• Steel and Composite Structures
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• 제31권5호
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• pp.503-516
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• 2019

This work presents a dynamic investigation of functionally graded (FG) plates resting on elastic foundation using a simple quasi-3D higher shear deformation theory (quasi-3D HSDT) in which the stretching effect is considered. The culmination of this theory is that in addition to taking into account the effect of thickness extension (${\varepsilon}_z{\neq}0$), the kinematic is defined with only 4 unknowns, which is even lower than the first order shear deformation theory (FSDT). The elastic foundation is included in the formulation using the Pasternak mathematical model. The governing equations are deduced through the Hamilton's principle. These equations are then solved via closed-type solutions of the Navier type. The fundamental frequencies are predicted by solving the eigenvalue problem. The degree of accuracy of present solutions can be shown by comparing it to the 3D solution and other closed-form solutions available in the literature.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권1호
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• pp.85-96
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• 2019

A free vibration analysis and wave propagation of triclinic and orthotropic plate has been presented in this work using an efficient quasi 3D shear deformation theory. The novelty of this paper is to introducing this theory to minimize the number of unknowns which is three; instead four in other researches, to studying bulk waves in anisotropic plates, other than it can model plates with great thickness ratio, also. Another advantage of this theory is to permits us to show the effect of both bending and shear components and this is carried out by dividing the transverse displacement into the bending and shear parts. Hamilton's equations are a very potent formulation of the equations of analytic mechanics; it is used for the development of wave propagation equations in the anisotropic plates. The analytical dispersion relationship of this type of plate is obtained by solving an eigenvalue problem. The accuracy of the present model is verified by confronting our results with those available in open literature for anisotropic plates. Moreover Numerical examples are given to show the effects of wave number and thickness on free vibration and wave propagation in anisotropic plates.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.32-40
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• 2018

열 교환기/원자로의 과도한 진동을 방지 하려면 진동해석을 설계 단계에서 수행해야 한다. 진동 문제에서 고유 진동수의 정보는 열 교환기/원자로의 안전성을 평가하기 위하여 요구된다. 본 논문은 일단 지지보에 발생되는 고유치 문제를 해석하기 위하여 수치해석 방법인 Galerkin의 방법을 기술하였다. 일단 지지보는 자유단 끝점 또는 모드의 노드 포인트에 부가 질량과 스프링에 의하여 구속되어 있다. 수치해석으로 구한 고유진동수는 간단한 해석 방법과 간단한 테스트에 의하여 각각 구한 결과와 비교 되었다. Galerkin의 방법을 사용하여 논의된 일단 지지보의 고유 진동수를 구할 수 있음을 보였다. 부가 질량 증가함에 따라 고유 주파수는 감소하며 스프링 힘의 증가에 따라 고유 주파수는 상승함을 보였다. 무거운 부가 질량은 가연성 배관의 지지대 역할을 함을 보였다. 일단 지지보의 끝단에 설치된 부가 질량의 경우에 개발된 기존의 어림적 해석 방법으로도 일차 모두의 고유 진동수를 비교적 정확하게 구할 수 있음을 알 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권8호
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• pp.3059-3072
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• 2022

A Jacobian-Free Newton Krylov Two-Nodal Coarse Mesh Finite Difference algorithm based on Nodal Expansion Method (NEM_TNCMFD_JFNK) is successfully developed and proposed to solve the three-dimensional (3D) and multi-group reactor physics models. In the NEM_TNCMFD_JFNK method, the efficient JFNK method with the Modified Incomplete LU (MILU) preconditioner is integrated and applied into the discrete systems of the NEM-based two-node CMFD method by constructing the residual functions of only the nodal average fluxes and the eigenvalue. All the nonlinear corrective nodal coupling coefficients are updated on the basis of two-nodal NEM formulation including the discontinuity factor in every few newton steps. All the expansion coefficients and interface currents of the two-node NEM need not be chosen as the solution variables to evaluate the residual functions of the NEM_TNCMFD_JFNK method, therefore, the NEM_TNCMFD_JFNK method can greatly reduce the number of solution variables and the computational cost compared with the JFNK based on the conventional NEM. Finally the NEM_TNCMFD_JFNK code is developed and then analyzed by simulating the representative PWR MOX/UO₂ core benchmark, the popular NEACRP 3D core benchmark and the complicated full-core pin-by-pin homogenous core model. Numerical solutions show that the proposed NEM_TNCMFD_JFNK method with the MILU preconditioner has the good numerical accuracy and can obtain higher computational efficiency than the NEM-based two-node CMFD algorithm with the power method in the outer iteration and the Krylov method using the MILU preconditioner in the inner iteration, which indicates the NEM_TNCMFD_JFNK method can serve as a potential and efficient numerical tool for reactor neutron diffusion analysis module in the JFNK-based multiphysics coupling application.

