• 제목/요약/키워드: hybrid finite element method

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회전자 돌극 설계를 이용한 다극 매입형 영구자석 동기전동기의 토크리플 저감 연구 (Study of the Reduction of Torque Ripples for Multi-pole Interior Permanent Magnet Synchronous Motors using Rotor Saliency)

  • 김기찬
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권10호
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    • pp.6270-6275
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    • 2014
  • 본 논문에서는 전기자동차용 견인전동기로서의 다극 매입형 영구자석 동기전동기의 회전자 돌극 설계에 의한 토크리플 개선 방안을 연구하였다. 다극 매입형 영구자석 동기전동기의 경우 영구자석에서 발생되는 자속이 고정자에 쇄교되지 않고 회전자 브릿지를 통해 누설되는 자속이 크다. 이러한 누설자속을 줄여 출력밀도를 향상시키고 토크리플을 저감하기 위해 영구자석 사이의 회전자 표면에 슬릿을 적용하였다. 슬릿에 적용되는 두 설계 파라미터를 제안하고 반응표면법을 이용하여 토크리플 감소와 출력 향상 최대화 설계를 수행하였다. 자속의 포화를 고려하기 위해 본 논문에서는 2차원 유한요소법을 이용하여 특성해석을 수행하고 이를 분석하였다.

Probabilistic bearing capacity assessment for cross-bracings with semi-rigid connections in transmission towers

  • Zhengqi Tang;Tao Wang;Zhengliang Li
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제89권3호
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    • pp.309-321
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    • 2024
  • In this paper, the effect of semi-rigid connections on the stability bearing capacity of cross-bracings in steel tubular transmission towers is investigated. Herein, a prediction method based on the hybrid model which is a combination of particle swarm optimization (PSO) and backpropagation neural network (BPNN) is proposed to accurately predict the stability bearing capacity of cross-bracings with semi-rigid connections and to efficiently conduct its probabilistic assessment. Firstly, the establishment of the finite element (FE) model of cross-bracings with semi-rigid connections is developed on the basis of the development of the mechanical model. Then, a dataset of 7425 samples generated by the FE model is used to train and test the PSO-BPNN model, and the accuracy of the proposed method is evaluated. Finally, the probabilistic assessment for the stability bearing capacity of cross-bracings with semi-rigid connections is conducted based on the proposed method and the Monte Carlo simulation, in which the geometric and material properties including the outer diameter and thickness of cross-sections and the yield strength of steel are considered as random variables. The results indicate that the proposed method based on the PSO-BPNN model has high accuracy in predicting the stability bearing capacity of cross-bracings with semi-rigid connections. Meanwhile, the semi-rigid connections could enhance the stability bearing capacity of cross-bracings and the reliability of cross-bracings would significantly increase after considering semi-rigid connections.

프로세스 분할 병행에 의한 통합 구조설계 운용 (Integrated Structural Design Operation by Process Decomposition and Parallelization)

  • 황진하;박종회
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.113-124
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    • 2008
  • 본 연구는 제품(구조물)최적화와 프로세스 병렬화가 통시에 실행되는 통합구조설계운용 방법을 제시한다. 관행적 설계방법과 최적화설계방법의 장점들을 선택적으로 수용 보완하는 DB연동 혼성방법을 통해 설계조건을 단계적으로 적용함으로써 대형최적화문제의 계산적 부담 및 이질감을 최소화하였다. PC 네트워크상에서 공학설계를 구성하는 수치연산과 도면작성이 동시공학적 절차로 구현되고, 여기서 설계의 수치연산은 유한요소기반 최적화 방법에 기초하며, 그래픽작업은 AutoLISP 프로그래밍을 통하여 AutoCAD로 표현된다. 수치연산을 병행하는 서버 및 이산최적화를 지원하는 DB서버와 그래픽스테이션 간의 통신은 메시지패싱 방식으로 이루어진다. 표준최적화모델인 트러스구조에 대한 수치실험은 연구의 타당성과 유용성을 보여준다. 공학설계를 구성하는 주된 작업요소를 분산 병행 처리하는 된 연구는 일반적 방법론 및 산업표준환경 등에 기초한다는 점에서 충분한 적용성과 확장성을 갖는다.

