In this study, we have introduced an improved equivalent modeling technique for large scale composite wind-turbine blade. Conventional or general equivalent modeling procedure may give critical error in the analysis results because of geometric coupling effects. For the analyses of structural vibration and aeroelastic problems, the accuracy of equivalent structural models is very important since it can have high numerical efficiency and various practical applications. Three-dimensional realistic composite wind-turbine blade model is practically considered for numerical study. In order to validate the effect of the mass and the stiffness of the equivalent beam model, comparison study based on the natural vibration analysis has been conducted, and the accuracy levels of the conventional and modified equivalent modeling techniques are presented.
본 논문에서는 마이크로파 feedline을 포함하고, 광도파관과 마이크로파 feedline간의 임피던스 부정합을 고려하여 전계 흡수광변조기(traveling-wave electro-absorption modulator, TW-EAM)의 마이크로파 특성을 분석하였다. Co-planar waveguide(CPW)와 microstrip의 하이브리드 구조를 가지는 광도파관 부분은 등가회로를 통해 모델링 하였으며, 등가회로의 인덕턴스(L)와 커패시턴스 (C)는 3차원 FDTD를 기반으로 한 수식화를 통하여 구하였다. CPW 구조의 마이크로파 feedline은 모멘텀방식을 이용해 분석하였다. 이와 같은 분석을 통해 TW-EAM의 특성을 보다 정확하게 분석 할 수 있음을 제시한다.
유체-구조물 상호작용 효과를 고려하여, 실린더형 수중 구조물의 유한요소 모델을 상용 전산코드를 사용하여 작성하고 동적하중에 대한 응답해석을 수행하였다. 구조 유한요소에 부착되는 유체 유한요소로 인하여 발생하는 요소행렬의 비대칭성으로 인하여, 일반적으로 사용되는 유한요소 해석 전산코드로 유체-구조물 상호작용 모델에 대한 응답스펙트럼해석을 수행하는 것은 불가능하다. 이 문제의 해결을 위하여, 등가 비 유체-구조물 상호작용 모델을 구성하고, 등가비 유체-구조물 상호작용 모델에 대한 응답스펙트럼 해석 및 조화가진 응답해석 결과를 이용하여 유체-구조물 상호작용 모델의 스펙트럼 가진에 대한 동적 응답을 계산할 수 있는 효율적인 방법을 제시하였다.
본 연구에서는 회전동력전달계의 진동특성을 해석하고 이를 설계자료로 이용하기 위하여, 계 전체의 유효강성행렬 (effective stiffness matrix)을 실험적으로 결정할 수 있는 방법을 제안하였다. 이것은 비교적 측정이 용인한 관성행렬이 알려져 있다고 가정한 경우 기존의 선형 모델링을 그대로 이용하고, 위의 모든 기계요소의 해석이 불가능한 강성들을 포함한 등가강성(equivalent stiffness)으로 구성된 계의 유효강성행렬을, 실험에 의해 얻어진 계의 여러 작동상황과 이에 따른 고유진동수에 매칭(matching)시켜 결정하는 것이다. 또한, 이의 검증을 위하여 유성기어와 클러치로 이루어진 가상의 동력전달계를 구성하고 이의 시뮬레이션 결과를 이용하여, 유효강성 결정법을 통해 얻어진 등가강성들과 실제값들의 비교함으로서 그 신뢰도를 추정하였다.
항공기가 평형상태로 비행하는 도중 돌풍과 같은 외부교란을 만난 교란상태운동은 선형화된 미분방정식으로 표현되며 비교적 짧은 비행시간동안의 비행은 선형시 불변계가 된다. 돌풍은 Gauss-Markov확률과정으로 모델링 되며, 항공기가 돌풍을 만난 교란상태운동은 시스템론적으로 보면 백색잡음이 성형필터를 거쳐 계에 입력되는 것과 같다. 초기의 설계방법은 고전적인 주파수영역에서의 해석방법을 사용하였으나 1960년대에 최적제어이론이 도입되면서 평가함수를 사용하여 원하는 비행특성을 얻는 방법을 사용하게 되었다. 그 후 계에 입력되는 외란과 측정시의 잡음으로 인한 불확실한 측정량으로부터 최적상태변수의 추정을 위해 필터링이론을 도입한 확률제어이론을 적용하여 자동조종장치를 설계하게 되었다. 이때까지는 연속제어계로 설계되었으며 그 후 측정신호를 샘플링하여 연속제어계와 등가의 이산제어계를 사용한 자동조종장치가 등장하였으며 이 경우 설계기법으로는 연속제어계를 사용하고 실현시킬 때는 디지털컴퓨터를 사용하였다. 이는 제어하는 동안 계의 계수와 제어법칙을 바꾸어 줄 수 있는 이산제어계의 장점을 이용하지 못하므로 처음부터 계를 등가의 이산계로 보고 제어계를 설계하는 방법이 도입되었다. 이 때 샘플링간격의 결정과 Quantization 영향이 설계시 고려되어야 한다.
