• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.325-336
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• 2012

강진지역에 있는 건축물을 지진하중으로부터 보호하기 위하여 개발된 스마트 면진시스템은 우리나라와 같은 중약진지역에 있는 건축물에 그대로 적용되기에는 많은 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 강진지역에 있는 건축물을 위한 스마트 면진시스템을 중약진지역에 건설되는 건축물에 적용하였을 때 발생하는 문제점을 검토해보았다. 또한 이를 토대로 중약진지역에 건설되는 건축물을 위한 스마트 면진시스템의 개발시 고려해야할 사항에 대해 알아보았다. 수치해석을 위한 예제구조물로 5층 건물을 선택하였고 스마트 면진시스템은 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 구성하였다. 강진지역과 중약진지역에서 발생하는 지진하중으로는 기존에 발생한 역사지진을 바탕으로 인공지진을 생성하였다. 수치해석결과 스마트 면진시스템이 우수한 성능을 발휘하는 MR 감쇠기의 용량이 강진지역과 중약진지역에 대하여 크게 다른 것을 알 수 있었다. 또한, 강진지역에 건설되는 구조물을 위하여 개발된 스마트 면진시스템을 그대로 중약진지역에 적용하면 면진효과가 상당히 줄어들므로 스마트 제어장치의 특성을 중약진지역에 맞추어 주의 깊게 설계되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3502-3507
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• 2013

스카이브릿지가 연결되는 건물에 강접합될 경우에는 비정형성이 크게 되어 지진하중에 매우 불리하게 거동할 수 있다. 따라서, 마찰진자베어링(FPS)이나 납고무베어링(LRB)와 같은 연결시스템을 사용하여 스카이브릿지와 구조물을 연결하게 된다. 이러한 연결시스템은 큰 지진하중이 발생하였을 때 스카이브릿지가 연결된 건물에서 분리되어 낙교하지 않도록 신중하게 설계되어야 한다. 본 논문에서는 수직방향 인장력에대해서 저항성이 없는 마찰진자감쇠기를 이용한 연결시스템을 설계하는 과정에서 반드시 검토해야할 사항을 분석하였다. 이를 위하여 실제 시공된 누리꿈 스퀘어를 예제구조물로 선택하였고 예상되는 지진하중이 가해졌을 때 스카이브릿지 연결시스템에서 발생하는 응답을 분석하여 낙교를 방지할 수 있는 설계 프로세스를 정립하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제31권6호
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• pp.294-301
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• 2015

In this paper, we predict the rotordynamic force coefficients of tilting pad journal bearings (TPJBs) with rocker-back pivots, and we compare the predictions to recently published predictions and test data. The present TPJB model considers the rocker-back pivot stiffness calculated based on the Hertzian contact-stress theory, which is nonlinear with the application of a force . For the five-pad TPJB in load-between-pad and load-on-pad configurations, the predictions show the pressure- and film-thickness distributions, the deflection and stiffness of the individual pivots, and bearing stiffness and damping coefficients. The minimum film thickness and peak pressure occur at the bottom pad on which the applied load is directed. Because of the preload, the pres- sure is positive even at the upper pad in the opposite direction to the applied load. The pivot deflection and stiff- ness are maximum at the bottom pad that receives the heaviest pressure load. The predicted stiffness coefficients increase as the static load and rotor speed increase, while the damping coefficients decrease as the rotor speed increases, but increase as the static load increases. In general, the predicted stiffness coefficients agree well with the test data. The predicted damping coefficients overestimate the test data, particularly for large static loads. In general, the current predictive model considering the pivot stiffness improves the accuracy of the rotordynamic performance compared to previously reported models.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권3호
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• pp.190-198
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• 2019

