• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제14권3호
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• pp.282-295
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• 2013

In order to communicate with a ground station, the tracking profile design problem for a directional antenna system is considered. Because the motions of the gimbal angles in the antenna system affect the image quality, the main object is to minimize the motion of the gimbal angles during the satellite's imaging phase. For this goal, parameter optimization problems in the imaging and maneuver phases are formulated separately in the body-frame, and solved sequentially. Also, several mechanical constraints, such as the limitation of the gimbal angle and rate, are considered in the problems. The tracking profiles of the gimbal angles in the maneuver phases are designed with N-th order polynomials, to continuously connect the tracking profiles between two imaging phases. The results confirm that if the vector trace of the desired antenna-pointing vector is within the antenna's beam-width angle, motions of the gimbal angles are not required in the corresponding imaging phase. Also, through numerical examples, it is shown that motion of the gimbal angles in the imaging phase can be minimized by the proposed design process.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.491-499
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• 2002

직교이방성 적층평판해석을 위해 퇴화 쉘요소에 기초를 둔 p-version 유한요소법이 제안되었다. 이 모델의 비선형 정식화과정에서 기하비선형의 경우 von Karman의 대변형-소변형률 가정을 설명하기 위해 Total Lagrangian 방법이 채택되었으며, 재료비선형의 경우 Huber-Mises의 항복기준과 변형률경화 항복함수에 근거를 둔 Prandtl-Reuss 유동법칙이 사용되었다. 재료모델은 이방성을 표현하는 매개변수에 의해 이방겅재료를 고려할 수 있도록 하였다. 적층평판이론으로는 전단변형 효과를 고려할 수 있는 등가단출이론(ESL Theory)에 기초를 두었기 때문에 두 적층간 계면에서의 전단변형률은 연속이라는 조건을 갖게된다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되었으며 형상함수의 차수는 1차에서 10차까지 변화시킬 수 있다. 또한, Causs-Lobatto 수치적될법을 사용하기 때문에 기존의 가우스 적분점에서 계산되던 응력값은 이 적분법의 적분점이 절점에 위치하므로 절점에서 바로 응력값이 산출되도록 하였다 극한하중 수렴성, 비선형 효과, 소성역의 형상 등의 비교관점을 통해 p-version 유한요소 모델의 적정성을 보이고자 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.189-196
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• 2009

본 논문에서는 적층구조 해석을 위해 부분 선형 층별이론에 의해 정식화된 저매개변수 유한요소 모델을 제안한다. 얇은 직교이방성 문제뿐만 아니라, 두꺼운 식교이방성 적층판 해석을 위해 제안된 모델은 2차원 세분화 기법에 기초를 두고 있다. 즉, 이 모델은 두께방향으로의 면내거동에 대해서는 선형변화로 가정하는 층별분리 이론이 적용되고, 두께방향으로의 면외거동에 대해서는 상수로 가정하는 등가단층이론이 사용된다. 변위장을 정의하기 위해 적분형 르장드르 다항식이 사용된다. 또한 가우스-로바토 적분법을 사용하여, 적층평판의 종래의 가우스적분점이 아닌 절점의 위치에 발생하는 최대응력값을 별도의 외삽법을 사용하지 않고 바로 산출하였다. 제안된 모델의 정당성과 특성은 직교이방성 다층적층판 문제를 사용하여 검증되었으며, 그 결과는 출판된 참고문헌의 값들과 비교되었다. 이 연구에서는 최적의 유한요소 적층모델을 결정하기 위해 응력과 최대처짐을 사용한 수렴성조사가 수행되었다. 또한, 적층 수의 증가에 따른 두께방향으로의 변위와 응력분포의 변화가 조사되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.191-198
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• 2010

이 연구에서는 접착패치보강의 서로 다른 형태 즉, 패치와 접착제의 재료, 크기, 두께 뿐만 아니라 일면보강 또는 양면보강에 따른 일변균열판의 응력감소에 대한 연구가 수행되었다. 수치해석 도구로는 p-수렴 부분층별 모델이 사용되었다. 이 모델의 면내 변위는 구간별 연속인 선형변화로 가정하였고, 두께방향으로의 면외 변위는 일정한 상수로 가정하여 적용하였다. 변위장의 정의는 적분형 르장드르 다항식을 적용하였고, 수치적분은 별도의 외삽법 없이 각 층별의 절점에서 발생하는 적분값을 바로 얻을 수 있는 가우스-로바토 적분법을 사용 하였다. 또, 에너지 방출률법을 사용하여 응력확대계수를 산출하였다. 수치예제를 통해 제안된 모델의 정확도는 물론이고 접착패치 보강형태에 따라 변화되는 무차원 응력확대계수와 처짐의 항으로 응력감소 효과를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.267-275
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• 2009

