• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.90-103
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• 2018

본 연구에서는 초크크기와 가스주입량을 조절함으로써 일반 유정이나 가스리프트가 적용된 유정에서 최적생산량을 산출할 수 있는 두 가지 인공신경망 모델을 개발하였다. 개발된 모델들의 입력자료는 용해가스-오일비, 물 생산 비율, 저류층압력, 초크크기 또는 가스주입량이고 출력자료는 정두압력과 오일 생산량으로 구성하였다. 먼저 육상 유정 시스템에 대하여 입력자료의 민감도 분석을 통해 각 변수의 범위를 결정하였고, 노달분석을 수행하여 초크크기 선정 모델에 1,715개, 가스주입량 선정 모델에 1,225개의 훈련자료를 각각 생성하였다. 동일한 저류층 자료에 대해 노달분석과 인공신경망 모델 결과를 비교해보면 두 모델 모두 결정계수 값이 0.99 이상으로 상관관계가 매우 높은 것으로 확인되었다. 또한 초크크기 선정 모델의 정두압력과 오일 생산량의 평균절대백분율오차는 각각 0.55%, 1.05%이고, 가스주입량 선정 모델의 정두압력과 오일 생산량의 평균절대백분율오차는 각각 1.23%, 2.67%로 개발된 모델의 정확도가 높은 것으로 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권3호
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• pp.210-218
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• 2018

항공기와 같은 복잡한 구조물의 유한요소해석을 위해 자동요소망을 생성하면 일반적으로 삼각형 요소가 많이 생성되게 된다. 하지만 삼각형 요소는 사각형 요소에 비해 정확도가 떨어지므로 신뢰성 있는 해를 도출하기 어렵다. 이와 같은 문제는 배경셀 적분을 이용한 무요소법(Meshfree Method)을 통해 개선할 수 있으나 이 또한 적분점의 과다사용, 적분영역의 비효율성 등의 문제가 발생하게 된다. 이를 개선하기 위해 절점 기준으로 적분영역을 설정하여 적분을 수행하는 방법이 제안되었지만 비압축성 문제의 경우 해의 진동현상이 일어나는 등 수치 정확도가 떨어지게 된다. 따라서 본 연구에서는 적분영역을 절점영역이 아닌 요소영역으로 설정하는 수정된 무요소법을 통해 요소의 형태에 따른 정확도 저하가 발생되지 않고 기존의 무요소법에서 발생되는 수치 불안정성 등을 개선하였다. 2차원 예제를 통해 수정된 무요소법의 효용성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.71-77
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• 2018

철근 콘크리트 암거 상부지반에 있어 아칭효과에 의한 지반의 상대적 변형 때문에 발생하는 침하거동을 평가하기 위해 Ritz 방법과 유한요소법을 적용하고 해석결과를 해석 해에 의한 결과와 상호 비교해 보았다. 유한요소법을 적용하여 절점외력을 구할 경우 요소별 국부좌표계에 관계없이 지표면으로부터의 깊이의 함수로 표현되는 전단응력이 반영되도록 주의할 필요가 있다. 암거 상부지반의 지표면에서의 변위는 해석방법에 상관없이 동일한 값을 보였다. Ritz 방법을 통해 구한 변위를 해석 해와 비교해 볼 때 가정한 변위의 차수를 증가시킬수록 해석 해에 근접한 결과를 보임을 알 수 있었다. 유한요소법에 의한 변위 또한 요소를 세분화 할수록 해석 해에 근접한 결과를 보임을 알 수 있었다. Ritz 방법에 의한 해석결과에 따르면 계산된 응력값이 해석 해에 근접한 결과를 보이지는 않았다. 유한요소법에 의한 응력의 경우 요소를 세분화 할수록 해석 해에 근접한 결과를 보였다. 본 연구에서 고려한 Ritz 방법과 유한요소법에 의한 해석결과를 해석 해와 비교한 결과 유한요소법에 의한 해석결과가 해석 해에 안정적으로 근접하는 결과를 보임을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권4호
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• pp.280-290
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• 2002

