최근의 배는 에너지절약을 도모하기 위하여 디이젤기관이 대구경 장행정 소수실린더 저속회전화 추세에 있기 때문에 기진력이 커지고 있다. 이와같은 결과로 추진축계에 과잉비틂진동응력이 작용하게 되어 선박운항에 지장을 줄 정도의 플로렐러축의 결손사고가 종종 발생하곤 한다. 현재까지의 추지축계에 대한 설계 및 비틂진동해석은 대부분 축계의 비틂기진력이 확정적이란 가정하에 수행되어 왔다. 이와 관련하여 축계 비틂기진력의 불규칙성의 영향을 고려한 확률적 비틂진동해석에 관한 연구가 이루워지고 있다. 본 연구에서는 기관기진력의 확률변수를 고려하여 추진축계의 강제 비틂진동의 확률적 해석에 대한 새로운 방법을 제시하였다. 확률적 해석에 응답면이론과 Monte Carlo 시뮤레이션 방법이 이용되었다. 본 해석방법의 타당성 여부를 확인하기 위하여 Nikolaidis 등이 사용한 시산대상선에 대한 일련의 수치계산을 수행하고, 그 결과를 Nikolaidis 등의 연구결과와 비교 검토하여 본 결과 비교적 잘 일치하고 있음을 미루어 보아 본 해석방법이 타당성이 확인되었다.
Free and forced vibration analysis of the global ship structure using the 3-dimensional finite element(FE) method requires not only the specialized knowledge such as ship structure interacted with fluid, damping and various excitations due to propulsion system but also time-consuming manual tasks in FE modeling, analysis and response evaluation. As a result, the quality of the vibration analysis highly depends on engineer's expertise and experience. In this study, a framework system to improve the efficiency of global ship vibration analysis is introduced. The system promising the utilization of MSC/Patran and MSC/Nastran consists of various modules to support data management, FE modeling of ship structure and loading, input deck generation for free and forced vibration analysis, data extraction and evaluation of analysis results, and databases for FE models of marine diesel engines and vibration criteria. The system may be useful for pursuing standardization of uncertain analysis factors as well as reducing time, cost and human dependency in ship vibration analysis.
Free and forced vibration analysis of the global ship structure using the 3-dimensional finite element(FE) method requires not only the specialized knowledge such as ship structure interacted with fluid, damping and various excitations due to propulsion system but also time-consuming manual tasks in FE modeling, analysis and response evaluation. As a result, the quality of the vibration analysis highly depends on engineer's expertise and experience. In this study, a framework system to improve the efficiency of global ship vibration analysis is introduced. The system promising the utilization of MSC/Patran and MSC/Nastran consists of various modules to support data management, FE modeling of ship structure and loading, input deck generation for free and forced vibration analysis, data extraction and evaluation of analysis results, and databases for FE models of marine diesel engines and vibration criteria. The system may be useful for pursuing standardization of uncertain analysis factors as well as reducing time, cost and human dependency in ship vibration analysis.
A simplified modeling approach of forced vibration for occupied car seats was demonstrated by using a mathematical model presented in previous paper. Nonlinear and linear equations of motions were rederived for forced vibration, and the transfer function was used to calculate the frequency response function. The experimental apparatus were set up and hydraulic shaker was used to obtain the system responses. Through the tests, mannequin's head had a lot of problems, and the responses with a head and without a head were measured. To explore the effects of linear dampings and friction moments at the joints, linear analyses were performed. New sets of linear spring and damping coefficients, and torsional dampings at the joints were calculated through parameter study to match up with experimental results. Good agreement between experimental and simulation frequency response estimates were obtained both in terms of locations of resonances and system deflection shapes at resonance, indicating that this is a feasible method of modeling seated occupants.
The powertrain is an important factor for the interior and exterior noise behavior of the vehicle Thus, the noise vibration and harshness(NVH) behavior of an engine is becoming a major target of the powertrain development. This paper describes the analyses with the aim to reduce the vibration and noise of an advanced inline 4-cylinder diesel engine block by use of CAE methods. The characteristics of an engine block as a main excitation source of car interior noise is studied. Particularly, The effect of balance shaft to reduce the 2nd order engine excitation force is calculated by forced vibration and radiated noise analysis. The engine exitation forces are obtained under real operating conditions. It is shown that the reduction of vibration and noise level by adapting blancing shaft is well predicted and rediated noise is directly related to the surface velocity of engine block.
In this paper, a tuned liquid1) mass damper(TLMD) was proposed and experimentally investigated on its control performance, which can control bi-axial responses of building structures by using only one device. The proposed TLMD controls the structural response in a specific one direction by using a liquid sloshing of TLCD. Also, the TLMD reduces the response of structures in the other orthogonal direction by behaving as a TMD that uses mass of the container itself and liquid within container of TLCD installed on linear motion guides. Force-vibration tests on a real-sized structure installed with the TLMD were performed to verify its independent behavior in two orthogonal directions. Test results showed that the responses of a structure were considerably reduced by using the proposed TLMD and its usefulness for structural control in two orthogonal directions.
