• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1992.10a
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• pp.130-135
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• 1992

복잡한 구조물의 동특성 해석은 수치 해석적인 방법과 실험적 방법 모두 단 순 구조물의 동특성 해석에 비해 정확도가 떨어지는 반면 계산시간과 노력 은 크게 증가하게 된다. 이 경우 구조물 전체를 여러개의 간단한 부분 구조 계로 부할하고, 각 부분 구조계에 대해서 해석후 그 결과들을 적절한 결합 조건하에서 다시 조합하여 전체 구조계에 대해 동특성 해석을 수행하거나, 고감쇠 처리된 구조물과 같이 고전적 이론 해석기법의 적용이 어려운 경우 실험적인 해석방법과 이론적인 해서방법을 혼합 사용할 수 있는 부분 구조 합성법(Substructural Synthesis Method)을 사용하는 것이 효과적이다. 부분 구조합성법은 1) 응답특성을 이용한 방법 2) 모우드 특성을 이용한 방법 3) 특성행렬을 이용한 방법 등이 있으며 본 연구에서는 부분 구조계 응답함수 로부터 직접 특성행렬을 산출하는 방법을 이용하여 전체 구조계의 동특성을 해석할 수 있는 부분 구조 합성법을 제시하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.6 no.4
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• pp.126-135
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• 1989

In this study, in order to perform dynamic design of machine tools reasonably and effectively, a method was formulated to be applicable to the structures connected by joints having elasticity and damping by using substructure synthesis method. And to analyze chatter-free performance, a 3 dimensional cutting dynamics theory was used. Computer program package for the dynamic design of machine tools was developed by combining those and spplied to improvement of performance of NC lathe. Also, the optimization in the structural modifications of machine tool substructure was studied by evaluating the effects of the substructural modifications on total system performance.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2001.11a
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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.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1997.04a
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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.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.215-216
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• 2010

본 논문에서는 재귀 부분 구조 합성법을 이용하여 유체와 고체가 연성된 구조물에 대한 거동을 해석하였다. 이 방법은 일반적으로 널리 사용하는 랜쵸스 방법과 비교하여 몇 배나 빠른 계산 결과 시간에 문제를 풀었음에도 거의 동일한 해를 얻을 수 있는 장점이 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.5
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• pp.1084-1094
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• 1993

An efficient method for determining forced responses of a general linear structural system in time domain using subtructure modes and Lagrange multipliers is presented. Compared with the conventional mode synthesis methods, the suggested method does not construct the equations of motion of the combined whole structure and thus the modal parameters of the whole structure are not required. Only modal parameters of each substructure and geometric compatibility conditions are needed. Both the loaded interface free-free modes and free interface modes can be employed as the modal bases of each substructure. Recurrence discrete-time state equations based upon state transition matrix are formulated for the transient analysis of a parameter-changing system. It is shown form numerical examples that the suggested method is very accurate and efficient to calculate transient responses compares with the direct numerical integration method.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.231-237
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• 1994

