• 물과 미래
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• 제15권1호
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• pp.57-62
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• 1982

본 연구에서는 1차원 부정류를 나타내는 Saint Venant의 편미분방정식을 Preissmann의 Implicit 기법에 의하여 유한차분방정식을 구성한 후에 Double sweep 알고리죽을 적용하여 해석하는 문제를 다루었으며, 본 차분방정식의 안정성과 정도를 검토하였고 $C_r$, $\theta$ 및 Chezy 계수 등의 영향을 1차원 Seiche 운동에 관한 수치실험을 통하여 분석하여 보았는 바, 그 내용은 다음과 같다. 1. 보조관계식을 활용함으로써 Double sweep 알고리즘의 적용이 가능하였다. 2. 해석결과에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 $C_r$, $\theta$ 및 Chezy 계수인 바, 높은 정도의 결과를 얻기 위해서 $C_r$은 1보다 너무 큰 값은 피해야 될 것이며, $\theta$의 적합한 범위는 0.6<$\theta$<1.0이였다. 3. 본 모형은 1차원 장파의 전파에 적용하였던 바 안정된 결과를 보였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권4호
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• pp.483-491
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• 2018

Timoshenko beam model is widely exploited in the literature to examine the mechanical behavior of stubby beam-like components. Timoshenko beam theory is well-known to require the shear correction factor in order to recognize the nonuniform shear distribution at a section. While a variety of shear correction factors are appeared in the literature so far, there is still no consensus on the most appropriate form of the shear correction factor. The Saint-Venant's flexure problem is first revisited in the frame work of the classical theory of elasticity and a highly accurate approximate closed-form solution is presented employing the extended Kantorovich method. The resulted approximate solution for the elasticity field is then employed to introduce two shear correction factors consistent with the Cowper's and energy approaches. The mathematical form of the proposed shear correction factors are then simplified and compared with the results available in the literature over an extended range of Poisson's and aspect ratios. The proposed shear correction factors do not exhibit implausible issue of negative values and do not result in numerical instabilities too. Based on the comprehensive discussion on the shear correction factors, a piecewise definition of shear correction factor is introduced for rectangular cross-sections having excellent agreement with the numerical results in the literature for both shallow and deep cross-sections.

• Ocean Systems Engineering
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• 제12권3호
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• pp.359-384
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• 2022

We develop in this work a new well-balanced preserving-positivity path-conservative central-upwind scheme for Saint-Venant-Exner (SVE) model. The SVE system (SVEs) under some considerations, is a nonconservative hyperbolic system of nonlinear partial differential equations. This model is widely used in coastal engineering to simulate the interaction of fluid flow with sediment beds. It is well known that SVEs requires a robust treatment of nonconservative terms. Some efficient numerical schemes have been proposed to overcome the difficulties related to these terms. However, the main drawbacks of these schemes are what follows: (i) Lack of robustness, (ii) Generation of non-physical diffusions, (iii) Presence of instabilities within numerical solutions. This collection of drawbacks weakens the efficiency of most numerical methods proposed in the literature. To overcome these drawbacks a reformulation of the central-upwind scheme for SVEs (CU-SVEs for short) in a path-conservative version is presented in this work. We first develop a finite-volume method of the first order and then extend it to the second order via the averaging essentially non oscillatory (AENO) framework. Our numerical approach is shown to be well-balanced positivity-preserving and shock-capturing. The resulting scheme could be seen as a predictor-corrector method. The accuracy and robustness of the proposed scheme are assessed through a carefully selected suite of tests.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.761-772
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• 2008

본 연구의 목적은 수공학 분야에서 수치해석이 난해한 문제를 해결하기 위한 모형을 개발하고, 해석해가 존재하는 다양한 수치실험, 즉 하상과 하폭이 함께 변하는 점변부정류 조건에서의 검증, 하상경사가 변화하는 세가지 정상상태 조건의 문제, 그리고 해석해가 있는 마찰하상에 적용함으로써 개발된 모형의 적용성을 검증하기 위한 것이다. 모형의 지배방정식은 보존 법칙을 만족하는 Saint-Venant 적분형 방정식이며, Riemann 해법에 의한 유한체적법이 사용되었다. 질량 및 운동량의 흐름율 계산에 HLL Riemann 근사해법이 사용되었고, 시간-공간에서 2차정확도를 위하여 MUSCL-Hancock 기법이 사용되었다. 본 연구에서는 비선형의 흐름율과 생성항과의 균형을 위하여, 중력과 흐름방향 하폭의 변화로 인한 정수압력에 의한 생성항을 차분하는 새롭고 간편한 기법을 소개하였다. 수치실험 모의결과는 개발된 모형이 생성항을 포함한 다양한 흐름조건에서 정확하고, 견고하며, 매우 안정적임을 보여주고, 또한 수공학 분야에서 일차원 적용에 적합한 모형임을 보여준다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1999년도 제29회 춘계학술대회
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• pp.20-29
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• 1999

The stress field in the body by tangential loading of a rectangular patch on a semi-infinite solid has been solved analytically using Boussinesque's potential function. Its validity was proved by saint-venant's principle in remote region of the and in the vicinity of the surface with superposition of point loads.

