• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.55-62
• /
• 2005

In this paper, a CAB/CAE integrated optimal design system is developed, in which design and analysis process is automated using CAD/CAE softwares, for a complicated model for which parametric modeling provided by CAD software is not possible. CAD modeling process is automated by using UG/OPEN API function and UG/Knowledge Fusion provided by Unigraphics. The generated model is transferred to the analysis code ANSYS in parasolid format. Visual DOC software is used for optimization. The system is developed for PLS(Plasma Lighting System), which is a next generation illumination system that is used to illuminate stadium or outdoor advertizing panel. The PLS system consists of more then 20 components, which requires a lot of human efforts in modeling and analysis. The analysis for PLS includes static load, wind load and impact load analysis. As a result of analysis, it is found that the most critical component is a tilt assembly, which links lower & upper body assembly. For more reliable analysis, experiment is conducted using MTS and compared with the Finite element analysis result. The objective in the optimization is to minimize the material volume under allowable stresses. The design variables are three parameters in the tilt assembly that are chosen to be the most sensitive in stress values of twelve parameters. Gradient based method and RSM(Response Surface Method) are used for the algorithm and the results are compared. As a result of optimization, the maximum stress is reduced by 57%.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제34권5호
• /
• pp.169-174
• /
• 2018

A multi-stage compressor (MSC) is comprised of several impellers installed in the pinion gear shaft driven by a main bull gear. In the pinion shaft, a thrust collar (TC) is installed to support the thrust load. The TC makes the lubrication system simpler in the MSC; therefore, it is widely used in similar kinds of machinery. Typically, TCs are installed on both sides of the bull gear and pressure is developed in the lubricated area by creating a taper angle on the TC and bull gear surface. In the current study, we developed a numerical analysis model to evaluate the performance of the TC considering its design parameters. We sloved the Reynolds equation using the finite element method and applied the half Sommerfeld condition to consider cavitation. Based on the pressure calculated in the lubricated area, we calculated the power loss and minimum film thickness. In addition, we calculated stiffness and damping using perturbation method. We performed parametric studies using the developed model. The results of the analysis show that the maximum pressure presents in the center area of the TC and it increases with the taper angle. The area over which pressure is developed decreases with the taper angle. The results also show that there is an optimum taper angle providing minimum power loss and maximum film thickness. Additionally, the stiffness and damping decrease with the taper angle. As the applied load increases, the power loss increases and the minimum film thickness decreases. However, the stiffness and damping increase with the applied load.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권8호
• /
• pp.719-727
• /
• 2008

중첩격자를 이용한 3차원 압축성 Navier-Stokes 코드를 사용하여 정지비행 로터 주위의 유동장을 해석하였다. 후류격자의 간격, 수치기법의 정확도, 난류 모델 등에 따른 유동코드의 수치특성을 확인하였다. 두 가지 형태의 중첩격자 시스템을 사용하여 계산을 수행하였다. 공력 및 끝단 와류의 거동을 Caradonna 등의 실험과 비교하였다. 표면 압력분포 및 끝단 와류의 거동은 실험값과 잘 일치하였다. 적용한 수치해석 기법에 따라 압력분포는 거의 변화가 없는 반면, 후류의 거동은 상당히 큰 편차를 보였다. 자동화된 Cut-paste 알고리즘을 사용한 Chimera 기법을 사용했을 때의 결과는 예상과 달리 기존의 Chimera 기법을 사용하였을 때보다 더 약한 와류 강도를 보였다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.145-153
• /
• 1984

