• 한국해양공학회지
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• 제27권3호
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• pp.61-66
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• 2013

This paper presents the results of finite element simulations of elastic wave propagation in an underwater steel plate and the verification of a proposed method utilizing elastic wave-based damage detection. For the simulation and verification, we carried out the following procedures. First, three-dimensional finite element models were constructed using a general purpose finite element program. Second, two types of damages (mechanical defects and deteriorations) were applied to the underwater steel plate and three parameters (defect location, defect width, and depth) were considered to adjust the severity of the applied damages. Third, elastic waves were generated using the oblique incident method with a Gaussian tone burst, and the response signals were obtained at the receiving point for each defect or deterioration case. In addition, the received time domain signals were analyzed, particularly by measuring the magnitudes of the maximum amplitudes. Finally, the presence and severity of each type of damage were identified by the decreasing ratios of the maximum amplitudes. The results showed that the received signals for the models had the same global pattern with minor changes in the amplitudes and phases, and the decreasing ratio generally increased as the damage area increased. In addition, we found that the defect depth was more critical than the width in the decrease of the amplitude. This mainly occurred because the layout of the depth interfered with the elastic wave propagation in a more severe manner than the layout of the width. An inverse analysis showed that the proposed method is applicable for detecting mechanical defects and quantifying their severity.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6B호
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• pp.379-385
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• 2012

최근의 컴퓨터 연산 성능의 향상과 전산유체역학 분야의 이론적 발전은 완전한 Navier-Stokes 방정식을 이용한 파랑의 수치모의를 가능하게 하였다. 본 연구에서는 질량원천함수를 이용한 내부조파 기법을 레블셋 유한요소법과 결합하였다. 수치모형은 먼저 2차원 파랑 조파와 전파에 적용되었다. 다음에 같은 문제의 3차원 파랑 모의에 적용되었다. 컴퓨터 자원의 효율적 활용과 연산속도 향상을 위하여 3차원 문제에는 병렬 계산 알고리즘이 고안되어 적용되었다. 수치모의에 의한 계산 결과를 이론적인 값과 비교하였으며, 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제34권5호
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• pp.360-370
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• 2015

무한 길이를 가진 도파관 구조물에 유한 길이를 가진 구조물이 결합되어 있는 경우, 결합된 구조물의 응답을 수치해석으로 구하기 위해서는 파동 방법과 모드 방법을 함께 적용하여 해석하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 무한 길이 도파관구조물에 대해서는 파수유한요소법을, 유한 길이 구조물에 대해서는 유한요소법을 적용하여 결합 지점에서의 각 하부 구조물 임피던스 또는 모빌리티를 구하고 이를 연성하여 전체 구조물의 응답을 해석하는 방법에 대하여 다루었다. 해석 대상 구조물로는 내부에 사각 평판 구조물이 네 꼭지점에서 결합되어 있는 무한 길이 원통형 실린더를 선정하였으며, 네 결합지점이 강결합 또는 탄성마운트로 결합된 경우에 대하여 살펴보았다. 본 연구를 통해 임피던스 연성을 통한 파동 방법(파수유한요소법)과 모드 방법(유한요소법)의 결합이 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권3호
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• pp.159-166
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• 2003

본 연구에서는 천해 파랑 계산에 널리 사용되어지고 있는 확장형 완경사 방정식과 계산 효율은 같게 유지하면서 Laplace방정식을 직접 풀 수 있는 유한 요소 모형에 대해서 연구하였다. 기존의 확장형 완경사 방정식을 사용하는 경우와 같은 계산효율을 유지하기 위하여 파동장을 수심방향으로 1층인 유한요소로 나누고, 요소내의 포텐셜을 수면에 위치한 절점에 대한 포텐셜만으로 표시하도록 한 후, Galerkin 기법을 적용하여 수치모형을 구성하였다. 요소 내 수평방향에 대해서는 통상의 보간함수를 채택하였으며, 수심방향에 대해서는 진행파의 수심방향 거동인 함수를 사용하여 보간함수를 구성하였다. 모형의 개발은 우선 연직 2차원 문제를 대상으로 하였다. 개발된 모형의 검증을 위하여 연직 2차원에서의 파랑 반사 및 전달문제에 적용한 결과, 개발된 유한 요소 모형은 계산상의 효율면에서나 해의 정확도 면에서 기존의 확장형 완경사 방정식에 기초한 모형과 같은 수준을 보임을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권5호
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• pp.775-791
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• 2017

