• Title/Summary/Keyword: 경계조건

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Finite Element Analysis with Paraxial Boundary Condition (파진행 문제를 위한 Paraxial 경계조건의 유한요소해석)

  • Kim, Hee-Seok;Lee, Jong-She
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.20 no.3
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    • pp.303-309
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    • 2007
  • For the propagation of elastic waves in unbounded domains, absorbing boundary conditions at the fictitious numerical boundaries have been proposed. In this paper we focus on both first and second order paraxial boundary conditions(PBCs) in the framework of variational approximations which are based on paraxial approximations of the scalar and elastic wave equations. We propose a penalty function method for the treatment of PBCs and apply these into finite element analysis. The numerical verification of the efficiency is carried out through comparing PBCs with Lysmer-Kuhlemeyer's boundary conditions.

Suggestion on Reasonable Boundary Conditions for Modeling a Tunnel Shield by Displacement Control Method (변위 제어를 통한 터널 쉴드 모델링의 적정 경계조건 제안)

  • Kim, Jeong-Soo;Kim, Moon-Kym
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2011.04a
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    • pp.512-515
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    • 2011
  • 터널 해석은 주로 지표침하와 터널 라이닝 내 단면력 산정에 초점이 맞춰지며 이는 시공단계를 고려한 3차원 수치해석 모델을 이용해 결정할 수 있다. 수치해석 시 shield는 응력 제어, shell element로 모델링하는 방법 등으로 모사될 수 있다. 한편 변위 제어를 통한 쉴드 모사는 shield를 적절한 경계조건으로 처리함으로서, 다른 shield 모사 방법에 비해 모델링 작업을 간소화하고 해석의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 변위 제어에 의한 shield 모사를 위한 적정 경계조건을 제안한다. 이를 위해 시공단계가 고려된 유한요소해석을 사용하여, 쉴드 및 굴착면에서의 경계조건 변화와 이에 따른 지표침하 관측 수행하였다. 제안된 shield 변위 제어로부터 얻어진 해석결과를 이론적인 해와 비교함으로서, 제시된 shield 모델링 방법의 적정성과 지반 거동 변화를 평가하고자 한다. 해석 결과는 지반 모델의 지표침하를 기준으로 관찰되었으며, 변위제어에 의한 결과와 요소에 의한 모델링 결과가 유사하게 얻어짐을 보여준다. 또한 변위제어의 쉴드 모사에서 회전 구속보다 변위 구속 조건에 지배적으로 영향을 받음을 확인하였다.

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DOUBLE FOURIER SINE SERIES METHOD FOR CALCULATING THE FREE VIBRATION OF A PLATE WITH INTERIOR INELASTIC (경사진 내부 직선상에서 변위가 구속된 평판에 대한 이중푸리에 사인시리즈 방법의 자유진동해석)

  • 윤종욱;이장무;김윤영
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1994.04a
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    • pp.128-133
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    • 1994
  • 본 논문에서는 이중 푸리에 사인시리즈를 통한 해석법으로 경계조건과 내부 구속조건을 라그랑지 상수들과 스토크 변환법으로 해결하는 방법이며 내부에 변위가 구속되는 평판의 경우에 대하여 FEM 프로그램인 NASTRAN과 본 방법으로 계산한 결과를 고찰하였으며 S-S-S-S의 경계조건에 내부구속조건이 있는 경우 FEM 계산값과 거의 일치하며 F-C-F-F 경우는 5차 모우드에서 최대 3% 정도의 오차를 보이고 있다. 그리고 그 밖의 다른 경계조건의 경우에도 진동해석시 적용이 가능하다. 위의 해석 결과들을 통해 여러 경계조건을 갖는 평판에 내부 구속조건을 갖는 경우 진동해석시 타당한 접근 방법이라 할 수 있다. 앞으로 본 방법을 이용하여 보강판에 여러 경계조건이 구속되어 있는 경우 진동해석에도 이용되어질 수 있다.

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The bounds for the elasticity tensor components of cortical bone (치밀골의 탄성 텐서 요소 경계)

  • Yoon, Won-Sok;Yoon, Young-June
    • The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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    • v.5 no.1
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    • pp.52-59
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    • 2012
  • The bone material is a composite material consisted of collagen and mineral crystals. Also it shows transversely isotropic symmetry. So far none has shown that the components of the elasticity tensor satisfy the Voigt and Reuss bounds. To determine the effective elastic constant of bone material, the Voigt and Reuss bounds are employed and we show that the components of the elasticity tensor satisfy the Voigt and Reuss bounds. Mathematically this bounds are satisfied on two conditions only out of four conditions.

Application and Improvement of Complex Frequency Shifted Perfectly Matched Layers for Elastic Wave Modeling in the Frequency-domain (주파수영역 탄성파모델링에 대한 CFS-PML경계조건의 적용 및 개선)

  • Son, Min-Kyung;Cho, Chang-Soo
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.15 no.3
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    • pp.121-128
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    • 2012
  • Absorbing boundary conditions are used to mitigate undesired reflections that can arise at the model's truncation boundaries. We apply a complex frequency shifted perfectly matched layer (CFS-PML) to elastic wave modeling in the frequency domain. Modeling results show that the performance of our implementation is superior to other absorbing boundaries. We consider the coefficients of CFS-PML to be optimal when the kinetic energy becomes to the minimum, and propose the modified CFS-PML that has the CFS-PML coefficient ${\alpha}_{max}$ defined as a function of frequency. Results with CFS-PML and modified CFS-PML are significantly improved compared with those of the classical PML technique suffering from large spurious reflections at grazing incidence.

