• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1138-1149
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• 1993

본 연구에서는 임의 형태의 경계조건을 갖는 부분구조 모드를 이용하여 구조물의 고유치해석을 수행할 수 있는 새로운 혼합경계합성법을 제시한다. 각 부분 구조의 모드특성으로는 기존의 고정, 자유, 그리고 하중경계모드가 모두 사용될 수 있으며 고정 및 하중경계모드를 사용한 경우에는 두번의 연속적인 모드변환식이 사용 된다. 부분구조간의 연결부에서 정의되는 경계자유도만을 이용하여 고유치해석을 수행하며 고유치해석의 최종적인 특성방정식은 경계자유도의 갯수와 같은 연립방정식 에서 비롯되는 다항식이 된다. 제시한 방법은 유한요소법 뿐만 아니라 실험적 모드 해석을 통해 모형화된 부분구조를 쉽게 고려할 수 있는 장점이 있다. 제시한 방법을 간단한 집중질량계에 적용하여 부분구조모드의 특성과 수렴성 및 최적의 부분구조 모 드의 조합이 존재함을 보인다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
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• pp.173-178
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• 2001

부분구조 합성법(substructuring or substructure synthesis)은 부분구조(substructure)의 주파수 응답함수(FRFs, frequency response functions)를 이용하여 합성된 전체 구조물의 동특성(dynamic behavior)을 파악하는 기술로서 이에 관한 이론은 명확하며 간단하다. 즉, 역행렬 계산과 같은 기본적인 행렬연산으로 부분구조 합성을 수행한다. 그러나, 여러 가지 요인으로 인하여 계산된 합성 결과는 실제로 결합된 전체 구조물의 동특성과는 차이를 보인다. 현실적인 이유로 고려하지 못하는 회전자유도와 실험에서 수반되는 여러 가지 측정오차는 주요한 요인이며 이에 대한 연구 또한 많이 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 요인 중, 상대적으로 덜 중요하게 평가된 모드자름 오차(modal truncation error)의 영향을 고려한다. 단순한 구조물에 대하여 모의실험을 수행함으로써, 모드자름 오차로 인하여 완전히 잘못된 합성 결과가 나을 수 있다는 것을 보인다. 측정된 FRE를 이용하여 이러한 오차를 보정(compensation)하는 소개하고 이를 대상 구조물에 적용하여 모드자름 오차의 영향을 상당히 줄일 수 있다는 것을 보인다. 복잡한(complicated) 구조물에 대하여 모드자름 오차의 영향을 줄이기 위해서 모든 FRFs를 보정하는 것은 어려우므로 현실적인 대안을 모색한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1084-1094
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• 1993

본 연구에서는 모드합성법에 관한 연구를 발전시켜 특히 시간영역에서 동특성 이 변하는 일반적인 구조계의 강제진동해석을 수행할 수 있는 효율적인 방법을 제시한 다. 각 부분구조의 운동방정식은 라그랑지 방정식을 이용하여 유도하며 부분구조 간 의 연결부에서 만족해야 하는 기하학적 적합조건은 라그랑지 승수를 이용하여 처리한 다. 각 부분구조를 나타내기 위하여는 자유경계 또는 하중경계모드(loaded interface mode)를 사용하며 시간영역 응답해석을 위해서는 이산형태(discrete form)의 상태방정 식(state equation)이 사용된다. 제시한 방법은 기존의 모드합성법과는 달리 전체계 를 나타내는 운동방정식을 구성하지 않으므로 전체계의 모우드 매개변수를 구할 필요 가없는 장점이 있다. 시간영역에서 전체 구조계를 합성하지 않고 직접 응답을 구하므 로 미사일 발사체계 등과 같이 시간에 따라 동특성이 변하는 구조계의 동적해석을 위해 효과적으로 활용될 수 있다. 제시한 방법을 간단한 집중질량계와 동특성이 일정 하지 않은 복잡한 구조물의 시간영역 응답해석에 적용하여 그 결과를 직접적분법으로 구한 엄밀해(exact solution)와 비교하며 제시한 타당성을 검증하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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• pp.176-183
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• 1997