탄성계수가 다른 복합레진의 혼합수복이 5급 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 관한 3차원 유한요소법적 연구 (The influence of combining composite resins with different elastic modulus on the stress distribution of class V restoration: A three-dimensional finite element study)

  • 박정길;허복;김성교
    • 대한치과보존학회:학술대회논문집
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    • 대한치과보존학회 2008년도 Spring Scientific Meeting(the 129th) of Korean Academy if Conservative Dentistry
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    • pp.184-197
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    • 2008
  • 본 연구는 3차원 유한요소분석법적 연구를 통해 쐐기형 비우식성 치경부병소의 복합레진수복에서 다른 탄성계수를 가진 복합레진의 혼합수복이 5급 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 발거된 상악 제2소구치를 Micro-CT로 스캔한 후 3D-DOCTOR로 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동과 변형시킨 와동을 형성하고 각 와동을 탄성 계수가 서로 다른 혼합형 복합레진 또는 흐름성 복합레진으로 수복하였다. 수복 전, 후 협측교두와 설측교두에 500N의 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS 프로그램을 이용하여 주 응력 분석법으로 평가한 결과 치아 및 수복물에 위해한 인장응력을 고려할 때 탄성계수가 높은 재료로 와동저선각을 수복하고 교합측변연과 치경부측 변연은 탄성계수가 낮은 재료로 수복하는 혼합수복법이 쐐기형 비치경부병소의 수복에 있어 가장 유리하였다.

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탄성계수가 다른 복합레진의 혼합수복이 5급 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 관한 3차원 유한요소법적 연구 (The influence of combining composite resins with different elastic modulus on the stress distribution of class V restoration: A three-dimensional finite element study)

  • 박정길;허복;김성교
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제33권3호
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    • pp.184-197
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    • 2008
  • 본 연구는 3차원 유한요소분석법적 연구를 통해 쐐기형 비우식성 치경부병소의 복합레진수복에서 다른 탄성계수를 가진 복합레진의 혼합수복이 5급 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 발거된 상악 제2소구치를 Micro-CT로 스캔한 후 3D-DOCTOR로 3차원유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동과 변형시킨 와동을 형성하고 각 와동을 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진 또는 흐름성 복합레진으로 수복하였다. 수복 전, 후 협측교두와 설측교두에 500N의 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS 프로그램을 이용하여 주 응력 분석법으로 평가한 결과 치아 및 수복물에 위해한 인장응력을 고려할 때 탄성계수가 높은 재료로 와동저선각을 수복하고 교합측변연과 치경부측 변연은 탄성계수가 낮은 재료로 수복하는 혼합수복법이 쐐기형 비치경부병소의 수복에 있어 가장 유리하였다.

3차원 지표하 시스템에서 Lagrangian-Eulerian 유한요소법에 대한 입자추적 알고리즘 (A Particle Tracking Method for the Lagrangian-Eulerian Finite Element Method in 3-D Subsurface System)

  • 이재영;강미아
    • 지질공학
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    • 제19권2호
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    • pp.205-215
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    • 2009
  • 지표하 다공성매체에서 비정상상태의 유동을 해석하기 위한 종래의 수치적 모형들은 초기 건조한 토양으로의 강우로 인한 침투와 같은 한계적인 유입경계조건인 경우에 국지적 유동영역으로 인해 수치적 진동 및 불안정성을 초래한다. 이러한 경우 주로 공간적으로 세분된 격자와 작은 계산시간 간격을 요구하는데 이는 계산의 효율성을 떨어뜨린다. 따라서 본 연구에서는 유입 경계조건을 포함하는 비정상 상태의 지표하 유동해석을 위해 입자추적 알고리즘을 적용하여 불연속영역에서의 수치적 불안정성을 제거하고자 하였다. 즉, 수치적 안정성이 개선된 혼합 LE 유한요소기법을 제시하였다. 제시된 모형의 수치적 검증을 위해 비정상 균일 유동장과 불균일 유동장의 가상예제에 적용한 결과 해석해와 유사한 결과를 얻을 수 있었고 이를 토대로 함양 및 양수에 대한 3차원 가상유역 모의에 적용되었다. 본 연구에서 제시한 입자추적 알고리즘은 포화 및 불포화 다공성 매체의 유동을 보다 실질적으로 모의할 수 있으며 계산의 정확성 및 안정성에 크게 기여할 것으로 판단되었다.