이 논문에서는 복합재료 적층판 해석을 위해 등가단층요소와 부분-선형 층별 적층요소를 서로 연계시킨 결합요소를 제안하였다. 등가단층요소는 퇴화 쉘요소에 의해 정식화되었으며, 반면에 부분-선형 층별요소의 경우 면내변위는 부분적 선형변화로, 두께방향으로의 면외변위는 일정하다고 가정하였다. 제안된 유한요소모델은 p-수렴방식에 기초를 두고 있다. 변위장 보간을 위해 적분형 르장드르 다항식이, 수치적분을 수행하기 위해서는 가우스-로바토 적분을 각각 채택하였다. 이 연구에서는 주로 p-수렴 결합요소의 검증을 위해 다양한 형태의 유한요소 다중모델에 대해 안정된 수치해석값을 보여주는 지에 초점을 두었다. 채택한 예제는 정해를 쉽게 알고 있는 단순한 문제로 인장력을 받는 평판 또는 연직하중을 받는 캔틸레버보에 적용하여 제안된 요소의 성능을 평가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권5호
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• pp.603-619
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• 2018

In this research, an effective computational technique is carried out for nonlinear and post-buckling analyses of cracked imperfect composite plates. The laminated plates are assumed to be moderately thick so that the analysis can be carried out based on the first-order shear deformation theory. Geometric non-linearity is introduced in the way of von-Karman assumptions for the strain-displacement equations. The Ritz technique is applied using Legendre polynomials for the primary variable approximations. The crack is modeled by partitioning the entire domain of the plates into several sub-plates and therefore the plate decomposition technique is implemented in this research. The penalty technique is used for imposing the interface continuity between the sub-plates. Different out-of-plane essential boundary conditions such as clamp, simply support or free conditions will be assumed in this research by defining the relevant displacement functions. For in-plane boundary conditions, lateral expansions of the unloaded edges are completely free while the loaded edges are assumed to move straight but restricted to move laterally. With the formulation presented here, the plates can be subjected to biaxial compressive loads, therefore a sensitivity analysis is performed with respect to the applied load direction, along the parallel or perpendicular to the crack axis. The integrals of potential energy are numerically computed using Gauss-Lobatto quadrature formulas to get adequate accuracy. Then, the obtained non-linear system of equations is solved by the Newton-Raphson method. Finally, the results are presented to show the influence of crack length, various locations of crack, load direction, boundary conditions and different values of initial imperfection on nonlinear and post-buckling behavior of laminates.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.167-180
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• 2008

지구관측 영상위성의 해상도는 위성에 장착된 광학카메라의 Field of View(FOV)와 위성의 임무고도에 의해 결정된다. 따라서 카메라의 FOV가 고정된 경우 해상도를 향상시키는 방법은 위성의 임무고도를 낮추는 것이다. 하지만 저고도일수록 대기저항에 의한 위성의 고도감소가 크게 나타나고 이를 보정하기 위해 많은 연료가 필요하게 된다. 이 연구에서는 초저고도에 있는 위성의 임무도 유지를 위하여 필요한 연료량 산출을 분석하고자 한다. 이를 위해 지구와 위성 간 2체 문제에 대기저항과 이를 보정하기 위만 주력을 고려하여 운동방정식을 세우고, Legendre-Gauss-Lobatto(LGL) points를 이용한 collocation method를 사용하였다. 지속적으로 임무고도를 유지하는 경우와 고도 상승하강 기동을 하여 임무고도를 대략 유지하는 경우에 대한 소모되는 연료량을 비하였다. 고도 상승하강 기동의 방법이 임무고도를 유지하기 위하여 더 적은 연료를 소모하였다. 고도 상승하강 기동방법을 이용할 때 고도상승의 주기 변화로 얻어지는 연료이득은 작고, 태양활동 시기나 위성의 임무고도변화는 연료 사용에 큰 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다. 또한 여러 가지 조건에 대한 연료소모량을 구체적으로 제시하였다. 이 연구를 통해서 얻어진 알고리즘은 위성의 저고도 유지를 위한 연료량을 산정하는데 많은 도움이 될 것이며, 임무도 설정에 있어서도 원하는 해상도와 연료량을 고려하여 최상의 선택을 할 수 있는 자료를 제공할 수 있다.