• KSTLE International Journal
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• 제2권1호
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• pp.29-34
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• 2001

The stress field in a body caused by the tangential loading of a rectangular patch on a semi-infinite solid has been solved analytically using a potential function. The validity of the results of this study was preyed by Saint-Venant's principle in the remote region and by the superposition of point loads in the vicinity of the surface.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제51권4호
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• pp.651-662
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• 2014

The main goal of this study is to extend the domain of influence result to cover the micropolar thermoelastic diffusion. So, we prove that for a finite time t>0 the displacement field $u_i$, the microrotation vector ${\varphi}_i$, the temperature ${\theta}$ and the chemical potential P generate no disturbance outside a bounded domain $B_t$.

• Tribology and Lubricants
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• 제18권3호
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• pp.194-203
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• 2002

This paper is the first step fur thermo-mechanical stress analyses of part with coated layer under contact load. A lot of coated material is applied in many structures to endure severe situation, like thermal stresses, high temperature gradients, irradiation, impacts by microscopic meteorites, and so on. In this part we are going to apply the FEM to analyze space parts with a coated layer subjected to a contact load thermo-mechanically. Coating layer is very thin in comparision with the structure, therefore it should take more times and behaviors to analyze whole model. In these reason we develop the FEM method of analyzing part with coated layer under contact load using partial model. Steady state temperature distribution of the part is obtained first, and then we apply quasi-static external load on the part. To obtain the final stage of solution, we compute the total solution, and by subtracting the thermal strain from the total ones we get the mechanical strains to compute stresses of the parts. In using the FEM, one has to discretize the model into many sub-domain, finite elements. The method is consisited of two steps. First step is to analyze the whole model with rather coarse meshes. Second step we cut a small region near the loading point, and analyze with very fine meshes. This method is allowable by the Saint-Venant's principle. And then, we finally shall check the therma1 load on the stresses of the space part with coating layer with or without substrate cracks. Then, we predict the actual behaviors of the part used in space.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1366-1370
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• 2004

한강은 남한 제1의 하천으로 지리적으로 한반도의 중심부에 위치하여 동에서 서로 흐르는 대하천이다. 매년 발생하는 홍수에 대한 한강하류부의 홍수관리는 대단히 중요하다. 본 연구는 한강의 지천유입량이 한강본류 수위에 미치는 영향을 수리학적 홍수추적 모형을 이용하여 분석하였다. 수리학적 홍수추적 모형은 하천의 지형적 특성과 여러인자들을 반영하여 하천의 흐름을 해석하기 때문에 하천에 설치되어 있는 교량, 수중보, 지천유입량, 조도계수 등을 적절히 반영하였을 때 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 1차원 부정류 흐름으로 해석하였으며 미국 NWS(National Weather Service)에서 기존의 DWOPER 모형과 댐파괴 모형인 DAMBRK 모형을 통합하여 개선한 FLDWAV 모형을 사용하였다. 이 모형의 지배방정식은 연속방정식과 운동량방정식으로 구성되어 확장된 Saint-Venant 방정식이고, 수치기법으로는 가중4점음해법을 이용하려 비선형 연립방정식을 Newton-Raphson 방법으로 해석한다. 모형의 상류경계는 팔당댐 시간 방류량을 하류경계로는 전류수위표 지점의 수위를 이용하였다. 한강하류부에는 많은 지천들이 흘러들어 유입되고 있는데 지천유입량이 한강수위에 미치는 영향을 분석하기 위하여 비교적 유역면적이 큰 왕숙천, 탄천, 중랑천, 안양천 등의 지천유입량을 고려하였다. 2000년과 2001년에 발생한 2개의 실측사상을 FLDWAV 모형을 이용하여 계산된 수위값과 검증해 본 결과 실측수위를 잘 재현하고 있는 것을 알 수 있었다. 검증된 모형을 가지고 동일한 사상에 대해서 지천 유입량을 고려하지 않고 모의를 한 결과 지천유입량을 고려하였을 때와 고려하지 않았을 때의 지천유입량에 대한 수위상승량은 $1\~5cm$ 정도로 나타났다. 지천유입량에 의한 수위상승이 어느정도 일어나고 있지만 홍수기간에 이 정도의 수위상승은 한강의 흐름이나 한강하류부에 설치된 구조물의 침수피해에 크게 영향을 주지않을 것으로 판단되었다. 한강하류부의 수위는 지천유입량의 영향보다는 팔당댐의 방류량에 의해서 좌우되고 있고 홍수시에는 한강의 수위상승으로 인하여 지천에 미치는 배수영향이 훨씬 더 클 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.787-796
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• 2002

자연하천의 부정류 홍수예측을 위하여 Preissmann기법에 의한 수리학적 홍수추적을 실시하였으며, 민감도 분석을 위한 상류단과 측방유입수문곡선으로서 Log-Pearson Type-III를 사용하였다. 실제하천 적용에 있어서 유역에 대해서는 선형저수지 모형을 적용하고 하도망에 대해서는 수리학적 홍수추적을 실시하였다. 상류단과 측방유입수문곡선은 선형저수지 모형을 이용하여 산정하였으며, 하류단 경계조건으로서 Manning공식을 이용하였다. 유입수문곡선으로서 선형저수지모형이 적용된 부정류모형을 보청천유역에 적용시킨 결과 실측치와 매우 근접한 수문곡선을 예측할 수 있었으며, 본 연구는 측방유입이 있는 경우, 선형저수지 모형을 이용한 수리학적 홍수예측이 가능하고, 부정류모형을 이용하여 흐름계산을 할 경우 조도계수 산정을 위한 수단이 될 수 있을 것으로 판단된다.