강유전체를 이용한 DGS 구조의 위상 변위기 설계 및 구현 (Phase shitter design and implementation of DGS using ferroelectric materials)

  • 김영주;박준석;김영태;김선형;김형석
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.2014-2016
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    • 2004
  • In order to obtain a low-loss ferroelectric phase shifter, the reflection-type phase shifter with ferroelectric defected ground structure (DGS) resonators has been designed in this paper. The proposed phase shifter is consist of a 3-dB $90^{\circ}$ branch-line hybrid coupler and terminated reflective circuit with tunable ferroelectric DGS resonator. The ferroelectric DGS unit structure can provide high Q resonator characteristic at high frequencies. The design parameters of equivalent circuit for the tunable DGS resonator are derived by using simple circuit analysis method and three-dimensional full wave finite element method. The fabricated phase shifter has an insertion loss of better than 3.4dB at 13.5GHz.

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자수기 특성을 고려한 LPM의 설계에 관한 기초연구 (The Basic Study on Design of Linear Pulse Motor for Embroidery Machine Characteristics)

  • 박창순;권태근
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.765-767
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    • 2001
  • Linear pulse Motors(LPM) are widely used in fields where smooth linear motion is required, and their position accuracy is higher than other motors. Hybrid linear pulse motors(HLPM) are regarded as an excellent solution to positioning problems that require high accuracy, rapid acceleration and high-speed. The LPM has low mechanical complexity, high reliability, precise open-loop operation and low inertia etc. in many application areas such as factory automation speed positioning, computer peripherals and numerically controlled machine tools. This motor drive system is especially suitable for machine tools the high position accuracy and repeatability. This paper describes about that need of the embroider machine, we want to design position-scanning device for the embroidery machine. At first, to be analysed characteristics of the machine and next designed the LPM. we used the field analysis program, The finite element method(FEM) program tool is employed for calculation the force. The reluctance models will be used the magnetic permeance of air gap by static- conditions. The forces between forcer and platen have been calculated using the virtual work method.

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자기유변댐퍼로 제어되는 비선형 구조물의 멀티플랫폼 해석을 이용한 내진성능평가 (Seismic Performance Assessment of a Nonlinear Structure Controlled by Magneto-Rheological Damper Using Multi-Platform Analysis)

  • 김승직
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제17권3호
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    • pp.143-150
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    • 2013
  • The paper introduces Multi-Platform Analysis (MPA) for the seismic performance of a structure controlled by Magneto-Rheological (MR) dampers and presents analytical assessment of the effect of MR damper when taking into account nonlinear behavior of the structure. This paper introduces the MR Damper Plugin that can facilitate communication between MATLAB/Simulink and a finite element analysis tool in order to account for more complex inelastic behavior of the structure with MR dampers. The MPA method using the developed MR Damper Plugin is validated with experimental results from the real-time hybrid simulation. By utilizing the proposed MPA method, the three-story RC structure controlled by MR dampers is more realistically modeled and its performance under seismic loads is investigated. It is concluded that MR damper designed for a linear structure is not effective in a nonlinear structure and can overestimate the effect of MR damper. This work is expected to overcome difficulties in the analytical assessment of structural control strategies for complex and nonlinear structures by obtaining more reliable results.

비부합 절점으로 이루어진 구조물의 합성과 재해석 (On a Substructure Synthesis Having Non-Matching Nodes)

  • 정의일;박윤식
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
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    • pp.155-160
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    • 2001
  • Actual engineering structure is frequently very complex, and parts of structure are designed independently by different engineers. Also each structure contains so many degree of freedom. For these reason, methods have been developed which permits the structure to be divided into components or substructures, with analysis being done on a small substructure in order to obtain a full structural system. In such case, because of different mesh size among finite element model (FEM) or different matching points among FEM models and experimentally obtained models, their interfacing points may be non-matching. Solving this non-matching problem is useful to other application such as structural dynamic modification or model updating. In this work, virtual node concept is introduced. Lagrange multipliers are used to enforce the interface compatibility constraint, and interface displacement is approximated by polynomial presentation. The governing equation of whole structure is derived using hybrid variational principle. The eigenvalue of whole structure are calculated using the determinant search method. The number of degree of freedom in the eigenvalue problem can be drastically reduced to just the number of interface degree of freedom. Some numerical simulation is performed to show usefulness of synthesis method.

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