• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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• pp.859-865
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• 2007

This paper presents a method to analyze the unbalance response of a high speed polygon mirror scanner motor supported by sintered bearing and flexible supporting structures by using the finite element method and the mode superposition method. The appropriate finite element equations for polygon mirror are described by rotating annular sector element using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. The rotating components except for the polygon mirror are modeled by Timoshenko beam element including the gyroscopic effect. The flexible supporting structures are modeled by using a 4-node tetrahedron element and 4-node shell element with rotational degrees of freedom. Finite element equations of each component of the polygon mirror scanner motor and the flexible supporting structures are consistently derived by satisfying the geometric compatibility in the internal boundary between each component. The rigid link constraints are also imposed at the interface area between sleeve and sintered bearing to describe the physical motion at this interface. A global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to a state-space matrix-vector equation, and both damped natural frequencies and modal damping ratios are calculated by solving the associated eigenvalue problem by using the restarted Arnoldi iteration method. Unbalance responses in time and frequency domain are performed by superposing the eigenvalues and eigenvectors from the free vibration analysis. The validity of the proposed method is verified by comparing the simulated unbalance response with the experimental results. This research also shows that the flexibility of supporting structures plays an important role in determining the unbalance response of the polygon mirror scanner motor.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.460-469
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• 2010

This paper presents the analysis of a time reversal process for $A_0$ Lamb wave mode($A_0$ mode) on a rectangular plate. The dispersion characteristic equation of the $A_0$ mode is approximated using the Timoshenko beam theory. A virtual sensor array model is developed to consider the effects of reflections occurring on the plate boundary on the time reversal process. The time reversal process is formulated in the frequency domain using the virtual sensor array model. The reconstructed signal is obtained in the time domain through an inverse fast Fourier transform. The validity of the proposed method is demonstrated through the comparison to the numerical simulation results computed by the finite element analysis.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.39-47
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• 2001

본 논문에서는 매트형 거대 부유식 구조물의 동적 응답을 모드중첩법을 이용하여 시간영역에서 해석하였다. 동유체력의 시간기억함수는 고차경계요소법으로 계산한 동유체감쇠력을 푸리에변환하여 구하였으며, 구조물의 동적 응답은 해석적으로 유도한 고유 모드를 시간적분하여 산정하였다. 해석법을 검증하기 위하여 집중하중이 순간적으로 제거되는 경우, 집중하중이 충격적으로 가해지는 경우, 그리고 집중하중이 등속으로 일정거리를 움직인 경우 등 3가지에 대하여 계산을 수행하였다. 이렇게 얻은 수치결과는 3가지 경우 모두 모형에 대한 실험치와 잘 일치하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.973-981
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• 2013

The main role of an acoustic diffuser is to diffuse reflected sound field spatially. Since the pioneering work of Schroeder, there have been investigations to improve its performance by using shape/sizing optimization methods. In this paper, a gradient-based topology optimization algorithm is newly presented to find the optimal distribution of reflecting materials for maximizing diffuser performance. Time-harmonic acoustic analysis in a two-dimensional acoustic domain is carried out where the domain is discretized by finite elements. Perfectly matched layers are placed to surround the domain to simulate non-reflecting boundary conditions. Design variables are assigned to each element of which material properties are interpolated between those of air and those of a rigid body. An approach to extract the reflected field from the total acoustic field is employed. To validate the effectiveness of the proposed method, design problems are solved at different frequencies. The performance of the optimized diffusers obtained by the proposed method is compared against that of the conventional Schroeder diffusers.

• 풍력에너지저널
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• 제14권2호
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• pp.26-33
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• 2023

In this study, the global response characteristics of floater and mooring for floating offshore wind turbine with a detachable mooring system are performed. Global motion and structural response result extracted from the coupled motion analysis of 10MW DTU floating offshore wind turbine with detachable mooring system modeled by high-order boundary element model and finite element mesh, were used to study the characteristics of tension on mooring lines subjected to three different types of ocean loads. Breaking limit of mooring line characterized by wind, current and wave load has a major effect on the distribution of mooring tension found in time domain analysis. Based on the numerical results of coupled motion analysis, governing equation for calculating the motion response of a floater under ocean loads, and excitation force and surge motion and tension respectively are presented using excursion curve. It is found that the response of floater is reliable and accurate for calculating the tension distributions along the mooring lines under complex loadings. This means that the minimun breaking limit of mooring system satisfied a design criteria at ultimate ocean environmental loading condtions.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제14권4호
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• pp.161-174
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• 2002

A new technique for numerical calculation of viscoelastic flow based on the combination of Neural Net-works (NN) and Brownian Dynamics simulation or Stochastic Simulation Technique (SST) is presented in this paper. This method uses a "universal approximator" based on neural network methodology in combination with the kinetic theory of polymeric liquid in which the stress is computed from the molecular configuration rather than from closed form constitutive equations. Thus the new method obviates not only the need for a rheological constitutive equation to describe the fluid (as in the original Calculation Of Non-Newtonian Flows: Finite Elements St Stochastic Simulation Techniques (CONNFFESSIT) idea) but also any kind of finite element-type discretisation of the domain and its boundary for numerical solution of the governing PDE's. As an illustration of the method, the time development of the planar Couette flow is studied for two molecular kinetic models with finite extensibility, namely the Finitely Extensible Nonlinear Elastic (FENE) and FENE-Peterlin (FENE-P) models.P) models.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.60-68
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• 1991