• Computers and Concrete
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• 제32권1호
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• pp.61-74
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• 2023

This article investigates the wave propagation analysis of the imperfect functionally graded (FG) sandwich plates based on a novel simple four-variable integral quasi-3D higher-order shear deformation theory (HSDT). The thickness stretching effect is considered in the transverse displacement component. The presented formulation ensures a parabolic variation of the transverse shear stresses with zero-stresses at the top and the bottom surfaces without requiring any shear correction factors. The studied sandwich plates can be used in several sectors as areas of aircraft, construction, naval/marine, aerospace and wind energy systems, the sandwich structure is composed from three layers (two FG face sheets and isotropic core). The material properties in the FG faces sheet are computed according to a modified power law function with considering the porosity which may appear during the manufacturing process in the form of micro-voids in the layer body. The Hamilton principle is utilized to determine the four governing differential equations for wave propagation in FG plates which is reduced in terms of computation time and cost compared to the other conventional quasi-3D models. An eigenvalue equation is formulated for the analytical solution using a generalized displacements' solution form for wave propagation. The effects of porosity, temperature, moisture concentration, core thickness, and the material exponent on the plates' dispersion relations are examined by considering the thickness stretching influence.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제14권
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• pp.49-60
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• 1996

이태리포플러의 생장(生長)에 가장 영향(影響)을 많이 주는 토양인자(土壤因子)를 찾기 위해서 이태리포플러 조림지(造林地) 23개(個) 지역(地域)을 하천변(河川邊), 농경지(農耕地), 산록부(山麓部)로 구분(區分)하여 그 생장(生長)과 토양인자(土壤因子)와의 관계(關係)를 조사(調査)하였다. 이태리포플러의 생장(生長)은 토양환경(土壤環境) 조건(條件)이 유리(有利)한 하천변(河川邊)의 조림지(造林地)가 우수(優秀)하였고, 산록부(山麓部)의 조림지(造林地)는 하천변(河川邊)에 비(比)하여 21%나 생장(生長)이 떨어지므로 수익성(收益性)이 없을 것으로 생각되며, 농경지(農耕地)의 조림지(造林地)는 토양(土壤)이 비옥(肥沃)하여 생장(生長)이 양호(良好)할 것으로 생각되었으나, 하천변(河川邊)에 비(比)하여 생장(生長)이 8%정도 떨어졌다. 그러나 농경지(農耕地) 중(中) 퇴적지(堆積地)나 성토부(盛土部)는 생장(生長)이 비교적(比較的) 양호(良好)하였다. 이태리포플러의 생장(生長)이 양호(良好)한 조림지(造林地)의 토양(土壤)은 대체로 액상(液相) 20%, 토양공극률(土壤孔隙率) 45%, 용수량(溶水量) 35~40%, 토양경도(土壤硬度) $1kg/cm^3$ 토양(土壤)pH 6인 곳이었으며, 유기물(有機物)과 전질소(全窒素)가 많은 곳에서 생장(生長)이 양호(良好)하였다. 이태리포플러의 생장(生長)에 영향(影響)을 미치는 토양인자(土壤因子)에 대한 요인분석(要因分析)을 한 결과(結果) eigenvalue가 1이상(以上) communality가 70% 이상(以上) 되는 요인(要因) 1은 액상(液相), 공극률(孔隙率), 용수량(溶水量), 요인(要因) 2는 토양(土壤)pH 및 칼슘, 요인(要因) 3은 토양경도(土壤硬度)로 나타났다. 그러므로 이태리포플러의 생장(生長)은 토양(土壤)의 화학적(化學的) 성질(性質)보다는 물리적(物理的) 성질(性質)에 더 많은 영향(影響)을 받는 것으로 생각된다. 이태리포플러의 직경생장(直徑生長)과 토양인자(土壤因子)간 다중회귀분석(多重回歸分析)에서 토양경도(土壤硬度), 액상(液相) 및 칼슘에 대한 t-value가 1~10%의 유의성(有意性)이 인정(認定)되므로 선형모형식(線形模型式)이 성립(成立)되었고 용수량(溶水量)과 토양(土壤)pH는 유의성(有意性)이 없었다. 종합적(綜合的)으로 보면 이태리포플러의 조림적지(造林適地)는 퇴적지(堆積地)인 사질양토(砂質壤土) 혹은 성토부(盛土部)로서 토양경도(土壤硬度)가 낮고 통기성(通氣性)이 양호(良好)하며, 지하수위(地下水位)가 100cm 내외(內外)로 토양수분(土壤水分)이 적당(適當)하고 유기물(有機物)과 전질소(全窒素)가 충분(充分)한 약산성(弱酸性) 토양(土壤)이 좋을 것으로 판단(判斷)된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권2호
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• pp.259-274
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• 2014

