• Steel and Composite Structures
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• 제50권1호
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• pp.63-75
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• 2024

In this paper, the modified couple stress theory (MCST) and first order shear deformation theory (FSDT) are employed to investigate the free vibration and bending analyses of a three-layered micro-shell sandwiched by piezoelectric layers subjected to an applied voltage and reinforced graphene nanoplatelets (GPLs) under external and internal pressure. The micro-shell is resting on an elastic foundation modeled as Pasternak model. The mixture's rule and Halpin-Tsai model are utilized to compute the effective mechanical properties. By applying Hamilton's principle, the motion equations and associated boundary conditions are derived. Static/ dynamic results are obtained using Navier's method. The results are validated with the previously published works. The numerical results are presented to study and discuss the influences of various parameters on the natural frequencies and deflection of the micro-shell, such as applied voltage, thickness of the piezoelectric layer to radius, length to radius ratio, volume fraction and various distribution pattern of the GPLs, thickness-to-length scale parameter, and foundation coefficients for the both external and internal pressure. The main novelty of this work is simultaneous effect of graphene nanoplatelets as reinforcement and piezoelectric layers on the bending and vibration characteristics of the sandwich micro shell.

• 한국음향학회지
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• 제27권8호
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• pp.411-417
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• 2008

본 논문에서는 헬름홀쯔 적분 방정식에서 유도된 식을 이용하여 구조물의 표면 압력을 구조진동 성분에 대한 단순한 적분형태로 표현하여 음향방사 및 구조/음향 연성 문제를 수치적으로 푸는 방법에 대하여 다룬다. 이 식은 임의의 형상에 대하여 유도된 식으로 Rayleigh 식과 유사한 형태를 갖는다. 이 식을 이용하면 표면 압력을 구조물의 속도에 대한 단순 적분 형태로 나타낼 수 있기 때문에 경계요소법과 같이 연립방정식에 대한 행렬식을 풀 필요가 없다. 또한 헬름홀쯔 적분 방정식에 기반을 둔 다른 방법 들이 가지는 해의 유일성 문제도 갖지 않는 장점이 있다. 본 논문에서는 구형 셀에 대하여 수치해와 정해를 비교하여 제안한 방법의 타당성을 검증하였다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.105-120
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• 2006

제 7차 교육과정은 각 단계의 내용을 제대로 이해하지 못하는 학생들에게 특별보충과정을 이수하게 하고 있으나 체계적인 교육이 뒷받침이 되지 않아 수학부진아는 갈수록 증가하고 있는 추세이다. 특히 연립방정식의 경우는 실생활과 관련이 없이 단순한 문제풀이로만 배우고 있어 학생들의 문제해결력에 부정적인 영향을 미치고 있다. Schoenfeld는 Polya의 문제해결과정을 좀 더 세부적으로 분류 조사하여 문제해결에 필요한 주요 지식과 행동을 묘사하였다. 본 연구는 Schoenfeld의 주장을 바탕으로 문제해결 수행과정을 조사하기위해 2명의 학생을 대상으로 17차시로 단계별로 구성한 연구지도안을 중심으로 학생의 자원, 발견술, 통제, 신념체제를 조사하였다. 자원에서 학생은 정의에 의한 지식과 기초지식이 부족하거나 어려움에 부딪힐 때는 직관적인 지식의 활용비율이 높은 성향을 보였으나 연구가 진행됨에 따라 알고리즘 절차를 실행하기 위한 능력, 발전적이 형태인 일상적인 절차에 대한 사용비율이 높아졌고 발견술, 통제, 신념체계 영역에서도 급진적인 변화를 나타내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.751-759
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• 2007

저자는 기존의 연구에서 대용량-비선형성을 가지는 유체의 최적화를 수행하기 위해 몇 가지 강력한 방법들을 제시한 바 있다. 즉, 최적화 과정에서 수렴성을 높이기 위해 step by step기법을 사용하였고, 또한 수렴속도를 높이기 위하여 최적화이터레이션 과정에서 얻어지는 민감도정보를 이용하여 시스템 평형방정식의 해석을 위한 좋은 초기치를 제공하는 방법과, 평형방정식을 구속조건으로 사용하는 동시기법(simultaneous technique)에서 착안하여 해석과 최적화 수렴 판정치를 조작하는 방법을 제시한 바 있다. 그러나 그들 기법은 기본적으로 유사뉴턴법에 기본을 두고 있다. 현재까지 최적화에서 SQP기법을 사용할 때는 정확한 헤시안 매트릭스의 유도가 매우 까다롭고 힘들기 때문에 유사뉴턴법을 사용하고 있는 실정이다. 그러나 3차원 문제와 같이 더욱 큰 용량의 문제를 위해서는 진정한 의미에서의 뉴턴법, 트루 뉴턴법(true Newton method)을 사용할 필요가 있다. 본 연구에서는 트루 뉴턴법을 사용하기 위해 헤시안 매트릭스의 정확치를 얻는 과정을 유도하고 이를 기본으로 트루 뉴턴법을 이용한 최적화 루틴을 만들었다. 그리고 이를 3차원 문제에 적용하여 그 효과를 검증하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권3호
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• pp.149-157
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• 2005

