In the present work, an explicit finite element analysis technique is introduced to analyze the thermal stress fields present in the additive manufacturing process. To this purpose, a finite element matrix formulation is derived from the equations of motion and continuity. The developed code, NET3D, is then applied to various sample problems including thermal stress development. The application of heat to an inclusion from an external source establishes an initial temperature from which heat flows to the surrounding body in the sample problems. The development of thermal stress due to the mismatch between the thermal strains is analyzed. As mass scaling can be used to shorten the computation time of explicit analysis, a mass scaling of 108 is employed here, which yields almost identical results to the quasi-static results.

이 논문에서는 스펙트럴 요소법과 외연적 시간적분법을 이용해 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치해석 기법을 제시한다. 2차원 영역에서의 탄성파 해석을 위해 해석영역을 유한 영역으로 한정하고 파동이 반사되지 않도록 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly matched layer(PML)를 도입하였다. PML이 포함된 시간영역 파동방정식의 유한요소해법을 위해 스펙트럴 요소법을 적용하였고 Legendre- Gauss-Lobatto 수치적분법을 사용하여 질량행렬을 대각화하였다. 2차 미분방정식 시스템의 파동방정식을 1차 미분방정식 시스템으로 변환하였고 병렬화를 통한 탄성파 해석 성능의 최적화를 위해 외연적 시간적분법인 4차 Runge-Kutta 방법을 이용해 해석영역에서의 변위응답을 계산하였다. 2차원 해석영역에서 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치예제를 통해 제시한 외연적 스펙트럴 요소법의 정확성을 검증하였고 PML로 인한 반사파의 감쇠효과를 확인하였다. 외연적 시간적분법을 통한 탄성파 해석 기법은 3차원 영역과 같은 대규모 문제에서의 탄성파 수치해석을 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

Dynamic application lower mode response is of interest, however the higher modes of spatially discretized equations generally do not represent the real behavior. Some implicit algorithms, therefore, are introduced to filter out the high-frequency modes. The objective of this study is to introduce the P-method and PC α-method to compare that with dissipation method and Newmark method through the stability analysis and numerical example. PC α-method gives more accuracy than other methods because it based on the α-method inherits the superior properties of the implicit α -method. In finite element analysis, the PC α-method is more useful than other methods because it is the explicit scheme and it achieve the second order accuracy and numerical damping simultaneously.

외연적 유한요소법은 벡터처리에 적합한 구조를 가지고 있어 벡터컴퓨터를 이용하면 기존의 스칼라 컴퓨터에서보다 휠씬 빠르게 해석을 수행할 수 있다. 본 논문에서는 memory-to-memory방식의 벡터컴퓨터에서의 외연적 유한요소법의 효율적인 벡터화 방법을 제시하였다. 먼저 벡터컴퓨터의 구조적 특성과 무관하게 적용될 수 있는 일반적인 벡터화 기법을 고찰한 후 memory-to-memory방식의 벡터컴퓨터에 적합한 벡터화 기법을 개발하였다. 개발된 벡터화 기법의 유용성을 확인하기 위해 외연적 유한요소 프로그램인 DYNA3D를 memory-to-memory방식의 벡터컴퓨터인 HDS AS/XL V50에 이식한 결과 스칼라에 비해 2.4배 이상의 성능 향상을 얻을 수 있었다.