• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1995년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.28-34
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• 1995

Behavior of underground structural systems is usually complicated because of various unknown parameters. In order to construct those structural systems safely and economically, exact identification of the system parameters and accurate analysis of the system behaviors are essentially required. In this study, a forward analysis program, which is able to eliminate numerical errors due to far field boundary effect, is developed by coupling finite and boundary elements. In this coupled analysis, boundary elements are used in the semi-infinite domain where stress variation is small, and finite elements in the stress concentration region where material nonlinearity should be considered. Then, a back analysis program which can identify the system parameters is developed using the direct method to be combined with the forward analysis program. The elastic modulus and initial stress, which are most important in the description of the behavior of underground structures, are taken as the system parameters. A simple example is examined 0 show that the method can be used effectively.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권3호
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• pp.331-337
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• 2000

A numerical procedure for contact analysis and calculating subsurface stress was developed. The procedure takes the advantage of signal processing technique in frequency domain to achieve shorter computing time. Boussinesq's equation was adopted as a response function in contact analysis. The validity of this procedure was proved by comparing the numerical results with the exact solutions. The fastness of this procedure was also compared with other algorithm.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.123-130
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• 2002

The ground-borne vibration from pile driving is causing many public discontents. However, because of the fact that the characteristics of wave propagation and attenuation are not well understood, systematic and effective vibration reduction measures can not be taken. This paper attempts to study the propagation of stress waves induced by the pile driving. To simulate the wave propagation in a semi-infinite domain, the so-called absorbing boundaries are incorporated in the finite element method and a series of numerical simulations is performed. Numerical results show that the surface displacement and velocity increase first and then decrease as the pile penetration depth becomes larges.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.223-231
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• 2013

본 논문에서는 물성이 균일하지 않은 반무한 고체영역의 탄성파속도 분포를 재구성하기 위한 시간영역 Gauss-Newton 전체파형 역해석 기법을 소개한다. 반무한 영역을 유한 계산영역으로 치환하기 위하여 유한영역의 경계에 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly-matched-layers(PMLs)를 도입하였다. 이 역해석 문제는 PML을 경계로 하는 영역에서의 탄성파동방정식을 구속조건으로 하는 최적화 문제로 성립되며, 표면에서 측정된 변위응답과 혼합유한요소법에 의해 계산된 응답간의 차이를 최소화함으로써 미지의 탄성파속도 분포를 결정한다. 이 과정에서 Gauss-Newton-Krylov 최적화 알고리즘과 정규화기법을 사용하여 탄성파속도의 분포를 반복적으로 업데이트하였다. 1차원 수치예제들을 통해 Gauss-Newton 역해석으로 부터 재구성된 탄성파속도의 분포가 목표값에 충분히 근사함을 보였으며, Fletcher Reeves 최적화 알고리즘을 사용한 기존의 역해석 결과에 비해 수렴율이 현저히 개선되고 계산 소요시간이 단축됨을 확인할 수 있었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권3호
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• pp.73-83
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• 2022

This paper is concerned with an analysis of a surface edge crack emanated from a sharp contact edge. For a geometrical model, a square wedge is in contact with a half plane whose materials are identical, and a surface perpendicular crack initiated from the contact edge exists in the half plane. To analyze this crack problem, it is necessary to evaluate the stress field on the crack line which are induced by the contact tractions and pseudo-dislocations that simulate the crack, using the Bueckner principle. In this Part I, the stress filed in the half plane due to the contact is re-summarized using an asymptotic analysis method, which has been published before by the author. Further focus is given to the stress field in the half plane due to a pseudo-edge dislocation, which will provide a stress solution due to a crack (i.e. a continuous distribution of edge dislocations) later, using the Burgers vector. Essential result of the present work is the corrective functions which modify the stress field of an infinite domain to apply for the present one which has free surfaces, and thus the infiniteness is no longer preserved. Numerical methods and coordinate normalization are used, which was developed for an edge crack problem, using the Gauss-Jacobi integration formula. The convergence of the corrective functions are investigated here. Features of the corrective functions and their application to a crack problem will be given in Part II.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.499-508
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• 2004

마이크로스트립 구조체를 해석하는데 있어, 행렬 요소를 해석적으로 계산할 수 있는 효율적인 모멘트법이 제안된다. 본 논문의 모멘트법에서는 공간영역 그린함수로 Bessel 함수의 반 무한구간 정적분에 관한 공식에 근거하여 유도된 새로운 형태의 closed-form 그린함수를 사용한다. 본 논문의 모멘트법을 사용할 경우 기존의 모멘트법의 사용에 비해, 계산량 및 계산 속도와 같은 수치계산 효율 측면에서 약 4배 정도로 개선됨을 알 수 있었다. 본 논문이 제안하는 방법의 타당성을 확인하기 위하여 몇 가지 수치해석 결과를 제시한다.

