• 제목/요약/키워드: Poisson's equation

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FRP 합성재료에 의하여 구속된 콘크리트의 응력-변형률 응답 예측 (Stress-Strain Responses of Concrete Confined by FRP Composites)

  • 조순호
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제19권6호
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    • pp.803-810
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    • 2007
  • FRP 합성재료로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 응답을 합리적으로 예측할 수 있는 해석 모델이 제시되었다. 제안된 모델은 하중이 증가함에 따라 점진적으로 발생하는 미세균열에 의한 부피팽창이 미세 재료 구조의 손상을 나타내는 중요한 척도이며, 이에 손상 정도에 따라 하중 지지 능력을 일관되게 산정할 수 있다는 기본 개념에 근거한다. 이를 위하여 제안 모델은 면적 변형률 및 공극의 함수로 표시된 탄성계수, 팽창 콘크리트와 구속 매체의 상호작용을 나타내는 에너지 평형식, 변화하는 구속력 및 점증 계산 논리를 포함한다. 따라서 실험으로부터 유도된 팽창비 관계식으로부터 횡방향 혹은 부피팽창변형률을 산정하는 기존의 해석 모델과는 달리 역학적 거동 및 에너지 평형식으로부터 연속적으로 변화하는 횡방향 변형률을 산정한다. 구속된 콘크리트의 전체 응답을 예측할 수 있는 기존의 여러 해석 모델에 대하여 검토하였으며, 특히 부피 팽창을 고려하는 방법에 초점을 맞추어 토의하였다. 제안된 모델 및 기존 Samaan의 2선식 모델을 사용하여 실험 결과를 예측한 결과, 만족할 만한 범위 내에서 일치를 나타냈으나, Samaan의 2선식 모델은 부피 팽창 거동을 위하여 단지 초기 포아송비와 최종 수렴 팽창변화율 만을 고려하기 때문에 횡방향 변형률 응답을 예측하는 데는 한계가 있는 것으로 판단된다. 제안된 모델은 역학적 거동에 근거하여 다양한 관련 응답을 산정하므로 다른 분야에도 쉽게 적용할 수 있다.

DI 스위칭 소자의 Turn on 특성에 관한 연구 (A Study on the modelling of DI Switching Device by FEM)

  • 이계훈;강호철;성만영;이현석
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1993년도 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.1253-1255
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    • 1993
  • Double Injection(DI) switching devices consist of p+ and n+ contact separated by a nearly intrinsic semiconductor region containing deep trap. The FEM is chosen as a simulation method for DI switching device, because of the advantage in local mesh refinement and computer memory comparing with other methods. And Scharfetter-Gummel(S-G) scheme is applied, with which an accurate-seven point Gaussian Quadrature rule is combined. The existance of deed trap requires the modification of conventional equation set. So recombination rate equation is modified and a new equation is included in the equation set which conventionally consists of Poisson equation and current continuity equations.

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Axial behaviour of rectangular concrete-filled cold-formed steel tubular columns with different loading methods

  • Qu, Xiushu;Chen, Zhihua;Sun, Guojun
    • Steel and Composite Structures
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    • 제18권1호
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    • pp.71-90
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    • 2015
  • Axial compression tests have been carried out on 18 rectangular concrete-filled cold-formed steel tubular (CFST) columns with the aim of investigating the axial behaviour of rectangular CFST columns under different loading methods (steel loaded-first and full-section loaded methods). The influence of different loading methods on the ultimate strength of the specimens was compared and the development of Poisson's Ratio as it responds to an increasing load was reported and analysed. Then, the relationship between the constraining factor and the strength index, and the relationship between the constraining factor and ductility index of the specimens, were both discussed. Furthermore, the test results of the full-section loaded specimens were compared with five international code predicted values, and an equation was derived to predict the axial carrying capacity for rectangular CFST columns with a steel loaded-first loading method.

