• 제목/요약/키워드: Modeling of Physical Phenomena

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Effect of brittleness on the micromechanical damage and failure pattern of rock specimens

  • Imani, Mehrdad;Nejati, Hamid Reza;Goshtasbi, Kamran;Nazerigivi, Amin
    • Smart Structures and Systems
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    • 제29권4호
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    • pp.535-547
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    • 2022
  • Failure patterns of rock specimens represent valuable information about the mechanical properties and crack evolution mechanism of rock. Several kinds of research have been conducted regarding the failure mechanism of brittle material, however; the influence of brittleness on the failure mechanism of rock specimens has not been precisely considered. In the present study, experimental and numerical examinations have been made to evaluate the physical and mechanical phenomena associated with rock failure mechanisms through the uniaxial compression test. In the experimental part, Unconfined Compressive Strength (UCS) tests equipped with Acoustic Emission (AE) have been conducted on rock samples with three different brittleness. Then, the numerical models have been calibrated based on experimental test results for further investigation and comparing the micro-cracking process in experimental and numerical models. It can be perceived that the failure mode of specimens with high brittleness is tensile axial splitting, based on the experimental evidence of rock specimens with different brittleness. Also, the crack growth mechanism of the rock specimens with various brittleness using discrete element modeling in the numerical part suggested that the specimens with more brittleness contain more tensile fracture during the loading sequences.

미세방전가공 중 발생하는 debris를 고려한 가공특성 연구 (Influence of Debris in Micro Electrical Discharge Machining Processes)

  • 국경훈;이희원;민병권;이상조
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1244-1247
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    • 2005
  • The material removal mechanism of Electrical Discharge Machining (EDM) process has been studied for several decades. However, understanding of the material removal mechanism is still a difficult problem because the mechanism involves complicated physical phenomena including plasma. Especially, for a micro-EDM process, due to the influence of the debris that is generated during the machining process, quantitative modeling of EDM becomes more complex. To understand better the effects of the debris in the micro-EDM process experimentally, a new approach has been introduced in this study. Using a specially designed workpiece holder, the debris generated during the EDM with various process conditions has been collected. Then, using a simulated environment using micro-sized metal powders, the influence of the debris during the single EDM discharge has been observed. The effects of EDM process parameters on the debris size and product quality are discussed.

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Optimization of flexure stiffness of FGM beams via artificial neural networks by mixed FEM

  • Madenci, Emrah;Gulcu, Saban
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제75권5호
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    • pp.633-642
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    • 2020
  • Artificial neural networks (ANNs) are known as intelligent methods for modeling the behavior of physical phenomena because of it is a soft computing technique and takes data samples rather than entire data sets to arrive at solutions, which saves both time and money. ANN is successfully used in the civil engineering applications which are suitable examining the complicated relations between variables. Functionally graded materials (FGMs) are advanced composites that successfully used in various engineering design. The FGMs are nonhomogeneous materials and made of two different type of materials. In the present study, the bending analysis of functionally graded material (FGM) beams presents on theoretical based on combination of mixed-finite element method, Gâteaux differential and Timoshenko beam theory. The main idea in this study is to build a model using ANN with four parameters that are: Young's modulus ratio (Et/Eb), a shear correction factor (ks), power-law exponent (n) and length to thickness ratio (L/h). The output data is the maximum displacement (w). In the experiments: 252 different data are used. The proposed ANN model is evaluated by the correlation of the coefficient (R), MAE and MSE statistical methods. The ANN model is very good and the maximum displacement can be predicted in ANN without attempting any experiments.

고온형 고분자전해질 연료전지의 준3차원 모델링을 통한 국부적 동특성 해석에 관한 연구 (A Study on the Local Dynamic Characteristics of High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell by Quasi-three-dimensional Model)

  • 박재만;민경덕;강상규
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.81.1-81.1
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    • 2011
  • High temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) has been regarded as a promising clean energy sources. In this study, a quasi-three-dimensional dynamic model of HT-PEMFC has been developed and the local dynamic characteristics are investigated. The model has the geometrical simplification of 2+1D reduction (quasi-3D). The one-dimensional model consists of nine control volumes in cross-sectional direction to solve the energy conservation and the species conservation equations. Then, the one-dimensional model is discretized into 25 local sections along the gas flow direction to account for gas and thermal transport in channels. With this discretization, the local characteristics of HT-PEMFC such as species conservation, temperature, and current density can be captured. In order to study the basic characteristics of HT-PEMFC, it is important to investigate the local dynamic characteristics. Thus, the model is simulated at various operating conditions and the local dynamic characteristics related to them are observed. The model is useful to investigate the distribution of HT-PEMFC characteristics and the physical phenomena in HT-PEMFC.

