• Title, Summary, Keyword: 유한 요소법

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유한요소법과 기초공학

  • 김용석
    • Computational Structural Engineering
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    • v.4 no.2
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    • pp.5-8
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    • 1991
  • 유한요소법의 도입과 Computer 산업의 발전으로 그동안 정확한 이론적 해석에만 의존하던 많은 구조해석 문제들이 유한요소법을 이용하여 근사해를 구할 수 있게 되었다. 그러나 유한요소법 S/W에 대한 정확한 이해와 구조에 대한 개념을 정확히 이해하지 못한채 범용 유한요소법 S/W를 이용함으로써 구조분야에 오랜 경험을 가진 사람들 마저도 자신도 모르는 사이에 종종 오류를 범하는 사례를 볼 수 있기 때문에 유한요소법 S/W 이용에 유의해야 한다. 유한요소법의 발전은 그동안 구조해석상 많은 어려움을 겪고 있던 기초공학 분야에도 많은 도움을 주어 요즘 이 분야에서의 유한요소법 이용이 날로 가속화되고 있다. 이런 시점에서 기초공학 분야에 필요한 유한요소법의 기본적인 개념을 소개하고자 한다.

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Computation of Stress Intensity Factors using Generalized Finite Element Method (일반유한유소법을 이용한 응력확대계수 계산)

  • Hong, Won-Tak;Lee, Phill-Seung
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.52-55
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    • 2010
  • 본 논문에서는 일반유한요소법(Generalized Finite Element Method)를 이용하여 응력확대계수를 계산하는 방법을 소개한다. 기존의 유한요소법을 사용하여 응력확대계수를 계산하기위해서는 J-integral 방법 등을 이용한 후처리 과정이 필수적으로 요구된다. 뿐만 아니라 균열선단 근방에서의 응력을 기술하기 위해서는 세밀한 요소망(mesh)이 요구된다. 후처리 과정과 균열선단 근방에서의 요소망은 수치적 오류를 발생시키고 이는 정확한 응력확대계수를 얻는데 어려움을 준다. 일반유한요소법은 근사함수를 요소망의 영향 없이 추가해서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 활용성 측면에서 기존의 유한요소법보다 복잡하여 실용성이 떨어진다. 본 논문에서는 일반유한요소법의 장점을 충분히 살려 균열선단근방에서는 응력을 모델링하여 근사함수로 사용하고 균열선단에서 거리가 먼 곳은 기존의 유한요소를 써서 계산을 하였다. 특별한 후처리 과정(Post processing) 없이 비교적 정확한 응력확대계수를 손쉽게 얻을 수 있다. 일반유한요소법을 이용한 제시된 방법론이 타당함을 수치 예제를 통하여 확인하였다.

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전계해석을 위한 유한 요소법의 활용

  • 정상진
    • 전기의세계
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    • v.36 no.10
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    • pp.713-721
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    • 1987
  • 본고에서는 유한요소법(FEM:Finite Element Method)을 활용하여 이방법의 장점인 복수법, 시변전계 및 직류이온장의 해석기법을 소개하고 그약점인 개방된 영역의 전계해석을 위한 경계이완법의 설명과 계산예, 그리고 유한요소법에 의한 전계계산법의 문제점과 향후전망을 언급코자 한다.

