• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.40 no.4
• /
• pp.363-372
• /
• 2016

When a system consisting of rigid and flexible bodies is optimized to improve its dynamic characteristics, its eigenfrequencies are typically maximized. While topology optimization formulations dealing with simultaneous design of a system of rigid and flexible bodies are available, studies on eigenvalue maximization of the system are rare. In particular, no work has solved for the case when the target frequency becomes one of the repeated eigenfrequencies. The problem involving repeated eigenfrequencies is solved in this study, and a topology optimization formulation and sensitivity analysis are presented. Further, several numerical case studies are considered to demonstrate the validity of the proposed formulation.

• Journal of Navigation and Port Research
• /
• v.32 no.3
• /
• pp.215-221
• /
• 2008

Dynamic characteristics of a structure, i.e., natural frequency and mode shape, have been widely using as an input data in the area of structural integrity or health monitoring which combined with the damage evaluation and structural system identification techniques. It is very difficult, however, to get those information by the conventional modal analysis method from large structures, such as the offshore structure or the long-span bridge, since the source of vibration is not available. In this paper, a method to obtain the frequencies and the mode shapes of a large span truss structure using only acceleration responses is studied. The calculation procedures to obtain acceleration responses and frequency response functions are provided utilizing a numerical model of the truss, and the process to extract natural frequencies and mode shapes from the modal analysis is cleary explained. The extracted mode shapes by proposed method are compared with those from eigenvalue analysis for the estimation of accuracy. The validity of the mode shapes is also demonstrated using an existing damage detection technique for the truss structure by simulated damage cases.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.155-163
• /
• 2003

This paper presents the characteristics of the radial nitration of cylindrical piezoelectric transducers. The differential equations of piezoelectric radial motion have been derived in terms of the radial displacement and electric potential, which are functions of the radial and axial coordinates. Applying mechanical and electrical boundary conditions has yielded the characteristic equation of radial vibration. Numerical results of the natural frequencies have been compared with the experimental observations reported earlier for the transducers of several sizes, and have shown a good agreement for the fundamental mode. The paper discusses the dependence of the natural frequencies on the radius and thickness of the piezoelectric cylinders and the difference between Piezoelectric and elastic resonances.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.649-659
• /
• 1999

본 연구에서는 점탄성감쇠기가 설치된 비비례 감쇠 구조물의 바람에 대한 확률적 응답을 진동수영역에서 구하였다. 복소수 고유치 및 고유백터를 바탕으로 모드중첩법을 이용하여 응답의 RMS 값을 구하고 그것을 근사적인 방법인 모드 변형에너지법에서 얻은 결과와 비교하였다. 또한, 가력 진동수에 따라서 변하는 점탄성감쇠기의 강성 및 감쇠 계수를 상수로 모형화하였을 때의 풍응답 해석 결과의 정확성을 진동수영역에서 검증하였다. 해석결과에 의하면 감쇠기의 진동수 의존 특성은 구조물의 1차 고유 진동수에 의해서 비교적 정확하게 표현되었고, 모드 변형에너지법은 대체로 정확한 결과를 도출하였지만, 가속도 응답을 구할 때에는 다소 큰 오차를 유발하였다.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.23 no.2
• /
• pp.31-37
• /
• 2010

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
• /
• 2009.10a
• /
• pp.629-630
• /
• 2009

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.74-74
• /
• 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.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2006.07b
• /
• pp.861-864
• /
• 2006

냉장고에 적용된 BLDC Fan Motor에 있어서 공진소음의 원인에 대하여 연구하였다. 연구에 있어서 종래의 가진 방법을 적용하기 곤란한 구조를 가진 소형 Fan & Rotor System의 동 특성 실험에서 전자 가진법 및 Microphone을 이용한 고유진동수 계측방법을 사용하고 그 타당성을 보였으며 연구결과, Pan과 Rotor System의 비틀림 고유진동수와 Fan의 굽힘 고유진동수가 BLDC Motor의 Commutating Torque Ripple에 의한 가진 주파수와 일치하여 공진이 발생하는 것으로 분석 되었으며 이와 관련된 주요 인자를 분석하고 대안을 제시하였다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
• /
• v.7 no.1 s.23
• /
• pp.55-62
• /
• 2007

The Paper presents three methods for calculating the natural frequencies of cantilevered curved Beams. A summary is given of the development of two techniques: theoretic value and the result of the experiment. Theoretic value of curved beam vibration analysis are derived from complementary variational principles assuming as unknown stress-displacement result fields. In order to perform free vibration analysis of curved beam, Aluminum-made cantilevered curved beam is used in experiment. Experimental input and output signals are derived from the impact hammer and the one accelemeter are amplificated by an amplifier. The validity of the modal analysis method

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.29 no.1A
• /
• pp.19-30
• /
• 2009

The primary objective of the present study was to attempt to quantify the effect of the existing codes for CFT composite section on initial section flexural stiffness, based on the measured vibration frequency of CFT truss girders. The formulae for the initial flexural stiffness of the composite sections in the different codes are compared with the free vibration test results. The results of the free vibration test on the CFT truss girders are in good agreement with the analysis results when used in ACI formulae. The free vibration analysis of CFT truss girders for different f/L ratios was conducted to determine how the natural frequency of the CFT truss girder is affected by different f/L ratios. The presence of the f/L ratios in CFT truss girders alters its frequencies of vibration because of the global stiffness of the CFT girders. The frequency in horizontal modes decreases as the f/L ratio increases. However, the frequency in vertical modes increases as the f/L ratio increases.