유한요소법을 이용한 전자기장의 3차원 모델링은 전자기장의 연속조건을 수치해가 만족하지 못함으로 인해서 발생하는 벡터 기생해(vector parasite)의 문제점을 가지고 있다. 이 연구에서는 벡터 기생해로 인한 오차를 줄이기 위해, 기저함수가 크기와 방향을 가지는 벡터요소를 도입하였다. 유한요소 행렬식은 complex BCG법을 적용하여 계산시간과 기억용량을 줄이고자 하였으며, 반복적인 해의 수렴속도 향상을 위해서 Point Jacobi법을 적용하였다. 개발된 알고리듬을 수직 전기 쌍극자 송신원을 이용한 층서구조 모형에 적용하여 이를 층서구조의 해와 비교함으로써 수치 모델링 알고리듬의 타당성을 검증하였으며, 이 과정에서 기존의 유한요소법에서 발생하는 벡터 기생해의 문제점이 벡터요소를 이용하는 경우에는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 개발된 3차원 전자탐사 모델링 기법의 고주파수 영역으로의 적용성을 고찰하기 위하여, 100MHz의 수직 자기 쌍극자 송신원을 이용한 모델링을 유전율 이상층이 존재하는 층서구조 모형에 적용하여, 이를 층서구조 해와 비교하여 알고리듬의 타당성을 확인하였다. 검증된 3차원 전자탐사 모델링 기법을 유전율 이상체에 적용하여 이상체 주변에서의 전기장의 반응을 공간적으로 살펴보았다 이 연구에서 개발된 벡터요소를 사용한 3차원 고주파 전자탐사 모델링 기법은 기존의 전기전도도 이상체 뿐만 아니라 유전율 이상체에 대한 모델링을 가능하게 하여, 고주파 전자탐사법의 새로운 적용 및 해석의 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 농업과학연구
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• 제30권2호
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• pp.184-190
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• 2003

Finite element method(FEM) was used to obtain an approximate solution, since the mathematical formulations for the problem are complex and cannot be solved analytically. In this study, the fruit as well as the aluminum support on vibrator are discretized into small elements, and the approximate functions are used to describe the displacements in each element in terms of nodal values, and because of the complexity of the problem of viscoelastic materials such as the fruit and vegetables, it was necessary to validate the modeling approach before pear simulations were performed, and the finite element modeling approach was first validated by comparing the results obtained from simulation and experiment for the pear in the frequency range 3 to 150 Hz and acceleration level of 0.25 G-rms. Based on the relatively good agreement between simulated and measured frequencies for the pear, finite element models of tomato and oriental melon were created to study the vibration characteristics of the fruit and vegetables. The resonance frequencies of the pear, tomato and oriental melon using FEM were 62.50, 39.45 and 62.73 Hz and the peak accelerations of them using FEM were 2.21, 1.38 and 1.98 G-rms.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권7호
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• pp.2067-2077
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• 1996

In adaptive finite element analysis, r- and h-methods are generally used on the basis of a discretization error estimator. In this paper, an rh-method is proposed as a new adaptive method which can improve the adaptivity performance by using both of them. This suggested rh-method moves nodal coordinates of initially given model to adjust element discretization errors and thereafter performes the h-method tdo obtain the specified accuracy of finite element solutions. Numerical experiments for various plane problems were performed using 4-noded isoparametric quadrilateral elements. As a result, the rh-method has been shown to be an accurate and efficient adaptive analysis method to obtain as improved solution.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제37권5호
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• pp.475-487
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• 2011