컴퓨터의 눈부신 발달에 힙입어 실험 또는 해석적 방법으로 일반 구조물이나 기계구조물의 진동특성을 손쉽고 정확하게 파악하는 것이 가능하게 되었다. 그런데 최근의 산업현장은 지금까지의 정확한 구조해석에만 그치지 않고 이를 바탕으로 강도 개선, 재료 절감을 통한 원가절감, 중량 최소화 문제등의 차원에서 동적인 특성의 변경을 요구하고 있다. 이러한 문제는 그 중요성에도 불구하고 여전히 설계자의 경험이나 시행착오에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 구조물 결합부분에 주목하여 동특성의 변경 문제를 해석하고자 하였다. 즉 거의 모든 구조물이 결합부를 가지고 있는데 결합부 특성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 리벳이나 보울트나 어떤 특수한 형태 결합부가 구조물의 특성에 주는 영향을 예측하기 어렵다. 이러한 결합부이 특성을 알아내고 구조물 동특성 변경 및 개선안을 제시하는 최적설계를 위해 감도해석기법은 아주 유효하게 쓰일 수 있다. 한편 구조물의 대형화, 복잡화는 구조물 동특성 해석에 더욱 많은 계산시간과 용량이 큰 전자계산기를 필요로 하게 되었으며, 분계의 결합부위가 변경되거나 결합형태가 변했을 때 전계의 동특성을 다시 해석할 필요없이 분계만의 정보로부터 전계의 동특성을 알아낼 필요가 생겼다. 이러한 의미에서 구조물의 분계로부터 전계의 동특성을 해석을 위한 부분구조합성법이 대두되게 되었다. 본 연구에서는 이러한 감도해석과 부분구조합성법의 공통된 문제를 일치화하고자 하였다. 즉 감도해석기법을 이용하여 필요한 구조물의 동특성에 부합하는 결합부의 최적한 설계변수를 규명하였고 이렇게 구해진 결합부의 설계변수와 분계의 정보를 알고리즘이 비교적 간단하고 오차가 적은 축소임피던스 합성법에 적용하여 전계의 동특성을 해석함으로써 감도해석기법과 축소임피던스 합성법의 통합적용이 최적설계와 이에 따른 동특성 해석에 효과적인 방법임을 보이고자 하였다. 대상구조물은 구조물 결합의 기본적인 형태인 T형을 선택하였다. T형 구조물은 분계 A(16개의 사각요소)와 분계 B(8개의 사각요소)로 이루어져 있으며 두개의 스프링으로 결합되어 있다. 설계변수는 강성에 국한하였으며 결합부의 결합형태는 탄성결합과 강결합으로 하였다. 감도해석과 축소임피던스 합성법에 의해 구해진 고유진동수와 FRF를 상용 유한 요소 해석 패키지인 MSC/NASTRAN을 통하여 검증하여 이 연구의 타당성을 검토하였다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.29 no.2
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• pp.140-149
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• 1992

The new method, termed the substructural eigensensitivity synthesis method, utilizes the computational merits of the component mode synthesis technique and of sensitivity analysis for the design sensitivities of the dynamic characteristics of substructurally combined structures. It is shown that the eigensensitivities of the entire structure can be obtained by synthesizing the substructural eigensolution and the sensitivities of the eigensolution for the design variables of the modifiable substructure. The sensitivities of the eigenvalues and eigenvectors obtained by the new method are compared to exact eigensolutions in terms of accuracy and computational efficiency. The small errors in eigensensitivity due to the truncation of higher modes remain within a manageable and permissible range for further analysis. The advantage of the newly proposed method as compared to the direct application of sensitivity analysis of the whole structure is demonstrated through examples.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.8
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• pp.823-830
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• 2015

Structural optimization pursues improved performance of structures. Nowadays, structural optimization is applied to the design of huge and complex structures such as an airplane. As the number of the finite elements is increased, the analysis solution becomes more accurate. However, the design cost using the finite element model is significantly increased. The component mode synthesis method that is using the substructure synthesis method is frequently employed in order to keep the accuracy and reduce the cost. A new design method for structural optimization is proposed to reduce the design cost and to consider the dynamic effect of the structure. The proposed method reduces the design cost by applying the equivalent static loads on the design domain. An example of linear dynamic response optimization is solved and the efficiency of the proposed method is demonstrated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.5
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• pp.519-525
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• 2010

The finite element (FE) method is generally used to model and simulate the physical behavior of large structures, such as passenger vehicles or aircraft. However, FE analysis involves a very large computation time and cost for developing the analysis model. Therefore, the vibration characteristics of large structural systems are often analyzed using the component mode synthesis (CMS) method, which is one of the substructure synthesis methods. In this study, the vibration characteristics of passenger vehicles are analyzed by using the substructure synthesis method. A passenger vehicle model, which includes a vehicle body, suspension systems, and a sub-frame, is presented. The physical components of the vehicle system are modeled as equivalent substructures using the Craig-Bampton method of CMS. The vibration characteristics, such as the natural frequencies and mode shapes and frequency response, of the vehicle system are determined. The effects of variations in some design parameters on the vibration characteristics of the full vehicle model are also investigated.