• 전산구조공학
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• 제9권1호
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• pp.133-139
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• 1996

이 논문은 원호형 곡선보의 면외 자유진동에 관한 연구이다. 곡선보 요소의 동적 평형방정식에 Timoshenko 이론을 적용하여 원호형 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 고유진동수를 산출할 수 있는 개략해법 중 하나인 수치해석기법을 개발하였다. 수치해석기법에서 미분방정식의 수치적분은 Runge-Kutta method를 이용하였고, 고유진동수의 결정은 Regular-Falsi method를 이용하였다. 실제 수치해석예에서는 회전-회전보, 고정-고정보에 대하여 시행하고 고유진동수에 미치는 무차원 변수들의 영향을 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.401-410
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• 2008

보의 고유진동수는 진동해석 뿐만 아니라 구조물의 동적특성을 파악하는데 중요한 역할을 한다 보의 단면이 불연속적으로 변하는 계단형 보의 고유진동수 해석은 복잡하다. 이런 계단형 보의 진동해석은 Rayleigh-Ritz법, FEM 등과 같은 근사해석법이 흔히 사용되는데 이들 해석의 정확성은 분할요소의 수, 계산의 반복수, 가정처짐곡선의 형상에 따라 좌우된다. 본 연구에서는 계단형 외팔보의 등가보 변환 방법을 이용한 기본고유진동수의 근사해석방법을 제시하고자 하였으며 여러 예제에 대하여 제안방법과 유한요소해석 결과를 비교하여 그 적용성과 신뢰성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.469-479
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• 2001

본 연구에서는 다층 층간분리된 적층보의 자유진동해석을 수행하였다. 적층보에 존재하는 다층 층간분리가 고유진동수에 미치는 영향을 고찰하기 위해 층간분리단에서의 연속조건을 유도하고, 층간분리된 각각의 분할보의 경계에서 유도된 연속조건을 이용하여 진동수 방정식을 유도하였다. 이론해석결과의 검증을 위해 범용 프로그램을 이용한 유한요소해석을 수행하였으며, 서로 잘 부합됨을 보였다. 고유진동수 변화는 다층 층간분리의 크기와 위치 및 형태에 따라 변하였다. 얻어진 결과로부터 다층 층간분리가 적층보의 동적특성에 미치는 민감도와 층간분리의 위치와 크기를 탐지하는데 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 26 Nov. 1993
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• pp.163-168
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• 1993

현대 산업사회에서 발전소는 중요한 시설물이다. 특히 원자력발전소는 지진 과 같은 천재지변시 매우 위험하기 때문에 내진설계가 필수적으로 요구되어 진다. 최근 국내 원자력발전소의 증가와 1986년 이후 만들어진 내진관련 법 규에 따라 내진설계가 보편화 되어가고 있다. 본 연구에서는 발전소에서 쓰 이는 입축펌프를 해석대상기종으로하여 구조해석과 내진해석을 수행하엿다. 입축펌프는 큰 질량을 가진 모터가 펌프의 윗부분에 위치하고 있어 진동문 제가 야기되는 기종이다. 펌프의 고유진동수는 기초부의 강성과 수조의 내수 위에 따라 변하며, 펌프의 축계의 진동수에 비하여 구조계의 진동수가 운전 회전수에 가깝기 때문에 구조계의 진동이 문제시된다. 해석에 있어서 펌프는 단면이 변하는 Euler Beam으로 보고 유한요소법을 사용하여 모델링하였고, 물의 저항에 의한 부가질량을 고려하였다. 내진해석은 응답스펙트럼법으로 수행하였으며 GRS는 Housner가 0.2g에 대하여 제작한 것을 OBE 조건 (0.12g)으로 scaling하여 사용하였다. 각 모드에 대한 합성방법은 SRSS 법을 적용하였다. 또한 응답스펙트럼법과 시간이력해석의 결과를 비교하였으며, 시간이력해석에서, 수치해석방법으로는 Newmark법을 적용하였다. 지진자료 는, 1940년, California에서 발생한 Elcentro 지진 자료를 이용하였다. 연구수 행과정에서 기초강성계수와 수조내 물의 수위를 주된 인자로 하여 이들의 값에 따라 변하는 고유진동수를 고찰하고, 지진입력시 예상되는 최대응답을 구하여, 비교 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.19-28
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• 1990

현수 곡선부재가 면내 자유진동할 때 발생하는 변위에 의한 합응력과 질량을 갖는 부채의 미소요소에 작용하는 관성력에 대한 동적 평형방정식을 이용하여 현수 곡선부재의 면내 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식에는 회전관성효과를 고려하였다. 이 미분방정식을 양단힌지 및 양단고정의 단부조건을 갖는 현수 곡선부재에 적용시키고 고유진동수와 진동형을 구하기 위하여 시행착오적 고유치문제와 Improved Euler method를 이용하여 수치해석 하였다. 수치해석 결과로 회전관성이 고유진동수에 미치는 영향을 고찰하고, 고유 진동수와 곡선부재 높이와의 관계 및 고유진동수와 세장비와의 관계를 그림에 나타내었다. 또한 진동형의 예를 그림에 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1211-1222
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• 2011