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시추공 레이다를 위한 안테나 전파의 수치 모델링 -프로그램 개발- (Numerical Modeling of Antenna Transmission for Borehole Ground-Penetrating Radar -Code Development-)

  • 장한누리;김희준
    • 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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    • 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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    • pp.265-270
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    • 2006
  • 지중 레이다 탐사에서 고주파수 전자파의 전파 현상은 복잡하다. 전자파 전파에 현상을 지배하는 물리적인 과정에 대한 이해를 향상시키기 위해서, 본 논문에서는 원통좌표계 맥스웰 방정식의 시간영역 유한차분법을 소개한다. 이 접근법은 시추공 지중 레이다탐사와 관련된 전자 파동장의 전파형을 모델화할 수 있다. 이 알고리듬은 완전정합층(PML)을 통한 흡수경계, 주파수 의존성 매질, 그리고 유한 길이 송신 안테나에서 쉽게 이행될 수 있다.

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네트워크 분석방식 선택에 따른 복잡계 모형과 공간구문론의 상호검증 (Mutual Verification of an Analytic Model of a Complex System and Space Syntax Using Network Analyses)

  • 김석태;윤소희
    • 한국실내디자인학회논문집
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    • 제26권3호
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    • pp.45-54
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    • 2017
  • A social phenomenon that occurs in a physical space is said to be a complex system. However, space syntax, which is commonly employed by researchers to identify such social phenomena, has various limitations in interpreting their complexity. On the other hand, agent-based modeling considers a variety of factors including the personality of the agent, objective-oriented work flows, estimation according to time flows and better prediction of space use through diverse parameters depending the situation, as well as the characteristics of the space. The agent-based method thus has the potentials to be developed as an alternative to space syntax techniques. In particular, discrete event driven simulation(DEVS), which is part of the agent-based modeling method, embraces the concept of networks just like space syntax, which allows a possible theoretical linkage in the future. This study suggests a procedural model of agent-based DEVS reflecting two different connection methods, i.e. connections between adjacent areas and those of the entire space, and attempts to identify the relationship between the local and regional indices of space syntax. A number of spaces were selected as examples-one for a preliminary experiment and eight modified for the main experiment-and space syntax and DEVS were applied to each of them. The comparative analysis of the results led to the conclusions as follows: 1) Adjacent connections were closely related to local indices, while the whole-space approach to regional indices. Local integration shows both characteristics. 2) Observation of the time flow model indicated a faster convergence with the range of 1 to 3-fold of the total time of one lap, with the error of less than 10%. 3) The heat map analysis showed more obvious characteristics of using the space for the entire space rather than adjacent connections. 4) Space syntax shows higher eligibility than ABM.

물리기반 해석을 통한 물수제비 운동 시뮬레이션 (Motion of Stone Skipping Simulation by Physically-based Analysis)

  • 도주영;라은철;김은주;유관우
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제33권3호
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    • pp.147-156
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    • 2006
  • 물리기반 시뮬레이션 모델링 기법은 기하학적 속성만을 사용하여 모델링한 다른 시뮬레이션과는 달리 뉴턴의 제2법칙과 같은 물리 법칙을 사용하여 현실세계를 시뮬레이션 한다. 본 논문에서는 현실 세계에서 일어나는 물수제비 현상의 물리적 운동 원리를 수식기반 해석을 통해 실세계와 같은 물리기반 시뮬레이션 시스템을 제안한다. 또한 본 논문에서는 물의 표면과 돌멩이의 상호작용을 표현하는데 있어서 물의 자연스러운 움직임 현상과 함께 돌멩이의 궤적을 계산하는데 중점을 두었다. 궤적은 돌멩이의 속도와 물의 항력에 의해 결정되고, 이러한 운동은 돌멩이가 물 표면에서 가라앉을 때까지 반복 계산된다. 본 논문에서 제안하는 자연스러운 물수제비 운동은 운동역학적 방법을 사용하여 실시간에 사실적으로 표현된다. 그리고 이러한 물수제비 운동을 PC 환경에서 대화형으로 재현하여 유사한 운동을 하는 3차원 모델들에도 적용할 수 있다.

물리정보신경망을 이용한 파동방정식 모델링 전략 분석 (Analysis on Strategies for Modeling the Wave Equation with Physics-Informed Neural Networks)

