• 한국지진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
• /
• pp.143-150
• /
• 2000

A physical lumped parameter model is proposed for the time domain analysis of dam-reservoir system. The exact solution of transmitting boundary is derived for a semi-infinite 2-D reservoir of constant depth. The characteristics of the solution are examined in both frequency and the domains. Mass and damping coefficient are obtained from asymptotic behavior of the frequency domain solution. Further refinement to the lumped model is made by approximating the kernel function of the convolution integral in the exact solution. Finally a new physical lumped parameter model is proposed that consists of two masses, a spring and two dampers for each mode. It is demonstrated that new lumped parameter model of transmitting boundary can give excellent results.

• 터널과지하공간
• /
• 제12권3호
• /
• pp.171-178
• /
• 2002

본 연구에서는 마제형터널 주변에 공동이 존재하는 경우에 대해 동적해석을 수행함으로써 터널주변의 공동이 터널의 동적거동에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 반무한 평면상에서 터널의 동적응답해석을 수행할 수 있는 해석기법을 개발하였다. 먼저 주파수 영역에서의 다층 반무한 지반내에서의 동적 기본해를 유도하였고 이를 경계요소에 적용하였다. 외부영역을 모형화한 경계요소를 내부영역의 유한요소와 조합하여 반무한 영역에서의 터널구조의 동적응답을 구할 수 있도록 하였다. 개발된 기법의 검증을 위하여 단층 및 다층 반무한 구조계에 대해 Ricker 파형을 이용한 동적해석을 수행하여 기존의 해석결과와 비교하였고, 개발된 기법을 이용하여 석회암층에 있는 터널에 대해 공동의 유무 및 터널과의 이격거리에 따른 터널의 동적거동을 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권9호
• /
• pp.37-43
• /
• 2006

지반구조물의 동적해석은 모델의 영역이 커짐에 따라 에너지가 감소하는 현상을 표현할 수 있는 방법을 필요로 한다. 이러한 현상은 흔히 방사 감쇠(radiation damping) 또는 기하학적 감쇠(geometric attenuation)로 알려져 있으며, 탄성에너지가 점성 또는 이력현상에 의해 감소되는 재료 감쇠현상과는 구별된다. 따라서 수치해석으로 지반구조물의 동적거동을 해석할 경우 모델의 영역 구축은 특별한 고려를 필요로 한다. 인공적인 경계조건은 유한요소내의 지반상태를 무한상태로 변형시킬 수 있어야 하며, 경계에 도달하는 응력 파동을 모델내로 반사시키지 않고 흡수 할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 간단한 점 탄성 반무한 불연속 요소를 이용하여 지반구조물의 동적해석을 수행할 경우 에너지를 투과하는 경계조건을 수립하는 방법을 보여준다. 반무한 요소의 실행은 OpenSees라는 유한요소 해석프로그램을 이용하여 수행되었으며, 예를 통하여 불연속 요소가 경계에 도달하는 응력 파동을 충분히 흡수하여 유한요소 모델을 반무한 상태로 전환 시킬 수 있다는 것을 보여준다. 본 논문에서 제시된 방법은 간단하게 실용적으로 사용할 수 있는 반무한 경계조건이지만, 입사각이 매우 예리할 경우는 에너지의 흡수정도가 충분치 않은 것으로 알려져 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제50권3호
• /
• pp.349-364
• /
• 2014

Perfectly matched layers are employed in time harmonic analysis of dam-foundation systems. The Lysmer boundary condition at the truncation boundary of the PML region has been incorporated in the formulation of the dam-foundation FE model (including PML). The PML medium is defined in a way that the formulation of the system can be transformed into time domain. Numerical experiments show that applying Lysmer boundary conditions at the truncation boundary of the PML area reduces the computational cost and make the PML approach a more efficient technique for the analysis of dam-foundation systems.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.820-823
• /
• 2002

The asymptotic problem of a semi-infinite conducting crack parallel to the poling direction in ferroelectric ceramics subjected to electric fields is analyzed. The main mechanism for the conducting crack growth behavior is thought to be ferroelectric domain switching leading to the development of a process zone around the crack. The shape and size of the switching zone is shown to depend strongly on the relative magnitude on the ratio of the coercive electric field to the yield electric field. It is shown that the crack growth can be either enhanced or retarded depending on the ratio of the coercive electric field to yield electric field.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.240-243
• /
• 2005

