KIM, SEIL;JOO, HYUNSHIG;CHO, HAESEONG;SHIN, SANGJOON
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제21권3호
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pp.125-142
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2017
In this paper, development of the three-dimensional structural analysis is performed by applying FETI-local method. In the FETI-local method, the penalty term is added as a preconditioner. The OPT-DKT shell element is used in the present structural analysis. Newmark-${\beta}$ method is employed to conduct the dynamic analysis. The three-dimensional FETI-local static structural analysis is conducted. The contour and the displacement of the results are compared following the different number of sub-domains. The computational time and memory usage are compared with respect to the number of CPUs used. The three-dimensional dynamic structural analysis is conducted while applying FETI-local method. The present results show appropriate scalability in terms of the computational time and memory usage. It is expected to improve the computational efficiency by combining the advantages of the original FETI method, i.e., FETI-mixed using the mixed local-global Lagrange multiplier.
The purpose of this study is to examine the effects of a degree of discretization in the direction of longitudinal dam axis on the results of three dimensional fill dam dynamic analysis. In this study, the three dimensional dynamic analyses of the existing 'H' dam which is modeled with a different degree of discretization were carried out. From these results, the fundamental frequency of the dam and the responses at the dam crest such as acceleration and settlement were compared and analyzed. It was concluded that the size of finite element discretized in the direction of the longitudinal axis mush be smaller than 1/8 of dam length in order to obtain the reasonable fundamental frequency and response of acceleration and mush be smaller than 1/10 in order to obtain the reasonable settlement behaviors from the three dimensional dynamic analysis of the fill dam.
This paper suggests new analysis algorithm for tile dynamic response of three dimensional structure which is frequently found in pipe line system of plant by the combination of the transfer stiffness coefficient method(TSCM) and Newmark method. Presented analysis algorithm for dynamic response can improve the computational accuracy remarkably owing to advantages of tile TSCM in comparison of transfer matrix method(TMM). Analysis system was modeled as a lumped mass system in this mettled. The analysis algorithm for dynamic response was formulated for the three dimensional structure. The validity of the this method is demonstrated through the results of numerical experiment for simple computational model by the TSCM and TMM.
본 연구에서는 발파로 인한 폭발하중에 대한 지하공동구조체의 3차원 동적유한요소해석을 수행하였다. 해석과정은 1차원 근원해석과정과 3차원터널해석과정의 2단계로 나누어 수행하였다. 1차원 근원해석에서는 장약공과 그 주변의 자유장을 포함하는 해석으로서 3차원 터널해석을 위한 입력하중의 계산작업을 수행한다. 본 연구에서 수행한 해석방법의 기능은 3차원 동적해석프로그램 MPDAP-3D에 추가되었으며, 향후 발파공법에 의한 지하공동구조체의 건설시 구조체의 안전성을 평가하는데 활용가능할 것으로 예상된다.
This paper presents a dynamic analysis of three-dimensional beams. Structures made of functionally graded materials are considered. Several higher-order as well as classical theories are derived by means of a compact notation for the a-priori expansion order of the displacement field over the beam cross-section. The governing differential equations and boundary conditions are obtained in a condensed nuclear form that does not depend on the kinematic hypotheses. The problem is, then, exactly solved in space by means of a Navier-type solution, whereas time integration is performed by means of Newmark's solution scheme. Slender and short simply supported beams are investigated. Results are validated towards three-dimensional FEM results obtained via the commercial software ANSYS. Numerical investigations show that good accuracy can be obtained through the proposed formulation provided that the appropriate expansion order is considered.
A parallel condensation algorithm for efficient dynamic analysis of three-dimensional large-scale structures is presented. The algorithm is developed for a user-friendly and cost effective high-performance computing system on a collection of Pentium processors connected via a 100 Mb/s Ethernet LAN. To harness the parallelism in the computing system effectively, a large-scale structure is partitioned into a number of substructures equal to the number of computers in the computing system Then, for reduction in the size of an eigenvalue problem the computations required for static condensation of each substructure is processed concurrently on each slave computer. The performance of th proposed parallel algorithm is demonstrated by applying to dynamic analysis of a three dimensional structure. The results show that how the parallel algorithm facilitates the efficient use of a small number of low-cost personal computers for dynamic analysis of large-scale structures.
Three-dimensional description of building structure taking into consideration soil-structure interaction is a very complex problem and solution of this problem is often obtained by using finite element method. However, this method takes a significant amount of computational time and memory. Therefore, an efficient computational model based on subdivision of the structure into building elements such as wall and floor slab elements, plane and three-dimensional joints and lintels, that could provide accurate results with significantly reduced computational time, is proposed in this study for the analysis three-dimensional structures subjected to dynamic load. The examples prove the efficiency and the computing possibilities of the model.
In this paper, three dimensional static and dynamic analyses of two dimensional functionally graded annular sector plates have been investigated. The material properties vary through both the radial and axial directions continuously. Graded finite element and Newmark direct integration methods have been used to solve the 3D-elasticity equations in time and space domains. The effects of power law exponents and different boundary conditions on the behavior of FGM annular sector plate have been investigated. Results show that using 2D-FGMs and graded elements have superiority over the homogenous elements and 1D-FGMs. The model has been compared with the result of a 1D-FGM annular sector plate and it shows good agreement.
The accurate dynamic analysis of concrete arch dams relies heavily on employing a three-dimensional semi-infinite fluid element. The usual method for calculating the impedance matrix of this fluid hyper-element is dependent on the solution of a complex eigen-value problem for each frequency. In the present study, an efficient procedure is proposed which simplifies this procedure amazingly, and results in great computational time saving. Moreover, the accuracy of this technique is examined thoroughly and it is concluded that efficient procedure is incredibly accurate under all practical conditions.
This paper presents new sensitivity analysis algorithm for the dynamic response of three dimensional rectilinear type structure. This method is derived from a combination of the transfer stiffness coefficient method(TSCM) and the Newmark method. We developed dynamic response analysis algorithm by TSCM. This method has more safe computational precision and time than transfer matrix method(TMM). We defined new design variable and object function, and computated simple three dimensional computation model by TSCM. The presented analysis algorithm was validated by results of changing design variable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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