• Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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• 제3권2호
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• pp.71-84
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• 2016

The finite element method is wide used in simulation in the biomechanical structures, but a lack of studies concerning finite element mesh quality in biomechanics is a reality. The present study intends to analyze the importance of the mesh quality in the finite element model results from humeral structure. A sensitivity analysis of finite element models (FEM) is presented for the humeral bone and cartilage structures. The geometry of bone and cartilage was acquired from CT scan and geometry reconstructed. The study includes 54 models from same bone geometry, with different mesh densities, constructed with tetrahedral linear elements. A finite element simulation representing the glenohumeral-joint reaction force applied on the humerus during $90^{\circ}$ abduction, with external load as the critical condition. Results from the finite element models suggest a mesh with 1.5 mm, 0.8 mm and 0.6 mm as suitable mesh sizes for cortical bone, trabecular bone and humeral cartilage, respectively. Relatively to the higher minimum principal strains are located at the proximal humerus diaphysis, and its highest value is found at the trabecular bone neck. The present study indicates the minimum mesh size in the finite element analyses in humeral structure. The cortical and trabecular bone, as well as cartilage, may not be correctly represented by meshes of the same size. The strain results presented the critical regions during the $90^{\circ}$ abduction.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제7권3호
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• pp.329-336
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• 2006

The resistance spot-welded region in most current finite element crash models is characterized as a rigid beam at the location of the welded spot. The region is modeled to fail with a failure criterion which is a function of the axial and shear load at the rigid beam. The calculation of the load acting on the rigid beam is important to evaluate the failure of the spot-weld. In this paper, numerical simulation is carried out to evaluate the calculation of the load at the rigid beam. At first, the load on the spot-welded region is calculated with the precise finite element model considering the residual stress due to the thermal history during the spot welding procedure. And then, the load is compared with the one obtained from the model used in the crash analysis with respect to the element size, the element shape and the number of imposed constraints. Analysis results demonstrate that the load acting on the spot-welded element is correctly calculated by the change of the element shape around the welded region and the location of welded constrains. The results provide a guideline for an accurate finite element modeling of the spot-welded region in the crash analysis of vehicles.

• 한국식품조리과학회지
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• 제5권1호
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• pp.49-52
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• 1989

도토리 조전분겔과 정제전분겔에 대하여, 변형의 정도를 달리한 응력완화시험을 실시하였다. 그 결과 초기응력($\sigma$$_{o}$ )은 변형정도에 무관하게 항상 정제전분겔이 큰값을 나타내었고, 평형응력($\sigma$$_{e}$)은 조전분겔이 더 큰 값을 보여주었다. 그러나 초기응력에 대한 평형응력의 비($\sigma$$_{e}$/$\sigma$$_{o}$ )는 60%변형의 경우에 최소값을 나타내었다. 응력완화곡선의 물성론적 모형 분석은 축차잔차법을 사용하였다. 60%변형의 경우, 조전분겔은 7-element 정제전분겔 은 5-element generalized Maxwell model로 분석되었고, 45%변형의 경우에는 조전분겔은 5-element, 정제전분겔은 3-element model로 표현할 수 있었다. 즉 조전분겔에 비해 타 성분들이 좀 더 제거된 정제전분겔이 보다 더 단순한 모형으로 분석되었다.

• Wind and Structures
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• 제1권1호
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• pp.111-125
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• 1998

This paper deals with the development of variable-node element and its application to the adaptive h-version mesh refinement-recovery for the incompressible viscous flow analysis. The element which has variable mid-side nodes can be used in generating the transition zone between the refined and unrefined element and efficiently used for the construction of a refined mesh without generating distorted elements. A modified Guassian quadrature is needed to evaluate the element matrices due to the discontinuity of derivatives of the shape functions used for the element. The penalty function method which can reduce the number of the independent variables is adopted for the purpose of computational efficiency and the selective reduced integration is carried out for the convection and pressure terms to preserve the stability of solution. For the economical analysis of transient problems in which the locations to be refined are changed in accordance with the dynamic distribution of velocity gradient, not only the mesh refinement but also the mesh recovery is needed. The numerical examples show that the optimal mesh for the finite element analysis of a wind around the structures can be obtained automatically by the proposed scheme.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.27-34
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• 2020

구조물에 대한 축대칭 쉘요소는 지반과 구조물의 상호작용에 대한 유한요소해석에서 효율성과 정확성을 높이게 된다. 본 논문에서는 Kirchhoff 이론에 근거한 축대칭 쉘요소의 힘평형 방정식과 모멘트 평형 방정식을 유도하였다. 축방향 변형에 대한 지배방정식은 등매개변수 형상함수를 이용한 Galerkin 수식화를 수행하고, 휨에 대한 지배방정식은 고차의 형상함수를 이용하였다. 개발된 축대칭 쉘요소는 지반과의 연계해석을 위하여 지반해석 유한요소 프로그램인 Geo-COUS에 결합하였다. 원형판과 액체 저장 탱크에 대한 예제해석을 통하여 개발된 요소의 정확성을 확인하였다. 그리고 축대칭 쉘요소에 대한 에너지 평형방정식을 제시하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권1호
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• pp.75-90
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• 2022