Researches on the FRF-based substructuring method have been mainly focused on vibratory response analysis. Present study is concerned about the application of the method to the dynamic stress analysis of a compressor mounting bracket in a passenger car. This is performed by using reaction forces that can be obtained by the FRF-based substructuring method. The air-conditioner system, composed of a compressor, a bracket and a test jig, is analyzed by using the FRF-based substructuring method. The experimental and numerical FRFs are combined to calculate the system responses and reaction forces at the connection point. The dynamic reaction forces plugged into the bracket FE model to compute the compute the stresses of the bracket. Dynamic stresses by the present method are compared with those from FE model. The comparison shows possibility of practical usage of the method for the real problem.
일반적으로, 선박에 탑재되는 장비의 진동문제는 장비자체의 기진력에 의한 진동문제뿐만 아니라 외부기진력인 주기관과 추진기의 기진력이 장비하부 데크를 통하여 장비에 과도 진동을 유발하는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는, 선박에 탑재되는 장비 마운팅 시스템의 진동 성능을 평가할 수 있도록 고유진동해석, 전달율계산, 강제진동해석 등을 수행할 수 있는 프로그램을 개발하였고, 선내 주요기진원과 장비의 공진시 공진회피를 위한 마운트 설계 변경 프로그램과, 그리고 장비 마운트 하부데크의 진동에 의한 장비의 무게중심에서 속도응답이 최소가 되도록, 마운트 강성을 결정하는 최적화 프로그램을 개발하였다.
본 논문에서는 한 차량운반선에서 발생했던 진동문제와 그 해결과정에 대하여 연구하였다. 선박의 거주구를 포함한 선미부 전체가 프로펠러의 날개주파수와 공진하는 매우 규모가 큰 진동문제였다. 일반적으로 차량운반선은 구조적 특성때문에 진동에 취약한 것으로 알려져 있다. 본 선박은 일반차량운반선과는 달리 트레일러, 특수차량 및 비정형 대형화물을 위한 선박이기 때문에 거주구 하부 및 화물창 내부에 횡격벽과 기둥이 전혀 없는 구조적 특징을 갖고있다. 이외에 과도진동의 원인이라고 생각되는 여러가지 구조적인 문제점을 살펴보았고 향후의 방진설계를 위한 개선대책을 검토하였다. 실선계측을 통한 진동양상의 파악과 유한요소해석을 통해 예측된 여러 보강안들의 효과를 비교 검토한 후에 비교적 적은 보강재를 사용하여 진동레벨을 50-80% 감소시킨 성과를 얻었다. 아울러 강제진동응답, 구조보강의 효과 그리고 화물적재에 따른 진동특성의 변화에 대해 실선계측치와 유한 요소해석의 결과를 비교 검토하였다.
철도교량과 같이 주기적 가진에 의해 공진발생의 가능성이 높은 구조물에 있어서, 정확한 구조물의 동적특성치 파악은 설계단계 및 공용중 안정적인 응답을 확보하기 위해 필수적이다. 이 논문에서는 실축척 구조물을 대상으로 하는 강제 진동실험에서 일반적으로 사용할 수 있는 가진방법인 가진기 및 충격해머를 사용한 가진실험의 결과를 상호 비교하여 가진방법에 따른 고유진동수 추출결과의 차이 및 차이의 발생원인을 분석하고, 보다 정확한 구조물의 고유진동수를 산출하기 위한 보정방법을 제안하였다. 또한, 철도교량의 시공단계에 따라 궤도부설 전, 후에 진동실험을 수행하였으며, 궤도부설에 의한 고유진동수 변화를 관찰하였다. 가진방법에 따른 측정 고유진동수의 차이는 가진기의 경우 부가질량의 효과, 충격해머의 경우 동적응답 레벨에 따라 변화하는 지점강성효과에 기인하는 것으로 파악되었으며, 이에 대한 보정을 통해 보다 신뢰성 높은 고유진동수로 환산하는 것이 가능하였다. 궤도부설의 효과는 일반적으로 부가질량으로만 고려하여 궤도부설 전에 비해 고유진동수가 감소하는 것으로 예상되어 왔지만, 이 연구에서 수행한 실험의 결과로 질량추가의 효과에 상당하는 강성기여 효과도 있는 것으로 나타났으며, 강성증가율은 발생변위의 수준에 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 설계단계에서 완성계의 고유진동수 예측시 궤도의 발생변위수준을 고려하여 적절히 강성기여 효과를 고려하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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