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전산유체역학과 유한요소법

  • 손정락
    • Journal of the KSME
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    • v.29 no.4
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    • pp.403-413
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    • 1989
  • 유한요소법의 전산유체 역학분야에 대한 응용현황을 계산방법과 적용례를 중심으로 정리하였다. 유한요소법의 가장 큰 장점은 복잡한 유동영역을 해석하기 위한 불규칙 요소망(unstructured mesh)의 사용이라 볼 수 있으며 적응적 요소망을 이용하여 계산의 정확도를 높일 수 있는 것 또한 강점이라 할 수 있다. 다만 불규칙 요소망 사용으로 인해 수반되는 대수 방정식 계산시간 및 기억용량의 증가는 conjugate gradient 방법 등을 이용하여 반드시 해결되어야만 한다. 지금 까지 유한요소법을 이용한 계산방법을 개발해 오는 과정을 보면 유한차분법에서 오래 전에 개 발된 방법들을 도입한 경우가 많았으며 특히 난류 및 개발된 경우가 많으며 대부분의 경우 이 들을 그대로 도입, 이용하였다. 반대로 최근에 항공기 동체설계 분야를 중심으로 복잡한 형태의 유동영역을 해석이 요구되는 경우 유한차분법, 특히 유한체적법(finite volume method)에 삼각형 유한요소를 이용한 불규칙 요소망을 도입하여 성공적으로 이용하고 있다. 따라서 전산유체 역 학의 발전을 위하여 두 분야의 유기적인 협조가 필요하며 결과적으로 전산유체 역학기법이 완 전히 기계설계의 한 분야로 정립될 수 있도록 많은 노력이 필요하다고 본다.

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뼈대구조물의 최적설계

  • 류연선
    • Computational Structural Engineering
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    • v.7 no.3
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    • pp.37-40
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    • 1994
  • 현재까지 구조해석에는 유한요소법이 가장 널리 사용되고 있으므로, 이 글에서도 유한요소법이 사용됨을 전제로 모든 과정을 논의한다. 유한요소라이브러리에서 뼈대구조물에 가장 적합한 것은 보요소(beam element)라 할 수 있다. 따라서 여기에서는 보요소를 주로 이용하는 유한요소법에 근거를 두고 뼈대구조물의 최적화 설계과정을 기술하기로 한다.

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A Study on the Applicability of Numerical Analysis for the SASW Method (SASW 기법에 대한 수치해석 적용성 연구)

  • 김동수;윤종구;이병식;박형춘
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.17 no.1
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    • pp.67-76
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    • 2001
  • 현장지반의 최대전단탄성계수를 신속하고 합리적으로 구할 수 있는 표면파기법에 대해 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션 할 경우 적용할 수 있는 효율적인 해석조건에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구결과 파의 전파형상을 효율적으로 묘사하기 위하여는 관심 있는 최소 파장에 대한 유한요소 크기의 비가 매우 중요한 요소임을 확인하였고, 데이터의 측정시간간격도 중요한 요소임을 확인하였다. 또한, 유한요소해석을 이용하여 얻은 반무한체 시스템과 2층 시스템의 분산곡선과 이론적 분산곡선이 비교적 잘 일치함을 볼 수 있었다. 따라서, 유한요소해석을 적절히 적용하는 경우에 표면파기법을 효과적으로 시뮬레이션 할 수 없음을 확인하였다. 현장지반의 최대전단탄성계수를 신속하고 합리적으로 구할 수 있는 표면파기법에 대해 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션 할 경우 적용할 수 있는 효율적인 해석조건에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구결과 파의 전파형상을 효율적으로 묘사하기 위하여는 관심 있는 최소 파장에 대한 유한요소 크기의 비가 매우 중요한 요소임을 확인하였고, 데이터의 측정시간간격도 중요한 요소임을 확인하였다. 또한, 유한요소해석을 이용하여 얻은 반무한체 시스템과 2층 시스템의 분산곡선과 이론적 분산곡선이 비교적 잘 일치함을 볼 수 있었다. 따라서, 유한요소해석을 적절히 적용하는 경우에 표면파기법을 효과적으로 시뮬레이션 할 수 없음을 확인하였다.