Gas foil bearings (GFBs) enable small- to medium-sized turbomachinery to operate at ultra-high speeds in a compact design by using ambient air or process gas as a lubricant. When using air or process gas, which have lower viscosity than lubricant oil, the turbomachinery has the advantage of reduced power loss from bearing friction drag. However, GFBs may have high Reynolds number, which causes turbulent flows due to process gas with low viscosity and high density. This paper analyzes gas foil journal bearings (GFJBs) with high Reynolds numbers and studies the effects of turbulent flows on the static and dynamic performance of bearings. For comparison purposes, air and R-134a gas lubricants are applied to the GFJBs. For the air lubricant, turbulence is dominant only at rotor speeds higher than 200 krpm. At those speeds, the journal eccentricity decreases, but the film thickness, power loss, and direct stiffness and damping coefficients increase. On the other hand, the R-134a gas lubricant, which that has much higher density than air, causes dominant turbulence at rotor speeds greater than 10 krpm. The turbulent flow model predicts decreased journal eccentricity but increased film thickness and power loss when compared with the lamina flow model predictions. The vertical direct stiffness and damping coefficients are lower at speeds below 100 krpm, but higher beyond that speeds for the turbulent model. The present results indicate that turbulent flow effects should be considered for accurate performance predictions of GFJBs with high Reynolds number.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.55-66
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• 2005

본 논문에서는 스마트 면진장치를 효과적으로 제어하기 위하여 퍼지관리제어기를 개발하였고 그 효율성을 검토하였다. 이를 위하여 1세대 스마트 면진 벤치마크 건물을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 대상 벤치마크 구조물은 부정형의 평면을 가지고 있는 8층 건물이고 탄성베어링과 MR 감쇠기로 이루어진 스마트 면진장치가 설치되어 있다. 본 논문에서는 다목적 유전자 알고리즘을 이용하여 원거리 지진과 근거리 지진에 대하여 각각 면진구조물을 효과적으로 제어할 수 있는 하위 퍼지제어기를 개발한다. 최적화과정에서는 구조물의 최대 및 RMS 가속도와 면진층 변위의 저감이 목적으로 사용된다. 벤지마크 건물에 지진하중이 가해지면 두 개의 하위 퍼지제어기에서는 각각 다른 명령전압이 제공되는데 이 명령전압들은 퍼지관리제어기의 추론과정에 기반하여 실시간으로 참여율이 조절되어 하나의 명령전압으로 조합된다. 수치해석을 통하여 제안된 퍼지관리제어기법을 사용함으로써 상부구조물의 응답과 면진층의 변위를 효과적으로 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.319-323
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• 1996

정격속도 80,000 rpm 초고속 원심분리기(ultra-centrifuge)의 회전체동역학 설계가 수행된다. 설계목표는 충분한 위험속도(critical speed)의 분리여유(separation margin)와 함께, 다수의 고차 위험속도 통과시 원심분리기 로터의 위치에서 양호한 불균형응답특성을 갖는 로터-베어링 시스템의 최적구성을 이루어 내는 것이다. 후자의 특성은 불균형에 의해 가진될 때 로터의 질량중심이 회전축에 가능한 한 근접하도록 함으로써 만족시킬 수 있으며, 이를 위해 초유연축(extra slender shaft)이 적용된다. 이와 더불어, 특히 1차 위험속도에서 공진에 기인한 로터의 큰 변위를 방지하기 위해 범퍼링(bumper ring) 또는 안내베어링(guide bearing)의 설치가 필요하다. 유한요소법(finite element method)에 의한 회전체동역학 모델링이 수행되며, 지지 구름베어링의 강성과 함께 소량의 감쇠(damping)가 고려된다.

• Tribology and Lubricants
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• 제22권5호
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• pp.252-259
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• 2006

Air foil bearing supports the rotating journal using hydrodynamic force generated at thin air film. The bearing performances, stiffness, damping coefficient and load capacity, depend on the rotating speed and the performance of the elastic foundation, bump foil. The main focus of this study is to decide the dynamic performance of corrugated bump foil, structural stiffness and Coulomb damping caused by friction between bump foil and top foil/bump foil and housing. Structural stiffness is determined by the bump shape (bump height, pitch and bump thickness), dry-friction, and interacting force filed up to fixed end. So, the change of the characteristics was considered as the parameters change. The air foil bearing specification for analysis follows the general size; diameter 38.1 mm and length 38.1 mm (L/D=1.0). The results show that the stiffness at the fixed end is more than the stiffness at the free end, Coulomb damping is more at the fixed end due to the small displacement, and two dynamic characteristics are dependent on each other.