일반적으로 회전체나 초기 하중 하의 구조물 또는 열변형된 파이프 등의 프리스트레스 구조물은 이러한 프리스트레스 효과로 인하여 고유진동수 및 고유진동모드가 변화되기 때문에 정확한 고유진동해석을 위해서는 프리스트레스 고유진동해석을 수행해야 한다. 시스템에 따라서는 그 복잡성으로 인하여 수십만~수백만의 큰 자유도를 갖는 대형 유한요소모델이 요구되어 이러한 대형 모델의 프리스트레스 영향을 파악하기 위한 프리스트레스 고유진동해석을 주어진 설계시간 내에 반복적으로 수행하기에는 여전히 시간적 어려움이 많은 형편이다. 따라서, 본 논문에서는 크리로프 부공간에 근거한 축소기법으로 시스템의 초기 유한요소모델에 대하여 고유진동 특성을 정확하게 나타내면서도 작은 차수의 축소모델로 표현하여 프리스트레스 고유진동해석에서의 계산시간 문제를 감소하였다. 초기 시스템과 축소 시스템의 모멘트를 일치하는 수치계산에는 아놀디 과정을 이용하였다. 적용예제로 휠과 컴프레서 임펠러를 선택하여 제안한 방법을 통한 회전에 따른 프리스트레스 고유진동해석의 정확성과 효율성을 보였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.291-302
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• 1997

이 논문은 압축성 유체로 채워진 원통형 탱크의 고유진동 특성을 파악하기 위한 해석적 방법을 제시하고 있다. 탱크의 동적거동은 유한 Fourier 급수전개 방법으로 전개하였으며, 압축성 유체는 선형 포텐셜 이론으로 전개하였다. 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 물로 채워진 양단고정의 경계조건을 갖는 원통형 탱크의 고유진동수를 해석적 방법으로 구한 다음, 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS 5.2를 이용하여 검증하였다. 그 결과, 유한요소해석결과와 이론적인 방법으로 구한 이론해가 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 또한 유체의 밀도와 압축성이 탱크의 고유진동수에 미치는 영향을 정규화된 무차원 고유진동수를 통해서 평가하였다. 유체의 밀도는 탱크의 모든 진동 모드의 고유진동수에 영향을 주지만, 유체 압축성의 영향은 저차 원주방향 모드의 진동수에서 더 크게 나타나고 있음을 확인할 수 있었다.

• 소음진동
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• 제13권6호
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• pp.377-383
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• 2003

실험적 모드 해석이란 측정된 주파수응답함수(frequency response function , FRF)로부터 시스템의 모드변수(고유진동수, 감쇠비, 진동모드)를 구하는 과정이라 할 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.120-129
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• 2023

행어케이블의 장력은 현수교의 건전성과 안전성을 확인할 수 있는 주요 응답 중 하나이다. 일반적으로 공용 중인 현수교에서 행어케이블의 장력을 추정하기 위해 진동법이 주로 사용되고 있다. 진동법은 행어케이블에서 고유진동수들을 측정하고 행어케이블의 형상 조건을 이용하여 간접적으로 장력을 추정하는 방법이다. 이 연구에서는 영상계측시스템을 이용하여 팔영대교의 행어케이블에 대하여 장력을 추정하였다. 영상계측시스템은 측정의 편의성과 경제성을 고려하여 디지털 캠코더와 삼각대를 사용하였다. 영상계측시스템을 이용하여 측정된 행어케이블의 응답은 변위 기반이므로 진동법을 적용하기 위한 고차모드의 고유진동수는 측정하기 어려울 수 있다. 이 연구에서는 저차모드의 고유 진동수를 이용하여 장력을 추정할 수 있는 역해석 기법을 적용하였다. 역해석 기법은 현장에서 측정된 행어케이블의 고유진동수들과 유한요소해석을 이용하여 산정된 고유진동수들의 오차를 목적함수로 정의하여 최적화를 수행하였다. 최적화 방법은 목적함수의 편미분이 필요 없는 직접탐색법을 적용하였다. 역해석 기법을 이용하여 산정된 장력과 진동법을 이용하여 추정된 장력을 비교 분석하여 역해석 기법에 대한 신뢰도와 정확도를 확인하였다. 그 결과 역해석 기법을 적용하면 저차모드의 고유진동수를 이용하여도 신뢰성 있는 장력의 추정이 가능하였다.