• Structural Engineering and Mechanics
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• 제5권2호
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• pp.177-191
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• 1997

In the paper, a fractional derivative Kelvin-Voigt model describing the dynamic behavior of a special class of fluid viscous dampers, is presented. First of all, in order to verify their mechanical properties, two devices were tested the former behaving as a pure damper (PD device), whereas the latter as an elastic-damping device (ED device). For both, quasi-static and dynamic tests were carried out under imposed displacement control. Secondarily, in order to describe their cyclical behavior, a model composed by an elastic and a damping element connected in parallel was defined. The elastic force was assumed as a linear function of the displacement whereas the damping one was expressed by a fractional derivative of the displacement. By setting an appropriate numerical algorithm, the model parameters (fractional derivative order, damping coefficient and elastic stiffness) were identified by experimental results. The estimated values allowed to outline the main parameter properties on which depend both the elastic as well as the damping behavior of the considered devices.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.81-93
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• 1992

무한 및 반무한 경계조건을 가진 지하구조체에 대하여 개별요소법과 경계요소법을 조합하여 해석하는 방법을 제안하였다. 일반적으로 무한 또는 반무한 경계를 가지는 지하구조체의 문제에 있어서 응력집중부, 굴착면 혹은 불연속면이 발달되어 있는 영역을 개별요소로 모형화하고 무한 영역은 선형경계요소를 사용하여 모형화 하였다. 여기서, 선형경계요소에 의한 무한 및 반무한 영역의 고려는 Kelvin의 무한 영역, Melan의 반무한 영역에서의 해로 구성하였다. 효율적인 해석을 위하여 선형 경계요소법, 개별요소법, 개별요소와 경계요소 조합방법 등이 독립적으로 연구되었다. 연구된 각 방법에 근거하여 조합된 해석방법을 무한 및 반무한 문제에 적용하여 기존의 이론해석치와 비교하여 검증을 실시하고, 지하구조체에 적용하여 조합해석방법의 실용성을 보였다. 따라서, 지하구조체에 조합방법을 사용하면 지반의 불연속 조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 개별요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 합리적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.

• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.57-67
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• 1994

지하구조물의 주위지반은 일반적으로 퇴적층의 형성 또는 지각의 변동에 의해 다층구조를 가지게 되므로, 구조물 및 주위지반의 거동을 정확히 예측하기 위해서는 해석에 다층구조의 영향을 반영해야 한다. 본 연구에서는 다층으로 구성된 지하구조계를 대상으로 하여 구조물과 그 주변에는 비선형 유한요소를 사용하고, 비선형성이 상대적으로 미약한 주변 다층지반에는 선형 경계요소를 사용하여 재료의 비선형성과 비균질성을 고려한 효율적인 조합해석방법을 개발하고자 한다. 반무한영역에 설정되는 다층구조계를 경계요소로 해석할 경우 그 기본해가 제한되어 있으므로, 본 연구에서는 기존의 무한기본해를 이용하는 방법을 사용하였다. 무한기본해를 이용하는 내부영역문제의 경우 각각의 균질한 층을 부영역(subdomain)으로 분할하고 계방정식을 구성한 뒤에 접합면에 대하여 평형조건과 적합조건을 만족시켜 주는 방법을 사용하여 비균질성을 고려한다. 부영역으로 층을 분할한 내부영역문제의 경계요소해석 결과는 선형 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하였고, 검증된 경계요소 프로그램을 비선형 유한요소 프로그램과 조합하였다. 조합해석 결과, 굴착부 주변의 응력집 중부에는 비선형 유한요소를 사용하고, 비선형의 영향이 미소한 주변의 다층지반에 대해서는 부영역에 의한 선형 경계요소를 사용하는 조합해석방법이 합리적이고 효율적임을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.42-57
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• 1995

자유표면의 유동문제는 저항추진성능과 내항성능이 우수한 선박과 파랑중 작업성능이 우수한 해양구조물의 설계와 관련되어 조선해양공학분야에서 지속적으로 관심의 대상이 되어온 연구분야이다. 본 논문에서는 선체주위 유동을 정확하고 효율적으로 해석하기 위한 3차원 수치해법의 개발을 목적으로 하였다. 수치해법으로 경계요소법을 사용하였으며, 그린함수는 간단한 랜킨소오스를 사용하였다. 전 경계요소면은 8점 경계요소로 표시하여 기하학적 특성을 정밀하게 반영하고자 하였다. 자유표면에서 속도포텐셜의 변화를 정규화된 8점 경계요소에서 이중 2차 스플라인함수(bi-quadratic spline function)로 표시함으로써 자유표면에서의 수치감쇠 및 분산오차를 개선하였다. 한편 물체표면에서의 물리량은 8점 경계요소의 특성을 살려 이중 2차 다항식(bi-quadratic function)으로 근사하였다. 이와같이 계산영역에 따라 해의 특성에 부합하는 수치방법을 채택함으로써 수치해의 정확성과 효율성이 향상되도록 하였다. 개발한 수치해법의 효능을 검증하기 위해 계산예로서 정상유동 및 비정상유동의 경우 Neumann-Kelvin문제를 다루었다. 본 방법에 의한 몰수 타원체 및 Series 60선에 대한 조파저항 계산결과는 적은 파넬수를 사용하고도 기존의 계산치는 물론 실험치와 좋은 일치를 보였다. 변형된 Wigley선형에 대한 동유체력 계산결과도 기존의 실험치 및 계산치와 비교적 잘 일치하였다. 비정상 유동의 경우 랜킨소오스법에서 일반적으로 적용하는 상류방사조건은 무차원주파수가 1/4보다 큰 경우에만 유효하므로, 본 논문에서는 파동방정식 연산자를 이용하여 무차원주파수가 1/4보다 작은 경우에 적용할 수 있는 상류방사조건을 유도하였다. 수면하에서 전진하며 동요하는 소오스에 대하여 적용한 결과 본 논문에서 유도한 방사조건이 유효함을 입증하였다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2000년도 추계학술대회논문집 - 한국공작기계학회
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• pp.434-439
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• 2000