THE SINGULARITIES FOR BIHARMONIC PROBLEM WITH CORNER SINGULARITIES

  • Woo, Gyungsoo;Kim, Seokchan
    • East Asian mathematical journal
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    • 제36권5호
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    • pp.583-591
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    • 2020
  • In [8, 9] they introduced a new finite element method for accurate numerical solutions of Poisson equations with corner singularities. They consider the Poisson equations with corner singularities, compute the finite element solutions using standard Finite Element Methods and use the extraction formula to compute the stress intensity factor(s), then they posed new PDE with a regular solution by imposing the nonhomogeneous boundary condition using the computed stress intensity factor(s), which converges with optimal speed. From the solution they could get an accurate solution just by adding the singular part. The error analysis was given in [5]. In their approaches, the singular functions and the extraction formula which give the stress intensity factor are the basic elements. In this paper we consider the biharmonic problems with the cramped and/or simply supported boundary conditions and get the singular functions and its duals and find properties of them, which are the cornerstones of the approaches of [8, 9, 10].

Stress intensity factors for 3-D axisymmetric bodies containing cracks by p-version of F.E.M.

  • Woo, Kwang S.;Jung, Woo S.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제2권3호
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    • pp.245-256
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    • 1994
  • A new axisymmetric crack model is proposed on the basis of p-version of the finite element method limited to theory of small scale yielding. To this end, axisymmetric stress element is formulated by integrals of Legendre polynomial which has hierarchical nature and orthogonality relationship. The virtual crack extension method has been adopted to calculate the stress intensity factors for 3-D axisymmetric cracked bodies where the potential energy change as a function of position along the crack front is calculated. The sensitivity with respect to the aspect ratio and Poisson locking has been tested to ascertain the robustness of p-version axisymmetric element. Also, the limit value that is an exact solution obtained by FEM when degree of freedom is infinite can be estimated using the extrapolation equation based on error prediction in energy norm. Numerical examples of thick-walled cylinder, axisymmetric crack in a round bar and internal part-thorough cracked pipes are tested with high precision.

EPBS를 이용한 이온채널 단백질의 전하분포와 유전율이 이온 선택성에 미치는 영향 계산

  • 최형수;남민우
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제3회(2014년)
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    • pp.75-88
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    • 2014
  • 본 연구에서는 비선형 Poisson-Boltzmann 식의 해를 구할 수 있는 웹 기반 EPBS를 이용하여 이온채널의 전하 분포와 유전률이 이온채널의 이온선택성에 미치는 영향에 대해 알아본다. 모델로 사용한 이온채널은 이온채널과 유사한 구조를 갖는 합성 단백질인 고리형 펩타이드 나노튜브와 자연계에 존재하는 Gramicidin A 이다. 계산 결과로부터 용매인 물과 단백질의 유전율 차이에 의해 이온이 이온채널을 통과할 때 반응장이 생성되며, 이는 이온과 상호작용을 통해 이온 종류에 관계없이 이온 통과를 방해하는 에너지 장벽을 형성함을 알 수 있다. 한편, 두 이온채널 부분 전하, 특히 골격에 존재하는 카르보닐기의 쌍극자 모멘트에 의해 이온채널 내부에는 0 보다 작은 정전기 퍼텐셜이 형성된다. 이온채널 내부의 총 정전기 퍼텐셜은 이온채널의 부분 전하에 의한 정전기 퍼텐셜과 유전률 차이에 의한 반응장의 합으로 나타나며, 계산 결과 0 보다 작은 값을 갖는다. 이로부터 본 연구에서 사용된 두 종류의 이온채널이 양이온에 선택성이 있음을 알 수 있다.

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A Fast Poisson Solver of Second-Order Accuracy for Isolated Systems in Three-Dimensional Cartesian and Cylindrical Coordinates

  • Moon, Sanghyuk;Kim, Woong-Tae;Ostriker, Eve C.
    • 천문학회보
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    • 제44권1호
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    • pp.46.1-46.1
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    • 2019
  • We present an accurate and efficient method to calculate the gravitational potential of an isolated system in three-dimensional Cartesian and cylindrical coordinates subject to vacuum (open) boundary conditions. Our method consists of two parts: an interior solver and a boundary solver. The interior solver adopts an eigenfunction expansion method together with a tridiagonal matrix solver to solve the Poisson equation subject to the zero boundary condition. The boundary solver employs James's method to calculate the boundary potential due to the screening charges required to keep the zero boundary condition for the interior solver. A full computation of gravitational potential requires running the interior solver twice and the boundary solver once. We develop a method to compute the discrete Green's function in cylindrical coordinates, which is an integral part of the James algorithm to maintain second-order accuracy. We implement our method in the {\tt Athena++} magnetohydrodynamics code, and perform various tests to check that our solver is second-order accurate and exhibits good parallel performance.

