• 제목/요약/키워드: 스펙트럴해석법

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내부유동을 갖는 파이프 진동의 스펙트럴요소해석 (Spectral Element Vibration Analysis of the Pipeline Conveying Internal Flow)

  • 오혁진;강관호;이우식
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권2호
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    • pp.294-301
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    • 2003
  • It is of often important to accurately predict the flow-induced vibration or dynamic instability of a pipeline conveying internal high speed flow in advance, which requires a very accurate solution method. In this study, first the dynamic equations for the axial and transverse vibrations of a pipeline are reduced from a set of pipe-dynamic equations derived in the previous study and then the spectral element model is formulated. The accuracy of the spectral element method (SEM) is then verified by comparing its results with the results obtained by finite element method (FEM). It is shown that the present spectral element model provides very accurate solutions by using an extremely small number of degrees-of-freedom when compared with FEM. The dynamics of a sample pipeline is investigated with varying the axial tension and the speed of internal flow.

이동하는 점탄성 보의 스펙트럴 요소모델링 및 동역학 해석 (Spectral Element Modeling and Dynamic Analysis of an Axially Moving Viscoelastic Beam)

  • 오형미;김도연;이우식
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.1672-1677
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    • 2003
  • In this paper, the spectral element model is derived for the vibration and stability analyses of an axially moving viscoelastic beam subjected to axial tension. The viscoelastic material is represented by using a one-dimensional constitutive equation of hereditary integral type. The accuracy of the present spectral element model is first verified by comparing the eigenvalues obtained by the present spectral element model-based SEM with those obtained by the exact theory and the conventional FEM. The effects of viscoelasticity on the vibration and stability of an example moving viscoelastic beam are numerically investigated.

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스펙트럴 전달행렬에 의한 헬리컬 기어계의 진동해석 (Vibration Analysis of the Helical Gear System by Spectral Transfer Matrix)

  • 박찬일
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.774-781
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    • 2006
  • This paper presents a study on the analytical prediction of vibration transmission from helical gears to the bearing. The proposed method is based on the application of the three dimensional helical gear behaviors and complete description of shaft by the spectral method. Helical gear system used in this paper consists of the driving element, helical gears, shafts, bearings, couplings and load element. In order to describe all translation and rotation motion of helical gears twelve degree of freedom equations of motion by the transmission error excitation are derived. Using these equations, transfer matrix for the helical gear is derived. For the detail behavior of shaft motion, the $12{\times}12$ transfer matrix for the shaft is derived. Transfer matrix for the bearing, coupling, driving element, and load is also derived. Application of the boundary conditions in the assembled transfer matrix produces the forces and displacements in each element of the helical gear system. The effect of the proposed method is shown by numerical example.

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내진성능평가를 위한 다자유도 교량의 수정 비선형 등가정적해석법 (Modified Nonlinear Static Pushover Procedures of MDOF Bridgesfor Seismic Performance Evaluation)

  • 조창근;김영상;배수호
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.175-184
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    • 2006
  • 다자유도의 교량에 횡방향 지진하중을 받는 경우, 교량의 내진성능설계 및 성능평가를 위한 두 가지 비선형 등가 정적해석절차를 제시하였다. 빌딩구조물에 대한 FEMA-273의 변위계수법과 ATC에서 채택하고 있는 역량스펙트럼법을 개선하여 다자유도 연속교량의 내진성능평가에 적용토록 제시하였다. 수정된 두 방법들에 대한 적합성을 시간이력 동적해석과 비교토록 하였다. 다자유도 교량의 교축직각방향 관성력 분포를 합리적으로 반영하기 위하여, 수평방향 지진하중의 분포형태에 따른 모드 및 스펙트럴 하중분포를 적용토록 하였다. 철근 콘크리트 교각 부재는 하중-기초법에 의한 비선형 층상화 골조 유한요소 모델을 사용하여 교량 구조물을 모델링 하였다.

부분 내재적 체비셰브 스펙트럴 기법을 이용한 주기적인 비정상 유동 해석 (Partially Implicit Chebyshev Pseudo-spectral Method for a Periodic Unsteady Flow Analysis)

  • 임동균
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.17-23
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    • 2020
  • 본 연구는 Chebyshev collocation operator를 지배 방정식의 시간 미분항에 적용하여 비정상 유동해석을 해석할 수 있는 기법을 개발한 논문이다. 시간적분으로 유속항은 내재적으로 처리하였으며 시간 미분항은 Chebyshev collocation operator을 적용하여 원천항 형태로 외재적으로 처리하여 부분 내재적 시간적분법을 적용하였다. 본 연구의 방법을 검증하기 위해 1차원 비정상 burgers 방정식과 2차원 진동하는 airfoil에 적용하였으며 기존의 비정상 유동 주파수 해석기법과 시험 결과를 비교하여 나타내었다. Chebyshev collocation operator는 주기적인 문제와 비주기적인 문제에 대해서 시간 미분항을 처리할 수 있으므로 추후 비주기적인 문제에 적용할 예정이다.

