• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.9 no.3 s.43
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• pp.9-22
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• 2005

The allowed operation space for the mass damper in an active tuned mass damper (ATMD) system is limited for most civil structures. In this study, a restrained stroke active tuned mass damper (RS-ATMD) system with a end-spring and a holder that reduces the stroke of the mass damper with maintaining the control effect durably is proposed. This new control system functions as a conventional ATMD within the predetermined stroke limitation under small excitation and as an RS-ATMD beyond that limitation under large excitation. A new control algorithm considering such an operation principle of the RS-ATMD are also provided. Parameteric study for the various design factors of the RS-ATMD is conducted and the control effectiveness are investigated in comparison with the ATMD. Exposed to sinusoidal or impact load, the RS-ATMD system shows the considerable reduction of the maximum stroke of the mass damper with the slight diminution in the control effectiveness. Excited by random load, it also shows the considerable reduction of the maximum stroke of the mass damper not allowing the diminution in the control effectiveness.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.31 no.12
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• pp.1165-1172
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• 2007

The spacer grid set is a part of a nuclear fuel assembly. The set has a spring and the spring supports the fuel rods safely. Although material nonlinearity is involved in the deformation of the spring, nonlinearity has not been considered in design of the spring. Recently a nonlinear response structural optimization method has been developed using equivalent loads. It is called nonlinear response optimization equivalent loads (NROEL). In NROEL, the external loads are transformed to the equivalent loads (EL) for linear static analysis and linear response optimization is carried out based on the EL in a cyclic manner until the convergence criteria are satisfied. EL is the load set which generates the same response field of linear analysis as that of nonlinear analysis. Shape optimization of the spring is carried out based on EL. The objective function is defined by minimizing the maximum stress in the spring while mass is limited and the support force of the spring is larger than a certain value. The results are verified by nonlinear response analysis. ABAQUS is used for nonlinear response analysis and GENESIS is employed for linear response optimization.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05a
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• pp.694-699
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• 2007

The spacer grid set is a part of a nuclear fuel assembly. The set has a spring and the spring supports the fuel rods safely. Although material nonlinearity is involved in the deformation of the spring,nonlinearity has not been considered in design of the spring. Recently a nonlinear response structural optimization method has been developed using equivalent loads. It is called nonlinear response optimization equivalent loads (NROEL). In NROEL, the external loads are teansformed to the equivalent loads (EL) for linear static analysis and linear response optimization is carried out based on the EL in a cyclic manner until the convergence criteria are satisfied. EL is the load set which generates the same response no EL. The objective function is defined by minimizing the maximum stress in the spring while is limited and the support force of the spring is larger than a certain value. The results are verified by nonlinear. ABAQUS is used for nonlinear response analysis and GENESIS is employed for linear response optimization.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.15 no.1
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• pp.33-40
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• 2003

There are two basic concepts about concerning the buckling analysis of a buried pipe. One concept considers the soil around the pipe asn elastic continuum mediaum. The other concept holds that the pipe is sup ported by an elastic spring, which replaces the effects of the surrounding soil (the Winkler model). Theise buckling analysis is based on plane analysis, without considering the corrugation effect and the length effect. This paper thus presents a parametric study using the Finite Element Method (FEM) for the Winker model and proposes a buckling strength formula after examining a 3D analysis considering the corrugation effect and the length effect, thatwhichhelp in estimating the critical buckling strength of such CSP

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.1
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• pp.38-45
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• 1998