모형의 지배방정식에서 정의되는 대표적인 매개변수는 유역 및 대기로부터의 오염부하량,퇴적물로부터의 오염물질 용출부하량, 확산계수, 반응계수 등으로, 직접적인 관측이 곤란할 뿐만 아니라 많은 관측비용을 필요로 한다. 본 연구에서는 매개변수를 포함한 오염물질 수지방정식을 구성하고, 구성된 선형 연립방정식을 이용하여 계산된 농도분포자료와 관측된 시계열 농도턱포자료를 이용하여 계산한 질량변화량의 차이를 최소화하는 역산문제를 구성하여 모형의 매개변수를 추정하는 방법을 제시하였다. 이 방법을 이용하여 천수만, 울산만(울산항)해 역에서 관측된 연직방향 농도분포 자료를 이용하여 연직 확산계수 및 대기로부터의 오염부하량, 퇴적물로부터의 오염물질 용출부하량, 확산$\cdot$반응에 의한 오염물질 변화량 등을 추정하였으며, 추정 매개변수는 시기적으로 변동이 크게 나타났다. 한편, 관측자료와 추정매개변수를 이용한 계산결과를 비교한 결과, RMS 오차는 괄측자료 범위의 $5.0\%$ 이하, 일치지수는 0.95 이상으로 본 방법을 이용한 매개변수 추정결과의 신뢰성은 우수한 것으로 파악되었다.

• 수산해양기술연구
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• 제31권4호
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• pp.372-378
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• 1995

건착망의 침강 운동특성을 구명하기 위한 기초연구로서 그물감의 재료가 다른 세 종류의 건착망을 수중 총중량(60g)이 동일하게 되도록 발돌의 양을 조절하여 제작하고, 침강특성을 해석하였다. 실험에 사용한 건착망은 그물실의 직경 및 발의 길이가 같은 폴리프로피렌계(밀도 0.91g/$cm^3$) 및 폴리에스터계(밀도 1.38g/$cm^3$)의 매듭 없는 그물감을 사용하여, 뜸줄의 길이를 420cm, 그물의 폭을 86cm가 되도록 제작하고, 이 그물들을 각각 PP, PA 및 PES 그물이라고 하였다. 회유수조의 수로상에 투망장치를 설치해서 정지상태의 수중에 투망하고, 측면에 설치한 비디오 카메라를 이용하여 촬영 녹화하였다. 그리고, 그물에 표시한 측정점의 좌표를 화상해석장치로 읽고 실험치를 구하였다. 여기에는, 건착망의 수직방향의 침강운동을 나타내는 미분방정식을 구하고 Runge-Kutta-Gill법에 의한 연립 미분방정식 해법을 이용하여 수치해석을 행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 그물 아랫자락의 침강속도는 PP 그물이 가장 빠르고, PA 및 PES 그물 순으로 늦게 나타났다. 2. 그물감의 저항계수 $K_D$는 계산결과 $K_D=0.061({\frac{\rho}{{\rho}_w}})^4$의 관계식으로 나타낼 수 있었다. 3. 그물다발의 저항계수 $C_R$은 계산결과 $C_R=0.91({\frac{\rho}{{\rho}_w}}$의 관계식으로 나타낼 수 있었다. 4. 건착망 투망후 경과시간에 따른 그물 아랫자락의 도달수심에 대한 실험치와 계산치는 매우 잘 일치하여 meas.=0.99cal.의 관계였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.113-125
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• 2007

탄성지반 위의 비대칭 개/폐단면의 박벽보에 대한 탄성해석 및 안정성해석을 수행하기 위해 엄밀한 강성행렬을 계산하기 위한 개선된 수치해석 기법을 새롭게 제시한다. 본 연구에서 제시한 수치해석기법은 박벽보의 안정성 해석을 위한 엄밀한 강성행렬을 산정하는 선행된 수치해석기법의 결점을 보완하고 있다. 본 연구에서 제시한 기법은 일반화된 고유치 문제에 관한 해를 얻는 것으로서 일반화된 14개의 변위에 대한 고유치 문제를 평형방정식에 관한 1차의 연립상미분 방정식으로 변환함으로써 얻어진다. '0'의 고유치에 대응되는 변위파라미터에 대해 다항식이 가정되며 항등조건으로부터 '0'의 고유치의 수와 동일한 미결정된 파라미터를 포함하는 고유 모우드가 결정되고 이로부터 'non-zero'의 고유치와 다항식의 해를 조합함으로써 엄밀한 변위함수가 결정된다. 이후 부재력-변위의 관계를 이용하여 엄밀한 강성행렬을 산정하게 된다. 본 연구에서 개발한 수치해석 기법의 타당성을 검증하기 위해서 본 연구에서 제시한 이론에 의한 해를 제시하고 보요소 및 쉘요소을 사용한 유한요소해와 비교 검토한다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제27권1호
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• pp.50-61
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• 2000

