 원주균열을 지닌 중실축과 중공축의 동적 응력확대계수를 균열의 길이와 축의 길이에 따른 영향을 자세히 조사하였다. 균열길이가 커지면 동적 응력확대계수가 커지고, 축의 길이가 길어지면 동적 응력확대계수 곡선의 폭도 함께 증가됨을 확인하였다. 그리고 균열의 위치가 안쪽에 포함될 경우보다는 바깥쪽에 포함될 때 더 큰 동적 응력확대계수가 발생됨을 밝힌다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.1005-1011
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• 2011

본 논문에서는 일반적인 분산 매질의 전자기 과도 응답을 해석하기 위하여 헬름홀츠 방정식에 근거한 MODFDM(Marching-on-in-Degree Finite Difference Method) 기법을 제안한다. 라게르 함수의 특성을 이용하여 시간에 대한 미분항과 상승 적분(convolution integral)의 근사를 해석적으로 처리하였다. 본 기법의 기본적인 독창성은 전장과 전속 밀도, 유전율 등을 모두 라게르 함수로 전개한 다음, 갤러킨 시험 과정을 적용하여 시간 변수를 완전히 제거하였을 뿐만 아니라, 기존의 FDTD(Finite Difference Time-Domain) 방법과 달리 최종 계산식에 공간적인 유한 차분만을 적용하는데 있다. 일반적인 분산 매질의 해석에 적용 가능함을 보이기 위하여 대표적인 드바이, 드루드 및 로렌츠 분산 매질에 대한 전자기 과도 응답을 수치예로 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.83-90
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• 2009

본 논문에서는 상호 평행하는 두 개의 도체 평판의 슬릿을 통한 전자파 투과 문제를 고려하였다. TM 편파된 평면파가 슬릿에 입사되었을 때 각 슬릿의 등가 자류를 미지수로 하는 결합 적분방정식을 유도하고 모멘트 방법으로 풀어 수치해석하였다. 슬릿의 폭, 도체 평행 평판의 간격, 평면파의 입사각, 슬릿간 변위 등에 따른 슬릿을 통해 투과된 전력의 변화를 계산하였다. 두 슬릿간 변위가 반 파장의 정수배에 근접할 때 투과 공진(최대 전력 투과)현상이 관찰되었다. 슬릿의 폭과 도체판 간격이 파장에 비해 매우 좁은 경우 투과 전력의 최대치는 슬릿의 폭과 입사각도에 무관하게 일정함을 확인하였다. 또한, 제안된 구조에서 일어나는 투과 공진 현상의 원리를 단순화된 구조와 등가회로를 통해 설명하였다.

• 한국안광학회지
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• 제4권2호
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• pp.1-16
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• 1999

주기적으로 변하는 압력이 탈수상태의 HEMA 콘택트 렌즈에 작용하여 진동이 발생하는 경우, 렌즈상의 임의의 위치에서 파형과 평균진폭을 예측할 수 있는 미분방정식과 컴퓨터 프로그램을 유도하였다. 중심부분의 두께 0.08mm, 직경 14mm, 곡율반경 8mm 렌즈의 고유 공진진동수는 추가질량감소법에 의해 5730 Hz으로 측정되었다. 진동에 주로 관여하는 렌즈의 유효반경의 측정값과 고유 공진 진동수값으로부터 base curve를 가지고 있는 상태에서 렌즈의 탄성율(Young's modulus)을 구할 수 있었으며, 본 실험에 사용한 렌즈에서는 그 값이 $4{\times}10^9$ Pa으로 구해졌다. 파동방정식과 탄성이론에 기초를 두고 유도한 컴퓨터 모델을 작동하여 렌즈의 유효 반경, 렌즈두께, damping, 압력진폭, driving 압력의 진동수 등의 변수가 진동에 미치는 영향을 모사하였다. 렌즈의 유효반경이 클수록, 렌즈의 두께가 얇아 질수록 공진진동수는 낮아지며, 공진진동수 감소에 따라 평균진폭의 급격한 증가가 예측되었다. 외부 압력의 진동수가 렌즈의 고유진동수의 정배수에 접근하는 경우 diaphram의 진동 파형은 원호형에서 파도 또는 종(bell)형으로 전환되며 결과적으로 중심부근의 진폭이 갑자기 상승하게 될 것으로 예상된다.