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Development of Mesh Generator for 2D Hydraulic Analysis(Ⅴ) (2차원 수리해석을 위한 범용 Mesh Generator의 개발(Ⅴ))

  • Kim, Eu-Gene;Lee, Seung-Hyun;Oh, Chung-Whan;Kim, Hong-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.815-821
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    • 2009
  • 하천의 2차원 흐름 및 하상변동, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있으며, 국내의 경우 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 널리 사용되고 있다. 하천을 유한 요소화 하는 전처리 과정은 전체 해석 과정을 자동화 하는데 있어 필수적인 요소이며, 주로 삼각 요소망 또는 사각 요소망을 이용하여 해석을 수행하게 된다. 삼각 요소망의 경우 상대적으로 자동화하기 쉬운 반면 사각 요소망의 생성은 절점 생성 자체가 삼각 요소망 보다 더 많은 기하학적 제한 요소를 가지고 있기 때문에 상대적으로 완성도 높은 알고리즘을 구현하기가 어렵다 할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2차원 상에서 사각 요소망(quadrilateral elements)을 생성할 수 있는 Paving method를 중심으로 한 요소망 생성 알고리즘에 대해 고찰하고, 국내 최초의 범용 수치해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용하였다. Paving method는 1990년에 Blacker and Stephenson에 의해 제안되었으며, Sandia National Laboratories에 의해 완성되었다. Paving Method는 advancing front style의 요소망을 생성하게 되고, 바깥쪽에서 안쪽으로 element layer를 생성하면서 채워나간다. 본 연구에서는 기존의 요소망 생성 프로세스에서 element 삽입 전의 검증 기능을 강화한 새로운 버전의 paving method를 적용하엿다.

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유한 요소법을 위한 메쉬의 자동생성

  • 박준영
    • Journal of the KSME
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    • v.32 no.2
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    • pp.194-200
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    • 1992
  • 이 글에서는 가장 작은 각도의 하한값을 보장하는 이 차원에서의 메쉬 생성 알고리즘이 개발되 었다. 지금까지 유한 요소법에서는 어떠한 알고리즘도 메쉬질의 정도를 보장할 수 없었기 때문에 고르기 과정이 항상 필요하였다. 이 알고리즘은 또한 적은 메쉬생성(adaptive mesh generation) 에도 쓰일 수 있는데, 이러한 메쉬 생성법에서는 초기 메쉬를 생성한 다음 유한 요소법의 오차를 줄이기 위해 노우드를 하나씩 첨가하거나 제거한다. 따라서 여기서 소개된 알고리즘은 메쉬의 밀도를 조절하는데에도 사용된다.

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Finite Element Method for Evaluation of Wave Forces (파랑하중의 산정을 위한 유한요소법)

  • 박우선
    • Computational Structural Engineering
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    • v.3 no.2
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    • pp.9-12
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    • 1990
  • 유한요소법은 구조물의 변위 또는 응력 등을 해석하기 위한 구조해석 분야에서 뿐만 아니라, 유체역학, 열역학 및 전자기학 등 각종 공학문제의 수학적 모형에 대하여 구해진 미분방정식을 푸는 기법으로 널리 사용되고 있다. 특히, 컴퓨터 기술의 급속한 발달로 인한 유한요소법의 적용범위는 더욱 확장되고 있다. 본 고는 유한요소법이 타 공학문제, 특히 유체에 관련된 문제에서 어떻게 이용되고 있는가를 소개하려 한다. 구체적으로, 해양구조물의 설계에 있어서 선결되어야 할 주요사항인 파랑하중 산정문제를 예로 들어, 유한요소법을 이용한 이의 수식화과정을 간략히 설명하였다.

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Analysis of Vibration of a Simple Plate In a Medium-to-High Frequency Range With Power Flow Finite Element Method (파워흐름유한요소법에 의한 중고주파수 영역에서 단순 평판의 진동 해석)

  • Seo, Seong-Hoon;Hong, Suk-Yoon;Kil, Hyun-Gwon;Huh, Young
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.16 no.2
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    • pp.125-131
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    • 2003
  • In this paper Power Flow Finite Element Method(PFFEM) has been implemented to analyze the vibration of a plate in mid and high frequency ranges. In order to solve the vibration energy governing equation in Power Flow Analysis(PFA), The Finite Element Method(FEM) was used as a numerical tool. It allowed one to predict the distribution of displacement and Intensity in the plate vibrating at mid and high frequencies. The results were compared with the analytical solutions and the approximate FEM solutions. The comparison showed that PFFEM can be an effective tool to analyze the structural vibration in mid and high frequency ranges.