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2차원 Poisson방정식 풀이에 의한 단 채널 InAlAs/InGaAs HEMT의 전류-전압 특성 도출에 관한 해석적 모델 (An Analytical Model for the Derivation of the Ⅰ-Ⅴ Characteristics of a Short Channel InAlAs/InGaAs HEMT by Solving Two-Dimensional Poisson's Equation)

  • 오영해;서정하
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제44권5호
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    • pp.21-28
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    • 2007
  • 본 논문에서는 2차원 Poisson 방정식의 풀이에 의한 submicron 급 단 채널 n-InAlAs/InGaAs HEMT의 전류-전압 특성 도출에 관한 해석적 모델을 제안하였다. InAlAs 및 InGaAs층 내에서 2차원 Poisson 방정식의 해법으로 2차원적 전위 변화를 채널 전류의 연속조건과 consistent하게 도출하기 위해서 InGaAs 영역에 형성된 양자우물 형태의 채널을 통해 흐르는 전자에 대한 전계-의존 이동도를 고려하였다. 도출된 표현식은 동작 전압 전 구간의 영역과 장/단 채널 소자에 대하여 일괄적으로 적용될 수 있을 것으로 보이며, 본 논문에서 제안한 단 채널 n-InAlAs/InGaAs HEMT의 2차원 전계 효과에 대한 해석적 모델은 기존의 모델에서 submicron 대의 짧은 채널 길이일 때 정확도가 저하되거나 Early 효과에 대한 설명이 미흡한 것에 비해 드레인 전압의 증가에 따른 드레인 포화 전류의 증가 및 문턱전압의 감소 현상 등을 보다 물리적으로 적절히 설명할 수 있음을 보이고 있다.

동기형 직선유도전동기의 동작특성 (Performance Characteristics of Tubular Linear Iduction Motor)

  • Lee, Eun-Ung
    • 대한전기학회논문지
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    • 제36권3호
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    • pp.153-162
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    • 1987
  • The purpose of this paper is to analysis and develop theoretically the characteristics of tubular linear induction motor, which is a special industrial motor that generates directly thrust force from electrical power. The Poisson equation about vector potential which is created by the application of Maxwell electromagnetic equation with the speed considered, results in modified Bessel equation by the assumption that is applied to each region of the experimental motor. Vector potential, magnetic flux density, secondary current, and thrust force according to its region respectively were found out by substituting boundary condition for this equation and rearranging. Besides, a attendant materials, that is, thermal characteristic, which is one of the characteristics under the operation of experimental motor each part's magnetic flux distribution characteristics within active zone, the required time for reciprocating motion, and variation of power factor vs. a slip were found.

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이중게이트 MOSFET의 채널도핑에 다른 문턱전압이하 전류 변화 분석 (Analysis of Subthreshold Current Deviation for Channel Doping of Double Gate MOSFET)

  • 정학기
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제17권6호
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    • pp.1409-1413
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    • 2013
  • 본 연구에서는 이중게이트 MOSFET의 채널도핑농도의 변화에 따른 문턱전압이하 전류의 변화를 분석하였다. 이를 위하여 이중게이트 MOSFET의 채널 내 전위분포를 구하기 위하여 포아송방정식을 이용하였으며 이때 전하분포함수에 대하여 가우시안 함수를 사용하였다. 전위분포는 경계조건을 이용하여 채널크기에 따른 해석학적인 함수로 구하였다. 가우시안 함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차 그리고 채널도핑농도 등에 대하여 문턱전압 이하 전류 특성의 변화를 관찰하였다. 본 연구의 전위모델에 대한 타당성은 이미 기존에 발표된 논문에서 입증하였으며 본 연구에서는 이 모델을 이용하여 문턱전압이하 전류 특성을 분석하였다. 분석결과, 문턱전압이하 전류는 채널도핑농도 및 가우시안 분포함수의 변수 등에 크게 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다.