스펙트럴요소법을 이용한 동적분포하중을 받는 구조물의 동적해석 (Dynamic Analysis of the Structures under Dynamic Distributed Loads Using Spectral Element Method)

  • 이우식;이준근
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권6호
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    • pp.1773-1783
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    • 1996
  • Finite element method(FEM) is one of the most popularly used method analyzing the dynamic behaviors of structures. But unless number of finite elements is large enough, the results from FEM some what different from exact analytical solutions, especially at high frequency range. On the other hand, as the spectral analysis method(SAM) deals directly with the governing equations of a structure, the results from this melthod cannot but be exact regardless of any frequency range. However, the SAM can be applied only to the case where a structure is subjected to the concentrated loads, despite a structure could be unddergone distributed loads more generally. In this paper, therefore, new spectral analysis algorithm is introduced through the spectral element method(SEM), so that it can be applied to anlystructures whether they are subjected to the concentrated loads or to the distributed loads. The results from this new SEM are compared with both the results from FEM and the exact analytical solutions. As expected, the results from new SEM algorithm are found to be almost identical to the exact analytical solutions while those from FEM are not agreed well with the exact analytical solutions as the mode number increases.

스펙트럴유한요소법을 적용한 점탄성층 샌드위치평판의 진동해석 (Applications of Spectral Finite Element Method for Vibration Analysis of Sandwich Plate with Viscoelastic Core)

  • 이성주;송지훈;홍석윤
    • 대한조선학회논문집
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    • 제46권2호
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    • pp.155-164
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    • 2009
  • In this paper, a spectral finite element method for a rectangular sandwich plate with viscoelastic core having the Levy-type boundary conditions has been plated. The sandwich plate consists of two isotropic and elastic face plates with a surfaced-bonded viscoelastic core. For the analysis, the in-plane and transverse energy in the face plates and only shear energy in the core are considered, respectively. To account for the frequency dependent complex shear modulus of the viscoelastic core, the Golla-Hughes-McTavish model is adopted. To evaluate the validity and accuracy of the proposed method, the frequency response function and dynamic responses of the sandwich plate with all edges simply supported subject to an impact load are calculated and compared with those calculated by a finite element method. Though these calculations, it is confirmed that the proposed method is very reliable and efficient one for vibration analysis of a rectangular sandwich plate with viscoelastic core having the Levy-type boundary conditions.

스펙트럴법을 적용한 2차원 비정상 점성유동해석 (Application of Spectral Method to Two-Dimensional Unsteady Viscous Flow Analysis)

  • 신영섭
    • 대한조선학회논문집
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    • 제33권4호
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    • pp.48-59
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    • 1996
  • 비정상 점성유동 수치해석단계는 연속방정식을 만족시키는 공간해석단계와 시간전진단계로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 공간해석단계의 압력 Poisson 방정식의 해를 구하는데 스팩트럴법을 이용하였다. 압력 Poisson 방정식의 최고차미분항을 Fourier 급수로 전개하면 압력 및 압력의 1차미분항의 Fourier 급수의 적분으로 표현되므로 Gibb's 현상을 제거할 수 있어, 비주기성인 경우에도 스팩트럴법을 적용할 수 있다. 수치해법의 검증을 위하여 2차원 원주상체 및 날개주위 비정상 점성유동을 수치해석하였고, 그 결과를 비교하여 보았다.

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비비례 진동감쇠를 갖는 선형 동역학계의 스펙트럴 해석법 (Spectral Analysis Method for the Multi-DOFs Dynamic Systems with Non-Proportional Damping)

  • 조주용;김성환;이우식
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.411-416
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    • 2004
  • This paper introduces a fast Fourier transform (FFT)-based spectral analysis method for the transient responses as well as the steady-state responses of linear dynamic systems with non-proportional damping. The force vibration of a non-proportionally damped three-DOF system is considered as the illustrative numerical example. The proposed spectral analysis method is evaluated by comparing with the numerical solution obtained by the Runge-Kutta method

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구형 유전체 위에 있는 구형 패치의 공진 특성과 방사 특성 (Resonance Characteristics and Radiation Characteristics of a Spherical Patch on a Dielectric Sphere)

  • 정이루;홍익표;이명건;전흥재;육종관
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제23권4호
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    • pp.515-523
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    • 2012
  • 본 논문에서는 구형 유전체 위에 있는 구형 패치의 전파 특성으로서 공진 특성과 방사 특성을 분석하였다. 공진 주파수와 Q를 계산하여 특정 모드의 공진 특성을 해석하였으며, 원거리에서의 전기장을 계산하여 방사 특성을 해석하였다. 구형 유전체의 해석을 위해 스펙트럴 영역 해석법(spectral domain analysis method)를 적용하였으며, Vector Legendre transform pair와 Galerkin's method를 이용하여 스펙트럴 영역으로 변환한 후 대수식으로 정리하여 효율적인 계산을 할 수 있었으며, 이를 통해 구형 패치의 반지름이나 곡률, 유전체의 특성이 구형 패치의 특성에 미치는 영향을 해석하였다.