A design procedure using spatial Fourier transform is presented for a structural-acoustic coupled radiator that can emit sound in the desired direction with high power and low side lobe level. The design procedure consists of three steps. Firstly, the structural-acoustic coupled radiator is chosen to obtain strong coupling between structural vibration and acoustic pressure. The radiator is composed by two spaces which are separated by a wall. Spaces can be categorized as reverberant finite space and unbounded semi-infinite space, and the wall are composed of two plates and an opening. The velocities on the wall are predicted. Secondly, directivity and energy distribution of radiator are predicted in wave number domain using spatial Fourier transform. Finally, optimal design variables are calculated using a dual optimal algorithm. Its computational example is presented including the directivity and resulting pressure distribution using proposed procedure.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제31권2호
• /
• pp.87-95
• /
• 2018

이 논문에서는 스펙트럴 요소법과 외연적 시간적분법을 이용해 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치해석 기법을 제시한다. 2차원 영역에서의 탄성파 해석을 위해 해석영역을 유한 영역으로 한정하고 파동이 반사되지 않도록 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly matched layer(PML)를 도입하였다. PML이 포함된 시간영역 파동방정식의 유한요소해법을 위해 스펙트럴 요소법을 적용하였고 Legendre- Gauss-Lobatto 수치적분법을 사용하여 질량행렬을 대각화하였다. 2차 미분방정식 시스템의 파동방정식을 1차 미분방정식 시스템으로 변환하였고 병렬화를 통한 탄성파 해석 성능의 최적화를 위해 외연적 시간적분법인 4차 Runge-Kutta 방법을 이용해 해석영역에서의 변위응답을 계산하였다. 2차원 해석영역에서 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치예제를 통해 제시한 외연적 스펙트럴 요소법의 정확성을 검증하였고 PML로 인한 반사파의 감쇠효과를 확인하였다. 외연적 시간적분법을 통한 탄성파 해석 기법은 3차원 영역과 같은 대규모 문제에서의 탄성파 수치해석을 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제3권3_4호
• /
• pp.533-548
• /
• 2012

Dynamic analysis of concrete gravity dam-reservoir systems is an important topic in the study of fluid-structure interaction problems. It is well-known that the rigorous approach for solving this problem relies heavily on employing a two-dimensional semi-infinite fluid element. The hyper-element is formulated in frequency domain and its application in this field has led to many especial purpose programs which were demanding from programming point of view. In this study, a technique is proposed for dynamic analysis of dam-reservoir systems in the context of pure finite element programming which is referred to as the wavenumber approach. In this technique, the wavenumber condition is imposed on the truncation boundary or the upstream face of the near-field water domain. The method is initially described. Subsequently, the response of an idealized triangular dam-reservoir system is obtained by this approach, and the results are compared against the exact response. Based on this investigation, it is concluded that this approach can be envisaged as a great substitute for the rigorous type of analysis.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제1권4호
• /
• pp.59-68
• /
• 1997

터널 등과 같은 지하구조계를 유한요소법 등의 수치적 방법으로 해석할 경우 인위적인 경제에서 파의 반사가 발생하게 되어 실제 결과의 큰 차이를 발생시킨다. 따라서 동역학적 하중을 받는 지하구조계는 실질적인 반무한 구조계로 고려되어야 한다. 특히 지하구조계는 실제 다층구조로 구성되어 있으므로 이러한 다층문제를 고려할 수 있어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 외부영역 경제적문제로 해석하기 위한 동적 수치기본해를 개발하였다. 주파수영역의 정적인 경우에 대한 엄밀 적분해와 Bessel 함수의 점근식을 이용한 적분을 통해 축대치문제를 2차원 문제로 보다 쉽게 적용할 수 있도록 하였다. 이와 같이 개발된 동적 수치기본해를 경제 적분 방정식에 적용하여 해석한 결과와 기존 해석결과와의 비교를 통해 그 효율성을 입증하였다. 또한 다층지반내 지하구조물에 대해 지반매체의 각 물성 및 공동의 깊이에 따른 민감도분석을 수해하여 지하구조계의 동적 거동특성 파악의 적용성을 다루었다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제20권2호
• /
• pp.225-239
• /
• 2005

Applications of the Trefftz boundary element method (BEM) to anti-plane electroelastic problems are presented in this paper. Both direct and indirect methods with domain decomposition are discussed in details. Each crack is treated as semi-infinite thin slit defined in a subregion, for which a particular solution of the anti-plane problem, satisfying exactly the crack-face condition, is derived. The stress intensity factors defined at each crack tip can be directly computed from the coefficients of the particular solution. The performance of the proposed formulation is assessed by two examples and comparison is made with results obtained by other approaches. The Trefftz boundary element approach is demonstrated to be suitable for the analysis of the anti-plane problem of piezoelectric materials.