본 연구에서는 먼저 집열기의 열성능에 관한 가장 전형적인 Hottel-Whillier- Bliss의 모델을 사용하여 모의 실험을 수행하였다. 모의 실험에 사용한 집열기의 주 요 변수는 덮개 유리의 수(N), 집열판의 방사율(.epsilon.$_{p}$), 집열판의 흡수율(.alpha.$_{p}$T),집열기 단위 면적당의 유량(G), 집열기 단열재의 $L_{b}$/ $K_{b}$, 집열기 경사각 (S),일사량(I) 등이며 이들 집열기 변수의 대표치(typical values)를 중심으로 각 변 수의 값을 변화시켜서 여기에 따른 집열기 효율 곡선의 변화를 조사하였다. 모의 실 험결과와 비교하고, 모의 실험에 사용한 수학적 모델이 집열기의 열성능을 평가하는 데에 적합한가를 확인하고, 운전중에 인위적으로 그 값을 조절할 수 있는 운전 변수중 특히 유량(G)의 변화에 따른 집열기 효율변화와 최적유량의 범위를 동시에 실험적으로 조사하기 위하여, 액체 가열식 집열기 시험장치의 회로를 보완하여 실제 태양 아래에 서 실험을 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제46권4호
• /
• pp.471-483
• /
• 2023

This paper presents an analytical hyperbolic theory based on the refined shear deformation theory for mechanical stability analysis of the simply supported advanced composites plates (exponentially, sigmoidal and power-law graded) under triangular, trapezoidal and uniform uniaxial and biaxial loading. The developed model ensures the boundary condition of the zero transverse stresses at the top and bottom surfaces without using the correction factor as first order shear deformation theory. The mathematical formulation of displacement contains only four unknowns in which the transverse deflection is divided to shear and bending components. The current study includes the effect of the geometric imperfection of the material. The modeling of the micro-void presence in the structure is based on the both true and apparent density formulas in which the porosity will be dense in the mid-plane and zero in the upper and lower surfaces (free surface) according to a logarithmic function. The analytical solutions of the uniaxial and biaxial critical buckling load are determined by solving the differential equilibrium equations of the system with the help of the Navier's method. The correctness and the effectiveness of the proposed HyRPT is confirmed by comparing the results with those found in the open literature which shows the high performance of this model to predict the stability characteristics of the FG structures employed in various fields. Several parametric analyses are performed to extract the most influenced parameters on the mechanical stability of this type of advanced composites plates.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제11권2호
• /
• pp.117-129
• /
• 2009

원형수직터널에서 3차원적인 아칭효과를 고려한 토압산정을 위해 여러 연구가 수행되었고 실내시험 및 수치해석을 통해 이를 검증하였으나, 다층지반과 c-${\phi}$지반에서의 적용이 어려웠다. 본연구에서는 c-${\phi}$지반에서의 토압 산정을 위해 c-${\phi}$지반에서 적용 가능한 토압계수 산정식을 구하였으며, 기존 토압식을 수정 제안하였다. 점착력이 토압에 미치는 영향을 파악하기 위해 지반을 가정하여 각 경우별로 토압을 산정하여 비교하였으며, 다층지반에서 파괴면을 가정하는 방법으로 토압을 구하였다. 이 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion paper)의 첫 번째로서 모델개발을 위한 이론전개를 다루고 있으며, 대형 모형실험에 의한 실증은 두 번째 논문에서 다룰 것이다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권2B호
• /
• pp.131-137
• /
• 2006

본 연구에서는 기존 매개변수적 수문시계열 예측모형을 보완하고자 Singular Spectrum Analysis(SSA)와 Linear Recurrent Formula를 결합한 모형을 제안하였다. SSA는 주로 시계열에 내재해 있는 구성성분을 추출하기 위한 목적으로 많이 이용되고 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 엘니뇨 및 라니냐 등의 기상현상과 수문사상의 상관성 분석에 주로 적용되고 있는 SSA와 시계열 예측을 위해서 Linear Recurrence Formula를 결합한 예측 모형을 월단위의 수위와 유입량 시계열 자료를 대상으로 적용성 및 타당성을 검토해 보았다. 모형을 통해 수문시계열을 모의한 결과 전체적인 통계적인 특성 및 시각적인 검토에서 실측자료와 매우 유사한 모의가 가능하였으며 실측 자료를 바탕으로 Blind Forecasting을 실시한 결과 2가지 예에서 모두 1년 정도의 예측구간에서 합리적인 결과를 제시하여 주었다. 따라서 단기예측을 수문모형으로서 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• Advances in nano research
• /
• 제16권5호
• /
• pp.473-487
• /
• 2024