본 논문에서는 모드합성법의 단점이라고 할 수 있는 고차모드의 생략오차를 보완하면서 합성 후의 전체구조물의 자유도를 줄일 수 있는 자유경계합성법을 대형복합구조물에 적용하기 위하여 일반화된 다중모드합성법을 제시하고 판구조물과 모형차에 적용하여 그 효율성을 검증하였다. 또한 모드합성법의 개념을 구조물의 동적구조변경에 적용하기 위한 부분구조 모드물성치 감도법을 제안하였으며, 이의 타당성을 확인하기 위하여 판구조물에 적용하였다. 이 방법은 물성치가 변하는 분계에서만 모드물성치의 감도를 다시 계산하여 합성하면 되므로 대형구조물의 구조변경시 효과적인 방법이다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.287-294
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• 1998

입면의 형태가 임의의 층에서 큰 차이를 보이는 3차원 비정형 setback 구조물의 동적 거동 특성과 이들 구조물의 동적 거동에 미치는 바닥 슬래브의 면내 변형 효과를 분석하였다. 비정형 setback 구조물의 전반적인 동적 거동특성을 분석하기 위하여 베이스 부분의 평면적과 타워 부분의 평면적 비(R?), setback 발생위치(L?)등을 매개 변수로 사용하였다. 48개의 비정형 setback 구조물들에 대한 해석 수행 결과 setback 구조물은 정형 구조물에 비해 횡방향 1차 모드의 유효 모드 중량(effective modal weight)이 작게 나타나는 경향을 보이기 때문에 setback 구조물의 동적 거동을 파악하기 위해서는 등가 정적 해석법 대신에 동적 해석을 수행할 필요가 있음을 알 수 있었다. 바닥슬래브의 면내 변형은 보다 긴 구조물의 고유 진동 주기값을 가져오며 모드 순서 및 모드 형상에도 변화를 준다. 이러한 사실은 바닥슬래브의 면내 변형으로 인하여 횡방향 저항 요소들간의 전단력 분포와 층 변위가 영향을 받을 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 현상은 횡방향 저항 요소들간의 강성 차가 심한 프레임-전단벽 시스템에서 두드러지게 나타난다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.666-673
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• 2014

유한요소법은 구조해석과 진동해석을 하는데 필수적인 수단이 된지 이미 오래다. 그러나 범용 프로그램은 그 가격이 비싸고 사용 방법 또한 간단하지 않다. 여기에서는 Matlab을 이용하여 가장 사용하기 쉽고 범용성이 높고 편리한 유한요소해석법을 개발하였다. 그 편리성과 계산 효율을 높이기 위하여 구조물을 해석하기 쉬운 몇 개의 부분 구조로 나누어 해석하는 기법을 사용하였다. 각 부분구조 별로 모드해석을 수행한 뒤 결합하여 전체 구조물의 진동해석을 하고, 주파수응답함수를 그리고, 모드 형상을 출력하는 과정을 최소한의 입력으로 수행하는 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램의 신뢰도를 확인하기 위하여 평판 구조물에 적용하여서 실험과 해석 결과를 비교하였고, 매우 좋은 결과를 얻었다. 이 프로그램 개발의 더 큰 목적은 개인에게 공개하여 쉽게 구조해석과 진동해석을 하게 하는데 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.393-398
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• 2015