A Study on the Cartesian Boundary Condition of curved Walls in Computational Aeroacoustics Scheme (전산공력음향학에서 직교좌표를 이용한 곡면에서의 경계조건에 대한 고찰)

  • Bin Jonghoon;Cheong Cheolung;Lee Soogab
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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    • spring
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    • pp.299-302
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    • 2000
  • 본 연구에서는 원형실린더에 의한 음향파의 산란현상을 전산공력음향학 기법을 이용하여 계산하였다. 특히 전산공력음항학에서 정확도를 위해 요구되는 좌표의 직교성을 유지하기 위해서 그에 대한 적절한 관계식을 유도하였으며 정확성의 검증을 위해서 수치적인 해를 이론적인 해와 비교, 분석하였다. 공간차분법으로는 Taylor 전개를 통하여 차 정확도를 가진 차분법을 바탕으로 주파수 공간에서 최적화 된 DRP(Dispersion Relation Preserving) 기법을 사용하였으며, 시간차분법으로는 Adams-Bashford 방법을 기준으로 최적화된 4단계 외재적(explicit) 적분방법을 사용하였다 벽면 경계조건으로는 가상점 개념을 이용한 경계조건을 사용하였으며 원방 경계조건으로서는 선형화 된 Euler 방정식의 점근해(Asymptotic Solution)을 이용한 방사경계조건(Radiation Boundary Condition)을 사용하였다.

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Vibration Analysis of Special Orthotropic Plate with Non-uniform Cross-Section and with Arbitrary Boundary Condition (변단면과 경계조건에 따른 특별직교이방성판의 진동해석)

  • 김덕현;원치문;이정호;홍창우
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.4
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    • pp.563-571
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    • 1999
  • 변단 면과 다양한 경계조건을 갖는 보와 타워구조물의 제1모드에서의 고유진동수를 구하는 정확한 해는 1974년에 Kim에 의해 발표되었다. 최근 이 방법은 복합재료 적층 판을 포함하는 2차원 문제의 제 1모드 진동해석에 확장되었으며, 다양한 경계조건과 불규칙 단면을 갖는 판에 매우 효과적이다. 이 논문에서는 변단 면과 경계조건에 따른 특별직교 이방성 판에 대한, Kim에 의해 개발된 간편한 진동해석 방법의 응용결과가 주어진다. 또한 집중하중들에 대한 영향이 연구되었다.

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Boundary conditions for Time-Domain Finite-Difference Elastic Wave Modeling in Anisotropic Media (이방성을 고려한 시간영역 유한차분법 탄성파 모델링에서의 경계조건)

  • Lee, Ho-Yong;Min, Dong-Joo;Kwoon, Byung-Doo;Lim, Seung-Chul;Yoo, Hai-Soo
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.11 no.2
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    • pp.153-160
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    • 2008
  • Seismic modeling is used to simulate wave propagation in the earth. Although the earth's subsurface is usually semi-infinite, we cannot handle the semi-infinite model in seismic modeling because of limited computational resources. For this reason, we usually assume a finite-sized model in seismic modeling. In that case, we need to eliminate the edge reflections arising from the artificial boundaries introducing a proper boundary condition. In this study, we changed three kinds of boundary conditions (sponge boundary condition, Clayton and Engquist's absorbing boundary condition, and Higdon's transparent boundary condition) so that they can be applied in elastic wave modeling for anisotropic media. We then apply them to several models whose Poisson's ratios are different. Clayton and Engquist's absorbing boundary condition is unstable in both isotropic and anisotropic media, when Poisson's ratio is large. This indicates that the absorbing boundary condition can be applied in anisotropic media restrictively. Although the sponge boundary condition yields good results for both isotropic and anisotropic media, it requires too much computational memory and time. On the other hand, Higdon's transparent boundary condition is not only inexpensive, but also reduce reflections over a wide range of incident angles. We think that Higdon's transparent boundary condition can be a method of choice for anisotropic media, where Poisson's ratio is large.

Comparison of Free-Surface Boundary Conditions for Computing Wave Resistance (조파저항 계산을 위한 자유표면 조건의 비교)

  • Suak-Ho Van;Seung-Joon Lee
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.30 no.2
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    • pp.54-65
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    • 1993
  • In computing the wave resistance numerically, satisfying the boundary condition(BC) on the body surface is not so difficult, and then what form of the BC on the free surface(FS) be used is a crucial question. To shed some light on this, we examine the various BC's on the FS, namely, the Poisson's[1], the Ogilvie's[2] and the Dawson's[3] BC, using the same panel method for submerged bodies in two-dimension. We also show the performance of the Poisson's BC for a submerged sphere and the Wigley hull. It seems that we are still in need of a theory which gives a BC on the FS more accurate than those tested, and more practically applicable than the exact nonlinear BC.

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A Study on Diffusion Approximations to Neutron Transport Boundary Conditions (중성자 수송경계조건의 확산근사에 대한 연구)

  • Noh, Taewan
    • Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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    • v.16 no.2
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    • pp.203-209
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    • 2018
  • To correctly predict the neutron behavior based on diffusion calculations, it is necessary to adopt well-specified boundary conditions using suitable diffusion approximations to transport boundary conditions. Boundary conditions such as the zero net-current, the Marshak, the Mark, the zero scalar flux, and the Albedo condition have been used extensively in diffusion theory to approximate the reflective and vacuum conditions in transport theory. In this paper, we derive and analyze these conditions to prove their mathematical validity and to understand their physical implications, as well as their relationships with one another. To show the validity of these diffusion boundary conditions, we solve a sample problem. The results show that solutions of the diffusion equation with these well-formulated boundary conditions are very close to the solution of the transport equation with transport boundary conditions.