• 설비공학논문집
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• 제9권1호
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• pp.43-54
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• 1997

This paper presents an approximate analytical solution to a two-region one-dimensional model for the charging process of stratified thermal storage tanks with variable inlet temperature in the presence of momentum-induced mixing. Based on the superposition principle, an arbitrary-varying inlet temperature is decomposed into inherent discontinuous steps and continuous intervals approximated as a finite number of piecewise linear functions. This approximation allows the temperature of the upper perfectly-mixed layer to be expressed in terms of constant, linear and exponential functions with respect to time. Applying the Laplace transform technique to the model equation for the lower thermocline layer subject to each of three representative interfacial conditions yields compact-form solutions, a linear combination of which constitutes the final temperature profile. A systematic method for deriving solutions to the plug-flow problem having polynomial-type boundary conditions is also established. The effect of adiabatic exit boundary on solution behaviors proves to be negligible under the actual working conditions, which justifies the assumption of semi-infinite domain introduced in the solution procedure. Finally, the approximate solution is validated by comparing it with an exact solution obtained for a specific variation of inlet temperature. Excellent agreements between them suffice to show the necessity and utility of this work.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.153-160
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• 2008

실제 매질에서 전파하는 파의 거동을 묘사하기 위하여 탄성파 모델링을 수행한다. 일반적으로 실제매질은 반무한 매질이나 컴퓨터를 이용한 수치모델링에서 반무한 매질을 표현하기는 쉽지 않다. 따라서, 유한한 크기의 모형을 가정하며, 이 경우 모형의 좌우 및 하부 경계는 가상의 경계이므로 이로부터 반사되는 인위적인 반사파들은 적절한 경계조건을 도입하여 제거되어야 한다. 최근 들어 등방성 매질 뿐 아니라 이방성 매질에 대한 연구가 증가하면서 이방성 매질에서의 경계를 적절히 표현해 줄 수 있는 방법이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 등방성 매질의 탄성파 모델링에서 가장 많이 이용되는 스펀지 경계조건, Clayton과 Engquist가 제안한 흡수경계조건, Higdon의 흡수경계조건 세 방법을 이방성 매질에 적용할 수 있도록 변형한 후 다양한 포아송의 비를 갖는 모형에 적용함으로써 세 경계조건의 특성을 분석해 보았다. Clayton과 Engquist의 흡수경계조건은 등방성 매질에서 포아송의 비가 클 때 불안정한 모습을 보이는데, 이방성 매질에서도 역시 같은 결과를 보여주었다. 스펀지 경계조건은 등방성 매질과 이방성 매질에서 매우 좋은 결과를 보여주었지만, 컴퓨터 메모리나 계산시간을 고려하였을 때 비효율적이다. 이에 반해 Higdon이 제안한 경계조건은 필요로 하는 컴퓨터 메모리와 계산시간이 적을 뿐 아니라 큰 각도로 입사되는 파에 의해 발생하는 반사파까지 효과적으로 제거하였다. 따라서 포아송의 비가 비교적 크게 나타나는 이방성 매질에서는 계산상의 효율성 등을 고려할 때 Higdon의 흡수경계조건이 적합할 것으로 생각된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.11-22
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• 2010

이 논문에서는 댐-호소계의 선형 및 비선형 지진응답 해석을 시간영역에서 엄밀히 수행할 수 있는 해석법을 제시하였다. 댐-호소계는 (1) 선형 또는 비선형으로 거동하는 댐체와 (2) 깊이가 균일하다고 가정한 호소 원역 및 (3) 댐체와 호소 원역 사이 불규칙한 형상의 근역의 세가지 부구조물로 구성된 연계 시스템으로 정식화되었다. 댐체는 선형 또는 비선형 유한 요소로 모델링되고, 호소 원역은 무한 영역으로의 에너지 방사를 엄밀하게 표현할 수 있도록 주파수영역에서 개발된 변위기반 전달경계를 시간영역에서의 포갬적분으로 변환하여 시간증분법과 결합이 용이하게 하였다. 호소 근역을 댐체와 호소 원역이라는 두 개의 부구조물 사이에 저장된 압축성 유체로 모델링하였다. 이 논문에서는 세 개의 부구조물로 구성되는 댐-호소계에 대해 비선형 시간영역 해석을 용이하게 하는 시간증분법을 유도하여 제시하였고 개발된 해석법을 다양한 형상의 댐-호소계의 지진응답 해석에 적용하여 그 정확성을 검증하였다. 이에 추가하여 제시한 기법을 콘크리트 댐의 비선형 지진응답 해석에 적용하여 손상 정도와 부위를 해석 결과로서 보여주었으며 동시에 제시한 기법이 내진성능 평가 등 실무에 바로 활용될 수 있음을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.549-558
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• 2012

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽(Noise barrier)을 고려한다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽 사이의 음파 투과를 모사하였다. 결정의 위상과 형상변화를 묘사하기 위해서 레벨셋 방법(level set method)을 사용하였다. 레벨셋 방법에서는 초기 영역을 고정시킨 상태에서, 레벨셋으로 표현되는 임시적 경계(implicit moving boundary)를 변화시킴으로써 복잡한 형상을 다룰 수 있다. 몇몇 수치적 예제를 통해, 제시된 방법의 적용성을 검증하였다.