Surface wave techniques are widely used as non-invasive method for geotechnical site characterization. Field surface wave data are collected and analyzed using different processing techniques to generate the dispersion curves, which are further used to extract the shear wave velocity profile by inverse problem solution. Characteristics of a dispersion curve depend on the subsurface layering information of a vertically heterogeneous medium. Sometimes soft layer can be found between two stiff layers in the vertically heterogeneous media, and it can affect the wave propagation dramatically. Now most of the surface wave techniques use the fundamental mode Rayleigh wave propagation during the inversion, but this may not be the actual scenario when a soft layer is present in a vertically layered medium. This paper presents a detailed and comprehensive study using finite element method to examine the effect of soft layers which sometimes get trapped between two high velocity layers. Determination of the presence of a soft layer is quite important for proper mechanical characterization of a soil deposit. Present analysis shows that the thickness and position of the trapped soft layer highly influence the dispersion of Rayleigh waves while the higher modes also contribute in the resulting wave propagation.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.321-321
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• 2010

In this paper, we propose a novel type shaft-less ring type ultrasonic motor. A traveling wave rotary type ultrasonic motor is selected as a base model. The newly designed stator has two piezoelectric ceramic rings which are bonded in sandwich shape as traveling wave generator. So, we can expect to produce higher torque. The proposed model has the rotor structure that coupled with the stator provokes the pressure, this model do not install the separate plate any spring device. We used the finite element method to verify the operation principle and to compute the vibration mode of proposed model.

• 한국해양공학회지
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• 제18권3호
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• pp.13-19
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• 2004

The structural behavior of a worn tire, attached to carbon fiber steel pile by current and wave forces, has been investigated through the numerical method. The finite element model has been developed, by considering that the composite material of rubber and cord is orthotropic, the rubber is isotropic, and that all the material behaves as linear elastic. The pressure distribution by wave and current, around the worn tire, has been estimated through the adjustment for the concept of flow separation. Also, the structural behavior of the worn tire has been examined, by comparing the situation wherein the space between the pile is reinforced, and tire as elastic and isotropic material, with the one left empty. Through this comparison, it is determined that the space between pile and tire has to be filled with elastic and isotropic material, in order to avoid the failure by wave and current action.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.957-959
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• 2014

The wave analysis of cylinders combined rigidly with a finite plate to identify the effect of the plate on the wave propagation. This paper uses the mobility and impedance coupling method to combine a infinite-length cylinder with the plate, and obtains the coupling forces induced by the vibration of the structure. The waveguide finite element method is used to calculate the wave characteristics of the cylinder excited by the forces. From the results, the dispersion diagram can be obtained. It contains the characteristics induced by the vibration and length of the internal plate. It also shows the wave propagation of elastic waves sustained in the cylinder.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권4호
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• pp.224-231
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• 2003

본 논문에서는 부유식 방파제와 잠제의 단점을 보완하고 장점을 활용하기 위하여 부유식방파제와 잠제를 혼합한 혼합형 방파제에 의한 파랑 차단 성능을 2차원 유한요소법에 의해 검토하고 있다. 혼합형 방파제의 경우 부유식 방파제 또는 잠제를 단독으로 사용하였을 때 보다 우수한 파랑 차단 성능을 보였고, 단파 및 비교적 장파에서도 우수한 파랑 차단 성능을 보여 파랑의 일부 주기에 국한되지 않고 넓은 주기 영역에서의 파랑 차단 성능이 우수함이 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권6호
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• pp.761-776
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• 2018

Guided wave testing is a reliable and safe method for pipeline inspection. In general, guided wave testing employs a circumferential array of piezoelectric transducers to clamp on the pipe circumference. The sensitivity of the operation depends on many factors, including transducer distribution across the circumferential array. This paper presents the sensitivity analysis of transducer array for the circumferential characteristics of guided waves in a pipe using finite element modelling and experimental studies. Various cases are investigated for the outputs of guided waves in the numerical simulations, including the number of transducers per array, transducer excitation variability and variations in transducer spacing. The effect of the dimensions of simulated notches in the pipe is also investigated for different arrangements of the transducer array. The results from the finite element numerical simulations are then compared with the related experimental results. Results show that the numerical outputs agree well with the experimental data, and the guided wave mode T(0,1) presents high sensitivity to the notch size in the circumferential direction, but low sensitivity to the notch size in the axial direction.