This work utilizes the commercial finite element software ABAQUS to investigate the factors influencing the mechanical behavior of tantalum carbide (TaC)-based/graphite fibrous monolithic ceramics (FMCs), such as core/shell volume ratio and fiber orientation. The good compliance between experimental and simulated results demonstrates the suitability of the finite element software ABAQUS for exploring mechanical properties in FMCs. According to the results, it was observed that the bending strength of TaC-based/graphite FMC decreased with the change in fiber orientation from 0° to 90°. The displacement amount in the core/shell volume ratio of 75/25 ( C75S25) sample with a fiber orientation of 90° was maximum (with a value of 0.0524 mm), indicating that crack propagation occurred later. Therefore, the sample exhibited better resistance to failure. Generally, C75S25 specimens started to crack later than the core/shell volume ratio of 65/35 ( C65S35) in both fiber orientations and released more energy during crack initiation. Additionally, when the 0°-fiber-oriented specimen failed, more energy was released than the [90°] sample with the same core/shell volume ratio.

본 연구에서는 평활화 유한요소법(Smoothed finite element method)을 도입한 위상분야법(Phase-field method)에 대해 소개하고자 한다. 위상분야법은 최근 균열 개시 및 전파 해석에 많이 사용되는 기법으로 균열 표면을 추적하기 위한 추가적인 처리기법이 필요하 지 않는 특징이 있다. 위상분야법에서 복잡한 균열 전파를 포착하기 위해 높은 정확도의 변형률 에너지를 평활화 유한요소법을 도입 하여 계산하였다. 평활화 유한요소법은 유한요소를 하위 셀로 나누고 각각의 하위 셀을 평활화 영역으로 재조립하여 변형률 에너지 를 계산하게 된다. 또한 해석 시간 단축을 위하여 쿼드트리 요소망을 제안한 기법에 사용하였다. 수치 예제를 통하여 제안한 기법을 참 조해 및 유한요소법과 비교하여 검증하였다.

최근에 요소망의 재구성이 불필요하고 균열의 가시화에 강점을 가지는 확장유한요소법(XFEM)을 이용한 균열 해석이 많이 연구되고 있지만 주로 단일재료로 이루어진 부재의 해석에 집중되어 있다. 본 논문에서는 복합재료 부재인 철근콘크리트보의 다중균열 해석에 확장유한요소법을 적용하며 그 적용성과 타당성을 살펴보았다. 확장유한요소해석 기능이 탑재된 상용해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 균열해석을 수행하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 확장유한요소법에서 인접요소에 동시에 균열이 발생할 경우 균열의 불연속성이 나타나지 않은 부가자유도 잠김 현상을 발견하였고 이에 대한 원인과 그 해결방안을 제시하였다. 또한 실험결과와 유사한 다중균열 발생을 위한 모델링 기법도 제시하였다. 확장유한요소법을 이용한 해석결과는 실험결과와 유사한 균열 양상 및 균열 간격을 보여 주었으며 하중-변위 관계에 있어서도 실험에 근접한 결과를 보여 주었다.

To fabricate a precise micro metal mold, the electrochemical etching process has been researched. We investigated the electrochemical etching process numerically and experimentally to determine the etching tendency of the process, focusing on the current density, which is a major parameter of the process. The finite element method, a kind of numerical analysis, was used to determine the current density distribution on the workpiece. Stainless steel(SS304) substrate with various sized square and circular array patterns as an anode and copper(Cu) plate as a cathode were used for the electrochemical experiments. A mixture of H2SO4, H3PO4, and DIW was used as an electrolyte. In this paper, comparison of the results from the experiment and the numerical simulation is presented, including the current density distribution and line profile from the simulation, and the etching profile and surface morphology from the experiment. Etching profile and surface morphology were characterized using a 3D-profiler and FE-SEM measurement. From a comparison of the data, it was confirmed that the current density distribution and the line profile of the simulation were similar to the surface morphology and the etching profile of the experiment, respectively. The current density is more concentrated at the vertex of the square pattern and circumference of the circular pattern. And, the depth of the etched area is proportional to the current density.