외부에서 발생되는 전자파가 특정 구조물 내에 침투하는 경우, 특히 구조체가 도체로 이루어 졌을 때, 구조체의 크기에 따른 특정 주파수가 공진을 일으켜 내부 PCB(Printed Circuit Board), 회로 등에 악영향을 미친다. 본 논문에서는 개구면이 존재하는 공진기에 전자기파가 입사되는 상황을 모드매칭(MM: Mode Matching)을 이용해서 해석한다. 이때 외부 전자파로 인해 개구면에 생기는 새로운 소스를 표면 등가 이론(Surface equivalence theorem)을 이용하여 등가 자기전류로 모델링하여, 공진기 내 외부의 전자기장을 구한 후 개구면에서 접선성분의 경계조건을 적용시켰다. 본 논문에서 사용된 계산식의 검증을 위해 3차원 유한 요소법(FEM: Finite Element Method)기반의 프로그램인 HFSS를 이용 하였다.
This paper presents the construction of consistent coefficient matrix elements for jointed structures using the reduction of flexibility and mass matrices. The reduced flexibility coefficient matrix hat little structural complexity than Guyan's stiffness matrix reduction since the only element of the original matrix, corresponding to the selected nodal degrees of freedom, contributes. The proposed method was applied to building equivalent coefficient matrices for a clamp jointed structure in finite element modal analysis of a cantilevered beam. The theoretical analysis results were compared with those experimental modal analysis, Comparison of both shows good agreement each other.
The corrugated panels are the prime candidate structure for the floor, roof and wall of Korean high speed train. The equivalent continuum modeling approach panels can be used for the efficient design and evaluation of their structural characteristics. The equivalent continuum models, derived from the true complex corrugated panels, should have the same structural behavior as the original structures have. This paper briefly reviews three representative continuum modeling methods: the static analysis method and two plate-models based on modal analysis methods (MAM). These methods are evaluated through some numerical examples by comparing the natural frequencies and static deflections. It is observed that the plate-model based on Rayleigh-Ritz method seems to provide the best results when used in conjunction with the cantilever-type boundary conditions. The equivalent elastic constants of various corrugated panels, depending on the changes in their configurations, are tabulated for efficient use in structural design.
본 논문에서는 확장된 시간 영역 유한 차분 알고리듬을 적용해서 초고주파 증폭기를 전파 해석하였다. 증폭기에 포함된 능동 소자는 등가 전류원을 이용해서 모델링하였다. 등가 전류원은 전자기파와 능동 소자와의 상호 작용을 특정지어 주고 시간 영역 유한 차분 알고리듬에 적용할 수 있게 해준다. 이를 확인하기 위하여 실제로 증폭기를 제작하고, 측정한 결과와 시간 영역 유한 차분법으로 해석한 결과가 잘 일치함을 보였다.
본 논문은 직류와 교류 감전 조건에서 적용 가능한 통합 인체 임피던스 모델을 제시한다. 인체보호기술에 관련한 IEC 60479 인체 감전의 생리학적 현상에 제시되어 있는 직류에서의 인체감전 현상에 대하여 실험적으로 분석하고, 이를 기반으로 도출된 직류와 교류환경에서의 등가회로는 상반된 결과를 보였다. 따라서 직류 감전환경에 대해 좀 더 세밀한 모델링이 이루어져야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 직류와 교류에서 모두 적용 가능한 통합 인체 임피던스 모델을 제시하고 제시하는 모델의 전기적 등가회로에 대한 타당성 검증을 위해 PSIM 시뮬레이션을 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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