진동해석에 있어서 매우 중요한 부분 중의 하나가 주파수응답함수를 구하는 것이다. 크거나 복잡한 구조물은 일반적으로 아주 큰 자유도-예를 들면 수 백 만 자유도-를 가지기 때문에 역행렬에 의한 전통적인 방법으로는 주파수응답함수를 구할 수 없을지도 모른다. 그래서 전체 구조물을 몇 개의 부분구조로 나누어서 해석하는 부분구조 해석법을 이용한다. 여기에서는 부분구조별로 나누어 계산한 부분구조 진동모드를 이용하여 자유도를 현격하게 낮춘 등가의 저 자유도 모델에서 주파수응답함수를 구하는 방법을 제시한다. 개발한 프로그램의 신뢰도를 확인하기 위하여 평판 구조물에 적용하여서 실험과 축소하지 않는 영역에서의 해석 결과와 본 해석 결과를 비교하였고, 매우 좋은 결과를 얻었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.116-126
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• 1993

대형구조계의 진동해석에 효율적인 방법으로 알려진 부분구조 진동형 합성방법을 방법론적 관점에서 분류하면 부분구조계간의 연결부 경계조건을 어떻게 가정하는가에 따라 구속모드방법, 불구속 모드방법 및 혼합방법으로 대별할 수 있다. 이 방법들 중에서 불구속 모드방법이 보다 효율적이고 또 특정 부분구조의 실험결과 이용이 용이한 장점이 있으나 정확도가 떨어진다는 단점이 있다. 본 연구에서는 대형 구조계의 진동해석에 효율적이면서 정확도 높은 결과를 얻을 수 있는 불구속 모드방법을 정식화하였다. 불구속 모드방법의 정확도 향상 방안으로서 모드합성시 배제된 고차진동형의 영향을 잉여강성과 더불어 잉여관성 효과도 고려하여 보상하였고, 또 주파수이동기법을 도입하므로써 주관심 주파수 부근에서 더욱 정확도가 높은 결과를 얻을 수 있도록 함과 동시에 부분구조계가 semi-definite system일 경우 특이매트릭스를 처리해야 하는 문제점도 해결하였다. 상기방법의 정확도 및 계산효율성은 선체 2차원 단순화 모델을 포함한 일련의 유한요소모델에 대해 검증되었다. 상기방법에 의한 계산결과는 정확도에 있어서 진동형 합성에 이용된 부분구조계의 최고차 진동수 이하에서는 전체계를 직접 유한요소해석한 경우와 대등하고, 구속모드방법보다 효율적이면서 정확도가 더 높은 결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.361-370
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• 1998

본 논문에서는 역전파학습에 의한 신경망기법을 사용하여 구조물의 미지계수를 추정하는 기법을 연구하였다. 대형구조물의 경우 계측 또는 추정하여야 하는 자유도의 수가 많으므로 인하여 구조계수를 추정하는 데에는 많은 어려움이 존재한다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여 부구조추정법과 부행렬계수를 사용하여 추정하고자 하는 미지계수의 수를 효율적으로 줄일 수 있도록 하였다. 구조물의 고유주파수 및 모드형상 등의 모드계수를 신경망의 입력자료로 사용하였으며, 추정하고자 하는 부재의 부행렬계수를 신경방의 출력자료로 사용하였다. 입력자료로 사용되는 모드계수에 포함되어 있는 계측오차 및 신호처리오차의 영향을 줄이기 위하여, 신경망의 학습과정에서 노이즈를 첨가하는 기법을 사용하였다. 일반적인 형태의 자켓구조물을 대상으로 수치해석을 수행함으로써 제안기법의 대형구조계에 대한 적용성을 검증하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.232-237
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• 2015

Complex dynamic systems are composed of several subsystems. Each subsystems affect the dynamics of other subsystems since they are connected to each other in the whole system. Theoretically, we can derive the exact mass and stiffness matrix of a system if we have the natural frequencies and mode shapes of that system. In real situation, the modal parameters for the higher modes are not available and the number of degree of freedom concerned are not so high. This paper shows a simple method to derive the mass and stiffness matrix of a system considering the connecting points of subsystems. Since the accuracy of reconstructed structure depends on the selection of node and mode, the rule for selection of node and mode are derived from the numerical examples.