The pointwise equilibrium polynomial (PEP) element considering local second-order effect has been widely used in direct analysis of many practical engineering structures. However, it was derived according to Euler-Bernoulli beam theory and therefore it cannot consider shear deformation, which may lead to inaccurate prediction for deep beams. In this paper, a novel beam-column element based on Timoshenko beam theory is proposed to overcome the drawback of PEP element. A fifth-order polynomial is adopted for the lateral deflection of the proposed element, while a quadric shear strain field based on equilibrium equation is assumed for transverse shear deformation. Further, an additional quadric function is adopted in this new element to account for member initial geometrical imperfection. In conjunction with a reliable and effective three-dimensional (3D) co-rotational technique, the proposed element can consider both member initial imperfection and transverse shear deformation for second-order direct analysis of frame structures. Some benchmark problems are provided to demonstrate the accuracy and high performance of the proposed element. The significant adverse influence on structural behaviors due to shear deformation and initial imperfection is also discussed.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.163-170
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• 2023

Since spent nuclear fuel assemblies (SFA) are transported to interim storage or final disposal facility after cooling the decay heat, finite element analysis (FEA) with simplification is widely used to show their integrity against cladding failure to cause dispersal of radioactive material. However, there is a lack of research addressing the comprehensive impact of shape and element simplification on analysis results. In this study, for the optimization of a typical pressurized water reactor SFA, different types of finite element models were generated by changing number of fuel rods, fuel rod element type and assembly length. A series of FEA in use of these different models were conducted under a shock load data obtained from surrogate fuel assembly transportation test. Effects of number of fuel rods, element type and length of assembly were also analyzed, which shows that the element type of fuel rod mainly affected on cladding strain. Finally, an optimal finite element model was determined for other practical application in the future.

• 한국동물학회지
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• 제38권3호
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• pp.340-347
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• 1995

D. melanogaster를 대상으로 두 종류의 P element construct, 즉 Pc[(ry+)B]와 p[(ry+)$\Delta$SX9]을 사용한 형질전환 실험을 통하여 자율적 및 비자율적인 P element construct간의 vector로써의 효율성을 분석했다. 자율적인 P element 내에 rosy 유전자를 포함하고 있는 Pc[(ry+)B] construct를 진정 M 계통형인 ry506 돌연변이 계통에 주입시켰다. 또한 비자율적인 P element 내에 rosy 유전자를 포함하고 있는 p[(ry+)$\Delta$SX9] construct와 전이효소의 공급원으로써 p-$\Delta$2-3hs$\pi$ helper plasmid를 역시 같은 계통의 ry506 돌연변이 계통에 주입시켰다. Dechorination 방법에 의해 총 1143 embryo를 대상으로 microinjection 한 결과, 모두 35 계통의 형질전환된 정상형의 눈을 가진 계통을 얻었다. P element construct를 주입시킨 전체 1143 embryo 중에서 약 20% 정도가 성체로 부화되었으며, 부화된 개체 가운데 약 40% 정도가 눈 색깔이 거의 정상형과 같은 G0 transformant 로 나타났다. 그러나 생식력을 가진 G0 transformant의 약 40% 만이 G1 transformant로 나타남으로써 모두 35 계통의 transformant를 얻었다. 따라서 G0 단계에서 나타난 형질전환 현상에는 반드시 rosy transformant의 염색체 삽입에 의해서 만이 아니라 세포질내에서도 construct내의 rosy 유전자의 발현이 가능한 것으로 분석되었다. 또한 형질전환율에 있어서는 Pc[(ry+)B]와p[(ry+)$\Delta$SX9] construct 간에 유의한 차가 없는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때, 실험 목적에 따라 자율적인 P element 또는 helper DNA를 이용한 비자율적인 P element를 효과적인 vector 로 선택 이용함으로써 특정 유전자를 곤충집단내로 침투 및 고정시킬 수 있다고 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.421-428
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• 2009

본 연구에서는 2방향 중공슬래브의 효율적인 진동해석을 위하여 등가의 플레이트 모델을 개발하였다. 이를 위하여 3차원 입체요소 중공슬래브 모델에 대응하는 플레이트 슬래브 모델의 등가 질량과 강성을 산출하였다. 개발된 등가 플레이트 모델의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 예제해석을 수행하였다. 해석결과 등가 플레이트모델의 고유진동수는 3차원 입체요소모델과 비교하여 매우 정확한 것을 확인하였다. 또한 보행하중이 가해지는 2방향 중공슬래브에 대해 등가플레이트 모델과 3차원 입체요소 모델을 사용하여 시간이력해석을 수행한 후 그 결과를 비교하였다. 해석결과 등가의 플레이트 모델이 해석시간을 상당히 줄이면서도 3차원 입체요소 모델과 거의 일치하는 결과를 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.382-388
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• 2010

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 철도차량 차체 구조물을 위한 표준유한요소모델을 제시하였다. 최근 샌드위치 복합재는 높은 굽힘 강성 및 강도를 가지며 차체의 경량화와 공간 확보를 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있어 국내의 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러므로 복합재 철도 차량의 제작 전에 유한요소법 등을 통해 구조안전성을 검증해야 한다. 본 연구에서는 다양한 철도차량의 실제 구조시험과 같은 수직, 압축, 비틀림 하중 및 고유진동수 해석을 통해 철도차량 구조물의 표준유한요소모델을 검증 제시하였다. 그 결과, 샌드위치 패널의 굽힘 강성을 향상시키기 위한 보강 금속 프레임에는 빔 요소보다는 사각 쉘 요소가 적절하였으며, 샌드위치 패널의 허니콤 코어와 적층복합재의 경우 적층 쉘 요소와 비교하여 적층 쉘 요소와 솔리드 요소를 사용하는 것이 적절하다. 또한, 제안된 표준유한요소모델은 유한요소모델의 수정 없이 충돌모델에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다.