• 한국정밀공학회지
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• 제13권10호
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• pp.139-145
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• 1996

The machining accuracy and performance is largely influenced by the static, dynamic and thermal characteristics of spindle systems in machine tools, because the spindle system is a intermedium for cutting force from tool and machine powef from motor. Large cutting force and power are transmitted by bearing with a point or line contact. So, the spindle system is the static and dynamic weakest point in machine structure. For improvement of static stiffness of spindle system can be changed design parameters, such as diameter of spindle, stiffness of bearing and bearing span. But for dynamic stiffness, the change of the design parameters are not useful. In this paper, the combined bearing arrangement is suggested for high damping spindle system. The combined bearing arrangement is composed of tandem double back to back arrangement type ball bearins and a high damping hydrostatic bearing. The variation of static deflection and amplitude in first natural frequency is evaluated with the location of hydrostatic bearing between front and rear ball bearing. The optimized location of hydrostatic bearing for high static and dynamic stiffness is determined rapidly and exactly using the mode shape and transfer function of spindle. The calculation of damping effect on vibration by unbalance of grinding wheel and pulley in optimized spindle system is carried out to verify the validity of the combined bearing arrangement. Finally, the simulation of grinding process show that the surface roughness of workpiece with high damping spindle system is 60% better than with ball bearing spindle system.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1487-1494
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• 1990

본 연구에서는 공기분자간 평균 자유비형거리(molecular mean free path)를 고려한 수정된 레이놀즈 방정식을 공기막 두께의 미소 교란항에 대하여 전개하여 비선 형 정적 평형방정식과 교란 미분방ㄹ정식을 구하였다. 비선형 정적 평형방정식을 슬 라이더의 정량적인 거동형태를 표시하므로 이를 이용하여 슬라이더의 정적특성을 구할 수 있다. 이에 반하여, 동적 교란미분 방정식은 슬라이더의 간극함수에 대한 각종 교란에 의하여 유발되는 반발압력을 정성적으로 나타내므로, 슬라이더의 외부교란에 대한 응답특성 및 자기복원특성 등을 구할 수 있다. 이러한 특성을 서스펜션에 부착 된 헤드 시스템의 운동방정식에 함께 고려하여 시스템의 동적 특성을 해석하고 슬라이 더의 설계변수가 이에 미치는 영향을 고찰하고저 한다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1990년도 추계학술대회논문집; 한양대학교, 서울; 24 Nov. 1990
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• pp.157-162
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• 1990

기계의 정밀도 향상을 위하여는 기계에 대한 보다 정확한 해석을 요구한다. 그러나 실제 기계 시스템은 마찰, Backlash, Saturation등과 같은 비서형 특 성을 가지고 있어 시스템의 해석 및 제어가 어렵게 된다. 특히, 축, 링크, 기 어, 풀리, 베어링등의 기계요소에서는 마찰로 인해 정밀도가 크게 덜어지고 있어, 마찰에 의한 동특성 및 제어는 많은 연구자들에 의해 관심의 대상이 되어 왔다. 마찰력을 고려한 기계시스템의 운동은 정지상태 근처에서 마찰력 의 변화가 심한 비선형 동특성을 보이고 있어 그 해석에 어려움을 겪고 있 다. 실제 마찰이 저속에서 고급 비선형임에도 불구하고 가장 널리 사용되는 형태의 모델로서 쿨통 마찰을 고려한 운동방정식 조차 비선형성으로 인하여 해석에 어려움이 따르고 있다. 마찰은 오랜동안 연구되어 오면서 Fig.1, Fig2 와 같이 등가선형점성 감쇠, 쿨통마찰, 정적마찰로 모델화되거나 이들의 조 합으로 나타내었다[1-5]. 마찰력은 시간영역에서도 연구되어 Walrath[7]는 Fig.3-a의 속도가 역전되는 지점에서 마찰토오크가 .+-.Tf를 공유하는 문제 를 고려하기 위해, Fig.3-b와 같이 동적마찰모델을 사용하였다. 최근의 연구 로서 Armstrong[7]은 마찰의 위치의존성을 고려한 정확한 마찰모델을 설정 하여 개루프제어에 적용, 좋은 제어특성을 확인하였고, Canudas[8]는 저속영 역에서 overcompensation시 limit cycle과 gain의 관계를 해석하였다.