본 논문에서는 지진하중하의 대형구조물의 시뮬레이션을 위해 실험과 해석을 병합한 분산공유 하이브리드 해석 및 실험소프트웨어 framework를 개발하였다. 제안된 소프트웨어 framework은 별도의 동적 그리고 정적 해석을 위한 프로그램의 개발이 필요 없기 때문에 일반 범용 유한요소해석 프로그램을 개발된 해석 및 실험 제어 프로그램과 interface API를 이용하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서 개발된 소프트웨어 framework은 독자적 기능을 가진 module로 구성이 되어 있을 뿐만 아니라 개체지향형 프로그램 개념을 바탕으로 개발되었다. 예제를 통하여 개발된 시스템의 기능과 분산공유하이브리드 해석 및 실험에서의 유용성을 증명하였다.

본 논문에서는 응력파 전파를 수치모의할 때 발생하는 수치적인 분산효과를 제거하기 위해 파동방정식에 기초한 일차원 유한요소모형을 이용하여 수치분산오차의 특성을 분석하고 분산오차를 제어할 수 있는 방법을 제안하였다. 질량행렬을 그대로 사용하는 경우와 집중질량행렬을 사용하는 경우에 대한 수치분산오차를 분석하였다. 개발된 분산제어기법은 공간미분항의 시간단계 가중치 및 질량집중도를 조정하는 음해법과 인위적인 분산항을 추가하는 양해법의 두가지 방법이다. 제안된 분산보정기법을 이용하여 계산한 수치해와 파동방정식의 해석해를 비교한 결과 본 연구에서 제안한 분산보정기법의 타당성을 확인하였다.

본 연구는 등방탄성체에 고속충격하중이 작용하는 경우에 대한 유한요소해석에 관한 것으로 대상구조는 여러 가지 모양의 2차원 평면구조를 택하였다. Galerkin 방법을 이용하여 유한요소 정식화하였으며 직접시간적분법에 의해 수치해를 구하였다. 본 해석에서는 균열이 없는 평판으로 수치해와 이론해를 비교하여 수치해의 신뢰성을 확인하였으며, 0°, 30°, 45°경사 균열이 없는 평판에 적용한 3가지 예를 분석하였다. 수치해석 결과는 이론해의 결과와 상호 잘 일치하였다.

예인줄을 여러 개의 유한요소로 분할 한 뒤 각 요소들에 Newton의 운동 제 2법칙을 적용하고 각각에 작용하는 외력은 성분별로 장력, 항력, Coriolis 힘, 중력, 부력, 입수 충격력 등으로 구분하여 예선과 부선을 연결하는 예인줄의 동역학 모델을 정립하였다. 일반적으로 예인줄 요소의 병진 운동만을 고려하는 이전의 연구들과는 달리 본 논문에서는 예인줄 요소의 운동을 횡동요를 제외한 5자유도로 확장하고 외력 고려가 용이한 물체고정좌표계에서 기술하였다. 예인줄 요소들 간에는 연결점에서 인장만 되는 스프링과 감쇠기로 연결하고, 스프링의 강성계수는 실제 적용되는 예인줄의 강성계수와 등가가 되도록 설정하였다. 정립된 예인줄 모델의 검증을 위하여 예인줄의 공기중 및 수면 바로 위에서의 자유낙하, 예인선의 가속운동, 예인선의 조화운동 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 예인선, 부선, 예인줄 요소들의 운동 시계열 값들은 실제 예상치와 유사한 경향을 보이는 것을 확인하였다.

The aim of this study is to develop the water quality simulation model (BAYQUAL) that deal with the physical, chemical and biological aspects of fate/behavior of pollutants in the bay. BAYQUAL is a two dimensional, time-variable finite element water quality model based on the flow simulation model in bay(BAYFLOW). The algorithm is composed of a hydrodynamic module which solves the equations of motion and continuity, a pollutant dispersion module which solves the dispersion-advection equation. The applicability and feasibility of the model are discussed by applications of the model to the Kwangyang bay of south coastal waters of Korea. Based on the field data, the BAYQUAL model was calibrated and verified. The results were in good agreement with measured value within relative error of 14% for COD, T-N, T-P. Numerical simulations of velocity components and tide amplitude(M2) were agreed closely with the actual data.