최근 원추곡선에 기반한 스테레오 비젼에 대한 연구가 주목을 받고 있는데, 이는 원추곡선이 행렬표현, 대응관계설정의 용이성, 그리고 실세계에서 쉽게 찾을 수 있다는 좋은 성질을 갖는다는 점에서 당연한 현상이라 여겨진다. 하지만, 일반적인 고차의 대수곡선에 대한 확장은 아직 성공적으로 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 기약인 대수곡선 (irreducible algebraic curve)은 실세계에서 많지 않지만, 직선과 원추곡선은 무수히 많고, 따라서 이들의 곱으로 주어지는 높은 차수의 대수곡선도 무수히 많다. 본고에서는 2이상의 임의의 차수를 가지는 대수곡선을 calibration된 두 대의 카메라를 가지고 스테레오 문제를 푼다. 대응관계설정과 복원, 두 가지 문제 모두에 대한 closed form solution을 제시한다. $f_1,\;f_2,\;{\pi}$를 각각 두 이미지 곡선, 공간상의 평면이라 하고, $VC_P(g)$를 평면곡선 g와 점 P로 만들어지는 원추곡선이라 하면, $VC_{O1}(f_1)\;=\;VC_{O1}(VC_{O2}(f_2)\;∩\;{\pi})$ 의 관계를 이용하여 미지수인 평면 ${\pi}$의 계수들, $d_1,\;d_2,\;d_3$에 대한 다항 방정식들을 얻을 수 있다. 약간의 변형을 통하여 $d_1$에 대한 다항 방정식을 얻을 수 있고, 이 방정식의 유일한 양수해는 나머지 과정에서 매우 중요한 역할을 한다. 그 이후에는 $O(n^2)$개의 일변수 다항식에 대한 계산만으로 모든 스테레오 문제를 해결한다. 이는 과거의 여러 개의 다변수 다항식의 공통근을 구해야 했던 방법에 비교된다. synthetic 데이터와 실제 이미지에 대한 실험은 우리의 알고리듬이 옳음을 보여준다.

• Wind and Structures
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• 제13권1호
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• pp.57-82
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• 2010

The 486m-long roof of Shenzhen Citizens Centre is one of the world's longest spatial lattice roof structures. A comprehensive numerical study of wind effects on the long-span structure is presented in this paper. The discretizing and synthesizing of random flow generation technique (DSRFG) recently proposed by two of the authors (Huang and Li 2008) was adopted to produce a spatially correlated turbulent inflow field for the simulation study. The distributions and characteristics of wind loads on the roof were numerically evaluated by Computational Fluid Dynamics (CFD) methods, in which Large Eddy Simulation (LES) and Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations (RANS) Model were employed. The main objective of this study is to explore a useful approach for estimations of wind effects on complex curved roof by CFD techniques. In parallel with the numerical investigation, simultaneous pressure measurements on the entire roof were made in a boundary layer wind tunnel to determine mean, fluctuating and peak pressure coefficient distributions, and spectra, spatial correlation coefficients and probability characteristics of pressure fluctuations. Numerical results were then compared with these experimentally determined data for validating the numerical methods. The comparative study demonstrated that the LES integrated with the DSRFG technique could provide satisfactory prediction of wind effects on the long-span roof with complex shape, especially on separation zones along leading eaves where the worst negative wind-induced pressures commonly occur. The recommended LES and inflow turbulence generation technique as well as associated numerical treatments are useful for structural engineers to assess wind effects on a long-span roof at its design stage.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제2권5호
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• pp.302-309
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• 2013

This paper proposes a mathematical model of Caprine arthritis encephalitis (CAE), which is a disease causing significant economic damage to the goat farming industry, and reports the application of this model to the development of an information management system of animal quarantine to overcome this disease. The mathematical model of CAE was derived from the AIDs model in human case because epidemical characteristics of these diseases including infection pass are similar. This model can be expressed by simultaneous differential equations. Simulations using a new model were performed according Euler's and Runge-Kutta method using numerical analysis software. In each method, strong convergence was observed and the results were similar. The design of an information management system of animal quarantine was proposed as an application of the new model. System design was constructed on the assumption that in subtropical islands, the expected development of information infrastructure and utilization will become valuable in the future.