The current study employs the nonlocal Timoshenko beam (NTB) theory and von-Kármán's geometric nonlinearity to develop a non-classic beam model for evaluating the nonlinear free vibration of bi-directional functionally-graded (BFG) nanobeams. In order to avoid the stretching-bending coupling in the equations of motion, the problem is formulated based on the physical middle surface. The governing equations of motion and the relevant boundary conditions have been determined using Hamilton's principle, followed by discretization using the differential quadrature method (DQM). To determine the frequencies of nonlinear vibrations in the BFG nanobeams, a direct iterative algorithm is used for solving the discretized underlying equations. The model verification is conducted by making a comparison between the obtained results and benchmark results reported in prior studies. In the present work, the effects of amplitude ratio, nanobeam length, material distribution, nonlocality, and boundary conditions are examined on the nonlinear frequency of BFG nanobeams through a parametric study. As a main result, it is observed that the nonlinear vibration frequencies are greater than the linear vibration frequencies for the same amplitude of the nonlinear oscillator. The study finds that the difference between the dimensionless linear frequency and the nonlinear frequency is smaller for CC nanobeams compared to SS nanobeams, particularly within the α range of 0 to 1.5, where the impact of geometric nonlinearity on CC nanobeams can be disregarded. Furthermore, the nonlinear frequency ratio exhibits an increasing trend as the parameter µ is incremented, with a diminishing dependency on nanobeam length (L). Additionally, it is established that as the nanobeam length increases, a critical point is reached at which a sharp rise in the nonlinear frequency ratio occurs, particularly within the nanobeam length range of 10 nm to 30 nm. These findings collectively contribute to a comprehensive understanding of the nonlinear vibration behavior of BFG nanobeams in relation to various parameters.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제58권3호
• /
• pp.515-532
• /
• 2016

The elastoplastic response of functionally graded material (FGM) beams resting on a nonlinear elastic foundation to an eccentric axial load is investigated by using the finite element method. The FGM is assumed to be formed from ceramic and metal phases with their volume fraction vary in the thickness direction by a power-law function. A bilinear elastoplastic behavior is assumed for the metallic phase, and the effective elastoplastic properties of the FGM are evaluated by Tamura-Tomota-Ozawa (TTO) model. Based on the classical beam theory, a nonlinear finite beam element taking the shift in the neutral axis position into account is formulated and employed in the investigation. An incremental-iterative procedure in combination with the arc-length control method is employed in computing the equilibrium paths of the beams. The validation of the formulated element is confirmed by comparing the equilibrium paths obtained by using the present element and the one available in the literature. The numerical results show that the elastoplastic post-buckling of the FGM beams is unstable, and the post-buckling strength is higher for the beams associated with a higher ceramic content. Different from homogeneous beams, yielding in the FGM beam occurs in the layer near the ceramic layer before in the layer near metal surface. A parametric study is carried out to highlight the effect of the material distribution, foundation support and eccentric ratio on the elastoplastic response of the beams.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.317-324
• /
• 2015

프리스트레스 콘크리트 정착부의 설계를 위해 AASHTO 및 PTI에서 관련 설계식을 제안하고 있다. 그러나 이러한 설계식은 구조물의 긴장력이 단순 지압판을 통해 구조 전반으로 전달된다는 가정으로 유도된 것으로 실제 구조물에 적용되는 상용 정착구의 형태와는 차이가 있다. 이 논문에서는 하중전달 시험에 의한 실험적 방법과 3차원 고체요소를 사용한 비선형 유한요소해석 프로그램을 이용한 해석적 방법을 통해 정착구의 형상 변수에 따른 정착부의 거동특성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 하중전달시험 결과에서 얻어진 하중변위 곡선 및 극한하중 값을 해석을 통해 얻은 결과와 비교하여 유한요소모델의 적합성을 확인하였다. 또한 정착구의 리브의 설치위치, 리브의 개수, 리브의 설치길이를 주요 변수로 설정하여 형상변수에 따른 매개변수 연구를 수행하였다.