본 논문에서는 극한 해상상태나 돌발적인 환경하중에서 양광시스템의 진수와 인양이 이루어질 때 발생할 수 있는 파이프의 점핑현상과 이에 의해 유발되는 파이프의 장력변화 및 위해도를 위한 해석기법을 제시하였다. 동적 과도응답 해석은 본 논문에서 제시된 기법에 의하여 여러 가지 형식의 임펄스에 대해 수행되어졌으며, 해석을 위한 모델로 KT-Submarine에서 사용하고 있는 '세계로호' 양광시스템의 진수, 인양 시스템을 선정하였다. 결과적으로 양광시스템관련 해상작업을 위한 지침이 제시되었다. 정성적인 해석기법의 검증과 비교를 위하여 ROV진수 시 발생 가능한 케이블장력 과도응답을 해석하였으며 이를 통하여, 본 연구에서 시도한 수학적 모델링과 이상화된 임펄스에 대한 파이프의 과도 응답과정이 충분한 정성적인 기초자료를 제공해 줄 수 있다는 점을 파악하였다.
다중 하중 과도응답해석은 시간에 따른 작용 하중에 대한 과도응답을 확인하므로 정교한 시스템 모델링 및 조밀한 시간 간격을 가질수록 해당 시스템에 대한 동특성은 정확하게 나타내지만 이에 따른 계산 시간은 크게 증가하게 된다. 크리로프 부공간 기반 모델차 수축소법은 기계 시스템이 가지는 동적 특성과 거의 동일한 결과를 나타내면서 계산 시간을 줄일 수 있기 때문에 효율적인 과도응답해석 방법이다. 본 연구에서는 다중 하중 및 이동 하중을 가지는 수치 예제를 통하여 크리로프 부공간 모델차수축소법 기반 과도응답해석을 수행하고, 이를 통해 초기 시스템 및 축소차수 모델의 정확성 및 효율성을 비교하였다. 또한, 시스템 행렬 추출, 크리로프 부공 간의 기저 벡터로 구성되는 변환행렬 생성 및 축소차수모델 생성 그리고 이를 바탕으로 과도응답해석을 하는 절차를 수립하여 상용 유한요소 프로그램인 ANSYS Workbench ACT를 통해 과도응답해석 과정 자동화를 구현하여 그 효용성과 효율성을 보였다.
주행중인 차량의 동적 거동에 대한 응답을 해석하기 위하여 시간영역에서 뿐만 아니라 주파수 영역에서의 해석이 필요하다. 주파수 영역에서의 해석을 위하여 시간영역에서의 값을 FFT를 이용하여 주파수 영역으로 변화하는 방법이 일반적으로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 최대 엔트로피 방법을 이용하여 기존의 FFT 방법보다 차량의 과도응답특성을 시간영역 및 주파수 영역에서 편리하게 해석할 수 있는 방법을 제시하고 있다.
명시적 유한요소법은 비선형성이 많은 대형 문제를 푸는 데는 꼭 필요하지만 종종 그 결과의 해석에 있어서는 어려움이 수반된다. 특별한 경우, 가속도의 과도응답은 극심한 불연속, 과도한 노이즈 또는 앨리어싱이 발생하여 평가가 불가능할 때도 있다. 본 논문에서는 유한요소법의 명시적분에 의한 과도응답 및 응답스펙트럼의 새로운 후처리기법을 제안한다. 해석기에 의한 가속도 거동의 수치적인 에러를 제거하고 물리적인 가속도를 추출하기 위하여 가우스커널을 이용하는 평활화법을 제안하였다. 이 평활화는 신호처리 필터링 기법과 같이 복잡한 주파수에 대한 고려가 없이도 속도에 대한 결과와 응답스펙트럼을 참조함으로써 행해진다. 특히 가우스커널 평활화는 가속도의 피크 값을 잘 나타내면서도 평활도가 우수하였다. 제안된 평활화법에 의하여 부드러운 가속도는 물론 이를 이용하여 설계에서 필요한 층 응답스펙트럼을 구할 수 있다.
논문에서는 시험선인 소형 위그선의 주날개 구조를 엔진 및 프로펠러에 의해 유발되는 진동을 가진력으로 하여 강제진동 해석을 수행하였다. 대상 위그선은 2행정의 왕복엔진을 날개에 장착하여 프로펠러에 의한 추력으로 비행하며, 미는 형식(Pusher Type)의 엔진 배열을 취하고 있다. 유한요소해석을 위해서 구조해석 상용프로그램인 MSC/NASTRAN을 사용하였으며, 엔진의 주요 진동 특성인 H-mode 와 V-mode 그리고 X-mode를 특정 가진 주파수로 하여 주파수 응답 해석을 수행하였고, 엔진의 횡방향 진동 모드인 L-mode를 프로펠러의 회전에 의해 진동을 수반하는 가진 추력으로 가정하여 과도응답 해석을 수행한 후 날개의 진동 특성을 살펴보았다.
본 논문에서는 도체로부터의 안정된 전자기 산란 응답을 계산하는 새로운 해법을 제안한다. 이 방법은 기존의 MOT (marching-on in time) 기법을 이용하지 않고, 가중 라게르 (Laguerre) 다항식으로 유기전류의 과도 응답을 표현하여 시간 영역의 적분방정식을 푼다. 이 시간 영역의 기저함수를 사용함으로써 적분식의 미분항을 해석적으로 처리하여 과도 응답을 구할 수 있다. 또한 적용되는 이 기저함수는 시간이 진행함에 따라 영으로 수렴하는 특성 때문에, 유기전류의 과도응답도 후기 진동을 가지지 않고 영으로 수렴한다. 제안되는 방법의 타당성을 보이기 위하여 시간 영역 전장 적분방정식의 해를 MOT 및 해석해와 주파수 영역으로부터 구한 해의 이산 푸리에 역변환 (inverse discrete Fourier transform, IDFT)과도 비교한다.
대부분의 동적계는 기진력 및 계 인자들에 있어서 다양한 불확정 특성을 갖고 있다. 본 연구에서는 기진력의 불확정성과 계 인자들의 불확정성을 모두 갖는 선형 동적계에 대한 응답해석 과정을 제안하였다. 확률특성을 갖는 계 인자와 응답은 섭동법에 의해 모델링되었으며, 응답해석은 불규칙 진동 이론에 의하여 정식화 되었다. 또한 제안된 응답 모델에 의해 계산되기 어려운 응답의 평균에 대한 해석은 확률유한요소법을 사용하였다. 적용 예로서 정상 백색잡음 기진력을 받으며 불확정 질량과 스프링 상수를 갖는 1자유도계 문제에 대하여 과도응답을 계산하고, 그 결과를 수치 시뮬레이션 결과와 비교하여 그 타당성을 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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