• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제10권1호
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• pp.112-121
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• 2009

This paper deals with supersonic air-breathing missile system. A supersonic air-breathing missile system has very complicated and incoherent thrust characteristics with respect to outer and inner environment during operation. For this reason, the missile system has many maneuver constraints and is allowed to operate within narrow flight envelope. In this paper, trajectory optimization of the missile is accomplished. The trajectory optimization problem is formulated as a discrete parameter optimization problem. For this formulation, Legendre Pseudo-Spectral method is introduced. This method is based on calculating the state and control variables on Legendre-Gauss-Lobatto (LGL) points. This approach helps to find approximated derivative and integration quantities simply. It is shown that, for this trajectory optimization, trend analysis is performed from thrust characteristics on various conditions so that the trajectory optimization is accomplished with fine initial guess with these results.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권6호
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• pp.785-802
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• 2018

In this paper, two different computational methods, called Rayleigh-Ritz and collocation are developed to estimate the ultimate strength of composite plates. Progressive damage behavior of moderately thick composite laminated plates is studied under in-plane compressive load and uniform lateral pressure. The formulations of both methods are based on the concept of the principle of minimum potential energy. First order shear deformation theory and the assumption of large deflections are used to develop the equilibrium equations of laminated plates. Therefore, Newton-Raphson technique will be used to solve the obtained system of nonlinear algebraic equations. In Rayleigh-Ritz method, two degradation models called complete and region degradation models are used to estimate the degradation zone around the failure location. In the second method, a new energy based collocation technique is introduced in which the domain of the plate is discretized into the Legendre-Gauss-Lobatto points. In this new method, in addition to the two previous models, the new model named node degradation model will also be used in which the material properties of the area just around the failed node are reduced. To predict the failure location, Hashin failure criteria have been used and the corresponding material properties of the failed zone are reduced instantaneously. Approximation of the displacement fields is performed by suitable harmonic functions in the Rayleigh-Ritz method and by Legendre basis functions (LBFs) in the second method. Finally, the results will be calculated and discussions will be conducted on the methods.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.319-326
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• 2002

A p-version finite element model based on degenerate shell element is proposed for the analysis of orthotropic laminated plates. In the nonlinear formulation of the model, the total Lagrangian formulation is adopted with large deflection and moderate rotation being accounted for in the sense of von Karman hypothesis. The material model Is based on the Huber-Mises yield criterion and Prandtl-Reuss flow rule in accordance with the theory of strain hardening yield function, which is generalized for anisotropic materials by introducing the parameters of anisotropy. The model is also based on extension of equivalent-single layer laminate theory(ESL theory) with shear deformation, leading to continuous shear strain at the interface of two layers. The Integrals of Legendre Polynomials we used for shape functions with p-level varying from 1 to 10. Gauss-Lobatto numerical quadrature is used to calculate the stresses at the nodal points instead of Gauss points. The validity of the proposed p-version finite element model is demonstrated through several comparative points of view in terms of ultimate load, convergence characteristics, nonlinear effect, and shape of plastic zone

• 대한수학회보
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• 제51권2호
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• pp.595-612
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• 2014

The spectral collocation method for a second order elliptic boundary value problem on a domain ${\Omega}$ with curved boundaries is studied using the Gordon and Hall transformation which enables us to have a transformed elliptic problem and a square domain S = [0, h] ${\times}$ [0, h], h > 0. The preconditioned system of the spectral collocation approximation based on Legendre-Gauss-Lobatto points by the matrix based on piecewise bilinear finite element discretizations is shown to have the high order accuracy of convergence and the efficiency of the finite element preconditioner.

• 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.

• 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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• 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.