  • 조상인;최우창;지준;편석준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제26권3호
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    • pp.114-125
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    • 2023
  • 편미분방정식의 해를 구하기 위한 여러 수치해법들의 한계와 순수 데이터 기반 기계학습의 단점을 극복하기 위해 물리정보신경망(physics-informed neural network, PINN)이 제안되었다. 물리정보신경망은 편미분방정식을 손실함수 구성에 직접 활용하여 기계학습 훈련에 물리적 제약을 주는 기법으로 파동방정식 모델링에도 활용될 수 있다. 그러나 물리정보신경망을 이용하여 파동방정식을 풀기 위해서는 신경망 훈련 시 입력에 대한 2차 미분이 수행되어야 하고, 그 결과로 출력되는 파동장은 복잡한 역학적 현상들을 포함하고 있어 섬세한 전략이 필요하다. 이 해설 논문에서는 물리정보신경망의 기본 개념을 설명하고 파동방정식 모델링에 활용하기 위한 고려사항들에 대해 고찰하였다. 이러한 고려사항에는 공간좌표 정규화, 활성함수 선정, 물리손실 추가 전략이 포함된다. 훈련자료의 공간좌표를 정규화한 후 사용하면 파동방정식 모델링을 위한 신경망 훈련에서 초기 조건이 더 정확하게 반영되는 것을 수치 실험을 통해 보였다. 또한 신경망을 통한 파동장 예측에 가장 적절한 활성함수를 선정하기 위해 여러 함수들의 특성을 비교했다. 특성 비교는 각 활성함수들의 입력자료에 대한 미분과 수렴성을 중심으로 이루어졌다. 마지막으로 신경망 훈련 중 손실함수에 물리손실을 추가하는 두가지 시나리오의 결과를 비교하였다. 수치 실험을 통해 훈련 초기부터 물리손실을 활용하는 전략보다 초기 훈련단계 이후부터 물리손실을 적용하는 커리큘럼 기반 학습전략이 효과적이라는 결과를 도출했다. 추가로 이 결과를 물리손실을 전혀 사용하지 않은 훈련 결과와 비교하여 PINN기법의 효과를 확인하였다.

효율적인 게임 개발을 위한 사건 기반의 상황 계층 구조 (Hierarchy Structure of Situation based on Event for Effective Game Development)

  • 박정용
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.483-491
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    • 2007
  • 논문은 컴퓨터 게임 구현을 위한 상황 시뮬레이션 구조를 제안하고, 이를 바탕으로 게임 전개에 대한 분석을 가능하게 한다. 기존의 게임에 대한 연구는 물리엔진의 성능향상, 온라인 게임에서의 네트워크 부하 문제에서 부터 물리현상을 자연스럽게 표현하는 문제 등에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 본 논문에서는 일반적인 컴퓨터 게임구조에 대한 높은 수준의 상세화를 시뮬레이션 하기 위해서 상황 계층 구조를 제공한다. 논리적으로 전개되는 시뮬레이션 환경은 상황 계층 구조에 기반해서 사건과 상황을 정의한다. 사건은 사용자에 의한 명시적 사건과 시스템내의 반응에 의한 묵시적 사건으로 분류한다. 게임 발생에서 사건의 원천을 정의하고, 객체의 존재유무가 게임 진행의 주요한 요인임을 설명한다. 이러한 접근방법의 장점은 게임 시뮬레이션을 위한 개념적인 설계와 상황분석을 제공한다. 그리고 게임의 구현에 있어서 시뮬레이션 설계의 복잡성과 추상화 작업에 따른 복잡함을 감소시킨다. 특히, 사건정의를 통하여 게임 설계에 대한 분류적인 접근이 아닌 구조적인 접근이 가능하다. 제안하는 방법으로 여러 게임 중의 하나인 바둑돌 뜅기기 게임의 예를 적용하여 구현 가능함을 보인다.

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현대의상에 표현된 OP ART의 조형성 (The Modeling Nature of Op ART Expressed in Contempotary Dresses)

  • 임영자;이현숙
    • 복식
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    • 제24권
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    • pp.143-155
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    • 1995
  • Unlike pure art such as painting and sculpture, dressmaking , a field of special plastic art, is characterized by its physical and functional nature. Having an inseparable relation with form, it is a field of art expressiion the human innersense of beauty in correlation with other various fields of art. In this respect, I think it should be necessary for us to study the forms of art from the past in order to study the forms of art from the past in order to study the correlations and mutual influencies between forms of pure art and dressmaking and to understand modern dressmaking from the standpoint of art. In this context, this study is an attempt to analze how the form and characteristics of OP ART , which represents the trends of the 1960's is embodied in modern dresses. The results are as follows : Fist , the expression of OP ART in dresses have visual effects harmonizing with bodily movements and , also, expanded the range and dynamics of expression which resulted from the introduction of visual phenomena in a fresh new sense by not limiting itself to the suggestion of patterns of OP ART. Second, OP ART paintings expressed the mobility and rhythimicity of a body in a limited space in a two-dimensional plane way of expression . When a dress is worn, however, it expands such mobility and rhythmicity in a cubic , three-dimensional way, maximizing the effects of , and boldly expression, OP ART, it can also create a new silhuette and ability of formation by seeking an open expression of OP ART rather than an expression of OP ART it self , due to the infinite possibility and unpredictability by the dynamics of movements and the elements principle of designs. Third , by applying the patterns of OP ART to dresses, we can obtain special visual effects of design, cover up the body's weak points, and create a desired three -dimensional sense by highlighting the beauty of the body's curved lines. Although modern dresses and OP ART are different genres of art, both have something in common in their pusuits. Since there is a infinite possibility in OP ART, there should be continuous attempts to combine dresses and art satisfying the sense of the times, which will lead dressmaking to a higher-dimensional dressmaking plastic art.

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