2013년 8월 18일 일본의 사쿠라지마 화산에서 비교적 큰 규모의 분화가 발생하였다. 이에 본 연구에서는 천리안 위성 자료를 이용하여 화산분화 다음날 주변 지역의 화산재를 감지하였으며, 기상청 청양 지자기 관측소 자료와 함께 일본 지자기 관측소 자료를 이용하여 지자기 변동에 대해 분석하였다. 먼저, 지자기 관측 자료를 이용하여 주성분 분석을 수행하고 관측 자료의 재구성 자료를 구축하였다. 재구성된 자료는 웨이블릿 기반 셈블런스 분석을 수행하였다. 다음으로는 지자기 관측 자료의 고유값 분석을 수행하고 Kp 지수와의 웨이블릿 기반 셈블런스 필터링을 통해서 태양의 영향을 최소화하였다. 분석결과에서는 전체적으로 화산 발생 시점에서 이벤트가 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 다만, 일부 지자기 관측소의 경우 화산이 아닌 다른 영향을 받았을 가능성을 배제 할 수 없다. 이 연구에서는 국내 연구로는 드물게 화산 분화에 의한 지자기 영향을 분석하였으며 향후 지진 화산 연구에 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.419-429
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• 2003

두꺼운 축대칭 쌍곡형 쉘의 고유진동수를 결정하는 3차원 해석법이 제시되었다. 수학적으로 2차원적인 전통적인 쉘 이론과는 달리, 본 연구의 해석법은 3차원적인 동탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향, 원주방향, 축방향으로의 변위성분인 u/sub r/, u/sub θ/, u/sub z/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, r과 z방향으로는 대수 다항식으로 표현하였다. 쌍곡형 쉘의 위치(변형률)에너지와 운동에너지를 정식화하고 리츠법을 사용하여 고유치문제를 해결하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 고유진동수를 엄밀해의 상위경계치로 구하였다. 대수 다항식의 차수가 증가하면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 축대칭 쌍곡형 쉘의 하위 5개의 진동수에 대해서 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 쌍곡형 쉘의 서로 다른 2개의 두께 비, 3개 의 축비(axis ratio), 3개의 shv이 비를 가진 총 18개의 형상을 지닌 자유 경계의 축대칭 쌍곡형 쉘의 수치결과를 도표화하였다. 프와송 비( ν)는 0.3으로 고정하였다. 본 연구의 해석법은 매우 두꺼운 쉘 뿐만 아니라 얇은 쉘에도 적용이 가능하다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.64-72
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• 2017

액체추진제를 사용하는 우주 발사체의 추진제 공급 과정에서 발생할 수 있는 축방향 동적 불안정성현상을 포고라 한다. 일반적으로 포고는 발사체의 동체와 공급/추진계의 공진에 의하여 발생하고, 동체구조 및 추진 시스템이 닫힌계를 이루게 되어 응답의 진폭이 증가하였다가 감소하는 현상을 보인다. 본 논문에서는 우주왕복선을 예시로 일반적인 발사체의 체계적인 포고 해석이 가능한 수학적 모델을 개발하였다. 정식화된 수식은 발사체 공급/추진계를 2차 선형 미분 방정식 형태로 구성하고, 포고해석에 중요한 세 변수인 압력, 중량변위, 일반화된 변위를 고유치해석을 통해 도출한다. 본 논문의 정식화를 통해 발사체 포고 시스템의 수학적 모델링 기법을 획득할 수 있고, 임의의 발사체에 대하여 체계적인 포고 안정성 해석이 가능할 것으로 예측된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.96-103
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• 2019

중층 철근콘크리트 주거형 건물은 국내에서 많은 비중을 차하며, 이러한 건물의 시공단계에서 발생 될 수 있는 문제에 대한 구조성능 분석이 필요하다. 이를 위하여, 25층 규모의 중층 철근콘크리트 주거형 건물을 예제모델로 선정해 구조성능 분석을 진행하였다. 예제모델을 5층, 10층, 15층, 20층, 25층의 시공단계 모델과 설계가 완료된 완공단계 모델로 구분해 구조해석을 수행하였다. 완공단계와 시공단계 모델들에 대하여, 고유치해석, 횡력저항성능, 완공단계에서의 설계강도비와 시공단계에서의 설계강도비를 비교를 통한 단면성능 검토를 수행하였다. 검토 결과, 시공단계와 완공단계 모두 횡변위와 층간변위비에서 건축구조기준 제한을 초과하지 않았는 것을 확인하였고, 단면성능 검토에서는 벽체의 일부 데이터를 제외한 모든 부재에서 구조적 안전성을 확인하였다. 따라서, 중층 철근콘크리트 주거형 건물의 완공단계에서 구조적 안정성이 확보되면 시공단계에서도 구조적 안정성 학보가 이루어진다는 결론을 도출할 수 있었다.