According to our previous study, it is confirmed that the Petrov-Galerkin natural element method (PGNEM) completely resolves the numerical integration inaccuracy in the conventional Bubnov-Galerkin natural element method (BG-NEM). This paper is an extension of PG-NEM to two-dimensional nonlinear dynamic problem. For the analysis, a constant average acceleration method and a linearized total Lagrangian formulation is introduced with the PG-NEM. At every time step, the grid points are updated and the shape functions are reproduced from the relocated nodal distribution. This process enables the PG-NEM to provide more accurate and robust approximations. The representative numerical experiments performed by the test Fortran program, and the numerical results confirmed that the PG-NEM effectively and accurately approximates the nonlinear dynamic problem.
Numerical simulation of blade forming is carried out as stretch forming by an elasto-plastic finite element method. The method adopts a Lagrangian formulation, which incorporates large deformation and rotation, with a penalty method to treat the contact boundary condition. Numerical integration is done with a directional reduced integration scheme to avoid shear locking. The numerical results demonstrates various final shapes of blades which depend on the variation of the stretching force. The strain distributions in deformed blades are also obtained with the variation of the stretching force.
연약지반위에 성토를 할 경우 초기 비배수 상태 뿐만 아니라 압밀 과정 중에도 큰 변형이 발생한다. 기존의 미소변형률 이론은 변형률이 작고 초기의 기하학적인 형상이 변형과정 동안 변하지 않는다고 가정하므로 큰 변형이 유발되는 지반공학 문제들을 해석하기 위해서는 대변형 해석을 수행하여야 한다. 힘평형 방정식과 유체 연속방정식이 결합된 압밀지배 방정식을 Updated-Lagrangian 형태로 수식화하고, Jaumann stress rate을 이용하여 역학적 구성관계를 표현하였다. 그리고 Nagtegaal이 제안한 회전을 고려한 구성관계를 적용하여 Newton의 반복과정을 통한 해의 수렴성과 정확도를 향상시켰다. 개발된 대변형 압밀해석 프로그램을 검증하기 위하여 켄틸레버보와 이차원 압밀문제를 해석하였다. 수치해석 결과는 큰 변형률과 기하학적 회전을 포함하는 대변형 문제를 효과적으로 묘사할 수 있음을 보여주었다. 기존의 미소변형이론에 근거한 유한요소 프로그램은 제안한 방법을 통하여 대변형 해석 프로그램으로 용이하게 전환될 수 있다.
구조의 기하학적 비선형해석을 위해 대표적으로 Total Lagrangian, Updated Lagrangian 정식화 기법이 있다. 이러한 고전적인 정식화 과정은 요소의 변형률을 가정하는 방법에 따라 그리고 요소의 절점 수에 따라 추가의 수학적 정식화 과정이 요구된다. 하지만 비교적 최근에 정립된 Co-roational(CR) 이론은 기 존재하는 보, 판, 쉘 요소에 독립적으로 요소 절점자유도에 따라 일정하게 적용하여 대변위, 작은 변형률을 갖는 구조의 기하비선형 해석을 가능케 한다. 본 논문에서는 회전자유도를 갖는 삼각평면요소에 대한 CR 기법을 정식화하였고 동적해석으로 확장하여 이를 상용프로그램과 검증하였다. 해석에 사용한 삼각평면요소는 OPtimal Triangular(OPT) 평면요소이다.
This paper addresses the problem of designing a neural network based controller for a discrete-time nonlinear dynamical system. Using two multi-layered neural networks we first design an indirect controller the weights of which are updated by the informations obtained from system identification. The weight update is executed by parameter optimization method under Lagrangian formulation. For the nonlinear dynamical system, we define several cost functions and by computer simulations analyze the control performances of them and the effects of penalty-weighting values.
An implicit finite element implementation for Leblond's transformation plasticity constitutive equations, which are widely used in welded steel structure is proposed in the framework of parallel computing. The implementation is based upon the updated Lagrangian formulation. We examine the efficiency of parallel compuatation for the finite element analysis of a welded structure using multi-frontal solver.
We propose an implicit numerical implementation for Leblond's transformation plasticity constitutive equations , which are widely used in welded steel structure. We apply Euler backward scheme rule to integrate the equations and determine the consistent tangent modulus. The implementation may be used with updated Lagrangian formulation. we test a simple butt-welding process to compare with SYSWELD and discuss the accuracy.
The plane strain analysis for simulating the stretch/draw forming operation of arbitrarily-shaped tool profiles and arbitrarily draw-in conditions is introduced. An implicit, incremental, updated Lagrangian formulation is employed, introducing a rigid-viscoplastic constitutive equation. Contact and friction are considered through the mesh-normal, which compatibly describes arbitrary tool surfaces and FEM meshe without depending on the explicit spatial derivatives of tool surfaces. The FEM formulation is tested in the sections automotive inner panel and two-side draw-in. Not only the excellent agreement between measured and computed strains in the stretched section is obtained, but also the numerical stability of current formulation is verified in the two-side draw-in section.
The plane strain analysis for simulating the stretch/draw forming operation with an arbitrarily-shaped tool profile is introduced. An implicit, incremental, updated Lagrangian formulation with a rigid-viscoplastic constitutive equation is employed. Contact and friction are considered through the mesh-normal, which compatibly describes arbitrary tool surfaces and FEM meshes without depending on the explicit spatial derivatives of tool surfaces. The linear line elements are used for depicting the formed sheet, based on membrane approximation. The FEM formulation is tested in the sections of automotive inner panel and two-side draw-in. Not only the excellent agreement between measured and computed strains is obtained in the stretched section, but also the numerical stability of formulation is verified in the draw-in section.
본 논문에서는 케이블로 지지된 프리스트레스트 콘크리트(PC) 뼈대의 시공중의 각 단계를 고려하고 콘크리트와 PC 강재, 케이블 재료의 시간의존적 특성 및 재료의 비선형성과 케이블의 색 및 구조물의 처짐에 의한 기하학적 비선형성도 고려하는 해석방법을 제시했다. 구조물의 비선형거동을 해석하기 위한 운동방정식은 Updated Lagrangian 방식을 이용하여 유도하고 시간의존적인 거동올 해석하기 위해서 시간영역을 시간단계로 나누어 순차적으로 적분했다. 시공중의 각 단계를 표현하기 위해 계속적인 구조계의 변화를 고려했다. 본 논문에서 제시한 해석방법에 근거하여 컴퓨터 프로그램 CFRAME을 개발하고 예제들을 통하여 해석방법의 정당성을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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