비압축성 유체유동에 대한 Navier-Stokes 방정식과 충돌 접촉면 조건으로 특징지어지는 강체-유체 충돌문제를 Lagrangian 유한요소법에 의해 해석하였으며, 계산의 편의상, 속도장을 점성및 중력항과 압력항으로 나누어 수행하는 소위 fractional step method를 도입하였다. 유체영역은 4절점의 4각형 요소로 분할하였으며, 충분히 작은 시간간격의 도입을 전제로 하여 explicit time marching법으로 수치해석하였다. 매 시간 step의 초기에 우선 운동량-충격량 법칙으로 강체의 수면충돌후 속도를 구했으며, 그 속도로 표현되는 충돌 접촉면의 경계조건과 완전한 형태의 자유표면조건 그리고 운동방정식 및 연속 방정식을 모두 만족하는 속도장을 구하였다. 본 논문에서 제시하는 수치해석법에 의하면, 유체충격문제에 있어 매우 중요하다고 알려져 있는 tip splash를 포함하는 자유표면의 형상을 쉽게 추적해 갈 수 있다. Lagrangian 유한요소법의 적용의 타당성을 확인하기 위하여 대칭형 2차원 쐐기 모양의 강체가 수면충돌하는 경우를 예로하여 시간의 경과에 따른 충격수압의 분포 및 충격외력 등을 추정한 결과, 본 방법의 적용의 유효성과 아울러 몇가지 유용한 결론을 유도할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1408-1416
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• 1990

본 연구에서는 과도 연성 열탄성문제의 해를 구할때 사용되는 직접시간적분방 법과 Laplace 변환방법은 상호 장 단점을 가지고 있다. 각 방법들의 장단점은 서로 배타적이므로 서로의 장점을 살리는 수치방법이 필요하다. 그런데, 대부분의 과도 열탄성문제는 급격한 온도변화로 인한 물체의 변형에 관심이 있기때문에 이 형태의 문 제를 효율적으로 다루는 데 주안점을 두고 본 연구를 수행하였다. 유도된 유한요소 방정식은 결국 열탄성 지배 방정식 중 열전달방정식인 에너지보존식은 Gurtin의 범함 수로부터 유도된 원래의 형태를 사용하나 수치적 안정성(numerical stability)을 보장 하기 위하여 운동방정식은 시간에 대한 2차미분 형태로 수정하였다. 에너지보존식은 시간에 대한 합성적분(convolution)형태로 표현되므로 온도의 시간미분항이 소거되므 로 경계에서의 급격한 온도변화로 인한 수치 해석적 문제점은 간단히 해결된다. 그 러므로, 제안된 수치해법은 직접시간적분방법의 일종이나 결과식인 유한요소방정식은 기존의 문헌들과 상당한 차이가 있다. 과도 연성 열탄성해석을 위한 새로운 근사수 치해법의 장점을 이론적으로 설명하기보다 수치계산면에서의 안전성, 정확성 및 효율 성이 있음을 증명하기 위하여 이미 발표된 문헌들에서 다룬 예제를 선정하여 해석결과 를 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.321-332
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• 2005

본 논문에서는 축대칭 형상의 점탄성 구조물이 정적 하중을 받을 때에 대한 시간영역에서의 유한요소해법의 정식화 과정을 제시한다. 또한, 여러 가지 경계조건을 갖는 점탄성 중공구나 원통 문제들의 변위나 응력 이론해들을 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 유도하고 제시한다. 이때 점탄성 재료는 부피변형이 탄성적이고 전단변형은 3요소로 구성된 표준선형 고체처럼 거동한다고 가정한다. 구대칭, 축대칭 및 평면변형률 유한요소모텔을 이용한 수치결과들을 유도된 이론해들과 비교하여 제시된 유한요소해법과 이론해들의 타당성과 정확성을 보인다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.141-150
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• 1990

하구나 연안에서 해수의 순환형상을 모사(模寫)하게 위해 천수방정식(淺水方程式)을 여러 가지 경계조건 하에서 수치해석하였다. 공간영역은 Galerkin방법으로 이산화(離散化)하였으며 시간영역에 대해서는 유한차분법(Crank-Nicolson방법)을 사용하였다. 네 가지 검정실험이 해석적인 해가 있는 일차원 수로에서 행하여졌으며, 해석해를 구할 수 없는 이차원 모형에도 적용되었다. 해석해가 있는 경우 수치모사 결과가 이와 잘 일치하였으며, 이차원 모형에서의 결과도 매우 합당함을 알 수 있었다. 또 일차원 문제에서 4점 bilinear요소와 삼각형 요소를 사용한 결과를 각각 비교하였으며 시간적분도 2단계 Lax-Wendroff방법을 사용하여 결과를 비교하였다. 음해법을 사용할 경우 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있으나 요소의 갯수가 많아지면 구성되는 대수방정식(代數方程式)이 커지기 때문에 각 시간마다의 계산량이 엄청나게 늘어나게 되며 양해법을 사용할 때는 원하는 만큼의 정확한 결과를 얻기 위하여 시간간격이나 공간격자 간격을 선정하는데 각별히 유의하여야 할 것이다.