최근 국내외에서 활발히 개발되고 있는 지진격리 시스템은 원자력 발전소, 교량, 중요한 공공건물 등의 지진피해를 최소화하기 이하여 널리 적용되고 있다. 그리고 다른 방법에 비하여 경제성 및 효율성이 우수하기 때문에 관련 연구 및 응용이 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 국내외에서 격리시스템의 비선형성과 구조물의 불연속성을 고려한 지진격리 구조물의 해석을 통한 거동을 규명하는 연구가 과거 수년간 활발히 진행되어 왔다. 당사(금호건설)는 상부하중 지지능력과 감쇠능력이 우수한 지진격리장치를 개발하였으며 지진격리장치를 설치한 교량의 지진해석을 수행하여 본 지진격리 시스템의 이론적 성능을 파악하였다. 본 수치해석은 CrayC94에 탑재된 비선형 해석에 뛰어난 것으로 알려진 ABAQU를 이용하였다. 본 지진격리 시스템은 적층고무받침(Laminated Rubber Bearing)과 PTFE 미끄럼받침으로 구성되어 있으며, 적층고무받침은 주로 복원력을 제공하며 PTFE 미끄럼받침은 상부하중을 지지하며 마찰감쇠를 제공하여 에너지를 소산하는 역할을 한다. 본 수치해석에서는 선형스프링과 마찰요소를 이용하여 각각을 모형화하였다. 개발된 지진격리 시스템이 주로 사용될 상판자중이 무거운 다경간 연속 PC Box Girder교를 모델교량으로 선택하여 해석을 수행하였으며 수치해석에 사용된 격리시스템의 사전에 수행된 동특성 실험결과를 활용하였다. 이러한 해석을 통하여 이론적 효율성을 파악할 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.37 no.11
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• pp.1089-1095
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• 2009

The radiated sound pressure induced by tapping test is obtained by solving the Rayleigh integral equation. For structurally radiated sound, the sound field is directly coupled to the structural motion. Therefore the impact response should be analyzed. In this paper, the delamination model is used to analyze the impact response of delaminated composite laminates. And efficient spring-mass model has been proposed to model hammer shaped impactor. Predicted sound pressure histories are compared with test data. The influence of damage on the sound pressure and impacted force history of laminates were investigated. The results show that both radiated sound pressure and impact force history are strongly influenced by delamination on laminates. As a result, it is shown that the presented sound based tapping method was found to be reliable for detecting the damage in composite laminate.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.5
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• pp.928-937
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• 1989

Applicability of $T_{\delta}$ proposed by Shin et al as an instability parameter for ductile material is investigated, Both general fracture test and instability fracture test are performed using compact tension specimens of structural alloy steel(SCM4), The values of ( $T_{\delta}$)$_{app}$(applied tearing modules) estimated from the real load vs. crack growth curve measured from experiments are compared with those estimated from the limit load vs. crack growth curve. The results are:(1) the $T_{\delta}$ parameter may be used as a crack instability parameter:(2) the use of ( $T_{\delta}$)$_{app}$ estimated from the load-crack growth curve, proposed in this study is reasonably justified.ified.d.

• Journal of Drive and Control
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• v.18 no.1
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• pp.9-16
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• 2021

Overloaded vehicles increase the maintenance cost of road structures, and they are a major factor in causing damage to the roads and bridges. In addition, overloaded vehicles compromise the braking capability of the vehicle; thus, threatening the safety of the driver. In order to prevent overloading of vehicles, the government is cracking down on the roads by using a device that measures the weight of vehicles. But this process is inconvenient because the place where the equipment is installed is far away from where the cargo is loaded. Due to the limitations of these fixed weighing devices, there is a growing need for technology that can monitor vehicle weight distribution and overload conditions in real time. In this work, we develop an onboard scale that can measure the load (weight) of trucks in real time. The onboard scale consists of high sensors, a signal processing unit, and a display, and it measures the load using height-displacement of the vehicle's leaf spring suspension.

• Composites Research
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• v.34 no.6
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• pp.400-405
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• 2021

In this study, a composite material frame was designed to increase the energy harvesting efficiency of polyvinylidene fluoride (PVDF) ribbon harvesters which are installed inside smart shoes. In order to minimize the amount of deformation in the load direction of the frame, it was designed using carbon continuous fiber composites and its complex shaped structure was manufactured using a 3D printer. In order to calculate the amount of deformation of the insole and midsole of the shoes under the condition of the load generated during walking, the insole and midsole were modeled using the distributed spring elements. Using finite element analysis, the elongation of ribbon-type harvesters mounted on smart shoes was calculated during walking. It is expected that the predicted elongation of the harvester can be utilized to increase the energy harvesting efficiency of smart shoes.