In a flexible multi-body dynamic system the typical topological optimization method for structures cannot be directly applied, as the stiffness varies with position. In this paper, the topological optimization of the flexible multi-body dynamic system is converted into structural optimization using the equivalent static load method. First, the actual boundary conditions of the control system and the approximate stiffness curve of the mechanism are obtained from a flexible multi-body dynamical simulation. Second, the finite element models are built using the absolute nodal coordination for different positions according to the stiffness curve. For efficiency, the static reanalysis method is utilized to solve these finite element equilibrium equations. Specifically, the finite element equilibrium equations of key points in the stiffness curve are fully solved as the initial solution, and the following equilibrium equations are solved using a reanalysis method with an error controlled epsilon algorithm. In order to identify the efficiency of the elements, a non-dimensional measurement is introduced. Finally, an improved evolutional structural optimization (ESO) method is used to solve the optimization problem. The presented method is applied to the optimal design of a die bonder. The numerical results show that the presented method is practical and efficient when optimizing the design of the mechanism.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권4호
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• pp.317-326
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• 2018

The iterative decomposition coupling formulation of the precise integration finite element method (FEM) and the time domain boundary element method (TD-BEM) is presented for elstodynamic problems. In the formulation, the FEM node and the BEM node are not required to be coincident on the common interface between FEM and BEM sub-domains, therefore, the FEM and BEM are independently discretized. The force and displacement converting matrices are used to transfer data between FEM and BEM nodes on the common interface between the FEM and BEM sub-domains, to renew the nodal variables in the process of the iterations for the un-coincident FEM node and BEM node. The iterative coupling formulation for elastodynamics in current paper is of high modeling accuracy, due to the semi-analytical solution incorporated in the precise integration finite element method. The decomposition coupling formulation for elastodynamics is verified by examples of a cantilever bar under a Heaviside-type force and a harmonic load.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제4권2호
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• pp.139-148
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• 1996

Vector algorithms and the relative importance of the four basic modules (computation of element stiffness matrices, assembly of the global stiffness matrix, solution of the system of linear simultaneous equations, and calculation of stresses and strains) of a finite element computer program for inelastic analysis of reinforced concrete shells are presented. Performance of the vector program is compared with a scalar program. For a cooling tower problem, the speedup factor from the scalar to the vector program is 34 for the element stiffness matrices calculation, 25.3 for the assembly of global stiffness matrix, 27.5 for the equation solver, and 37.8 for stresses, strains and nodal forces computations on a Gray Y-MP. The overall speedup factor is 30.9. When the equation solver alone is vectorized, which is computationally the most intensive part of a finite element program, a speedup factor of only 1.9 is achieved. When the rest of the program is also vectorized, a large additional speedup factor of 15.9 is attained. Therefore, it is very important that all the modules in a nonlinear program are vectorized to gain the full potential of the supercomputers. The vector finite element computer program for inelastic analysis of RC shells with layered elements developed in the present study enabled us to perform mesh convergence studies. The vector program can be used for studying the ultimate behavior of RC shells and used as a design tool.

• 한국CDE학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.411-417
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• 2010

In this paper, the boom of a floating crane is modeled as a 3-dimensional elastic beam in order to analyze the dynamic response of the crane and its cargo. The boom is divided into more than two elements based on finite element formulation, and deformation of each element is expressed in terms of shape matrix and nodal coordinates. The equations of motion for the elastic boom consist of a mass matrix, a stiffness matrix, and a quadratic velocity vector that contains the gyroscopic and Coriolis forces. The size and complicity of the matrices increase in proportion with the number of elements. Therefore, it is not possible to derive the equations of motion explicitly for different number of elements. To overcome this difficulty, matrices for one 3-dimensional element are expressed with elementary sub-matrices. In particular, the quadratic velocity vector is derived as a product of a shape matrix and a 3-dimensional rotation matrix. By using the derived matrices, the equations of motion for the multi-element boom are automatically constructed. To verify the implementation of the elastic boom based on finite element formulation, we simulated a simple vibration of the elastic boom and compared the average deformation with the analytic solution. Finally, heave motion of the floating crane and surge motion of the cargo are presented as application examples of the elastic boom.