In this paper, in order to study the geometric factor effect of a circular hole near a crack tip in a semi-infinite plate, the Dimensionless Stress Intensity Factor, $F(=\frac K {\sigma {\sqrt{\pi a}}})$ is analyzed at the crack tip using a two Dimensional Boundary Element Method (BEM) program which is known as superior in Fracture Mechanics. Kelvin's solution was used as a fundamental solution in BEM analysis and displacement extrapolation method was used to determine Stress Intensity Factor.

• Advances in nano research
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• 제6권1호
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• pp.39-55
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• 2018

Forced vibration analysis of a cracked functionally graded microbeam is investigated by using modified couple stress theory with damping effect. Mechanical properties of the functionally graded beam change vary along the thickness direction. The crack is modelled with a rotational spring. The Kelvin-Voigt model is considered in the damping effect. In solution of the dynamic problem, finite element method is used within Timoshenko beam theory in the time domain. Influences of the geometry and material parameters on forced vibration responses of cracked functionally graded microbeams are presented.

• Computers and Concrete
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• 제15권4호
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• pp.687-707
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• 2015

A finite element computer code for short-term analysis of steel-concrete composite structures is extended to study long-term effects under service loads, in the present work. Long-term effects are important in engineering design because they influence stress and strain distribution of the structural system and therefore contribute to the increment of deflections in these structures. For creep analysis, a rheological model based on a Kelvin chain, with elements placed in series, was employed. The parameters of the Kelvin chain were obtained using Dirichlet series. Creep and shrinkage models, proposed by the CEB FIP 90, were used. The shear-lag phenomenon that takes place at the concrete slab is usually neglected or not properly taken into account in the formulation of beam-column finite elements. Therefore, in this work, a three-dimensional numerical model based on the assemblage of shell finite elements for representing the steel beam and the concrete slab is used. Stud shear connectors are represented for special beam-column elements to simulate the partial interaction at the slab-beam interface. The two-dimensional representation of the concrete slab permits to capture the non-uniform shear stress distribution in the horizontal plane of the slab due to shear-lag phenomenon. The model is validated with experimental results of two full-scale continuous composite beams previously studied by other authors. Results are given in terms of displacements, bending moments and cracking patterns in order to shown the influence of long-term effects in the structural response and also the potentiality of the present numerical code.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2001년도 추계학술대회(한국공작기계학회)
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• pp.269-274
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• 2001

Applications of Brazing in the studying fields such as High-Speed Machining are very increasing in various industry fields. Therefore, Applying to the fracture mechanics by numerical analysis method is very important to analyse the crack problem Dissimilar Materials in Brazed Interface. In this study, Stress intensity Factor (S.I.F) is analysed to investigate crack behavior on the crack tip of dissimilar materials in brazed interface such as a Hardmetal and a HSS by two dimensional(2-D) Boundary Element Method (BEM). Kelvin's solution was used as a fundamental solution in BEM analysis and stress extrapolation method was used to determine Stress Intensity Factor.

• 한국해양공학회지
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• 제23권1호
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• pp.16-23
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• 2009

The three-dimensional ship motion with forward speed was solved by a finite element method in the time domain. A boundary value problem was described in the frame of a fixed-body reference, and the problem was formulated according to Double-Body and Neumann-Kelvin linearizations. Laplace's equation with boundary conditions was solved by a classical finite element method based on the weak formulation. Chebyshev filtering was used to get rid of an unwanted saw-tooth wave and a wave damping zone was adopted to impose a numerical radiation condition. The time marching of the free surface was performed by the 4th order Adams-Bashforth-Moulton method. Wigley I and Wigely III models were considered for numerical validation. The hydrodynamic coefficients and wave exciting forces were validated by a comparison with experimental data and the numerical results of the Wigley I. The effects of the linearization are also discussed. The motion RAO was also checked with a Wigley III model through mono-chromatic and multi-chromatic regular waves.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권6호
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• pp.713-722
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• 2020

This article aims to illustrate the damped dynamic responses of layered functionally graded (FG) thick 2D beam under dynamic pulse sinusoidal load by using finite element method, for the first time. To investigate the response of thick beam accurately, two-dimensional plane stress problem is assumed to describe the constitutive behavior of thick beam structure. The material is distributed gradually through the thickness of each layer by generalized power law function. The Kelvin-Voigt viscoelastic constitutive model is exploited to include the material internal damping effect. The governing equations are obtained by using Lagrange's equations and solved by using finite element method with twelve -node 2D plane element. The dynamic equation of motion is solved numerically by Newmark implicit time integration procedure. Numerical studies are presented to illustrate stacking sequence and material gradation index on the displacement-time response of cantilever beam structure. It is found that, the number of waves increases by increasing the graduation distribution parameter. The presented mathematical model is useful in analysis and design of nuclear, marine, vehicle and aerospace structures those manufactured from functionally graded materials (FGM).