• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.4
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• pp.69-83
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• 1994

An explicit finite element nonlinear formulation for very large deformations of plane frame structures is developed. The formulation is based on an updated material reference frame and hence a true stress-strain relationship can be directly applied to characterize the properties of material which is subjected to very large deformations. In the formulation, a co-rotational approach is applied to deal with the large rotations but small strain problems. Straight beam element is considered when the strain of an element is large. The element formulation is based on the small deflection beam theory but with the inclusion of the effect of axial force. The element equations are constructed in an element local coordinate system which rotates and translates with the element, and then transformed to the global coordinate system. Several numerical examples are analyzed to validate the presented formulation.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.16 no.6
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• pp.61-67
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• 1997

Piezoelectric gyroscopes are the devices to measure angular rotational velocity of a system with respect to an inertial frame of reference means of the Coriolis principle. Most of current piezoelectric gyroscopes detect rotational velocity about a single axis of rotation. This paper describes development of a new dual axial gyroscope made out of the piezoelectric ceramic, PZT, which can overcome the limitation of the current single axial type. The validity of the new structure is checked through finite element analysis. Based on the design, an experimental sample of the sensor is fabricated and its performance is discussed in comparison with the theoretical expectation. The resutls show that the present gyroscope is capable of measuring the rotational velocity over two orthogonal axes simultaneously with good enough sensitivity and distinction between the two axial components of the rotation.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.19 no.2
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• pp.60-67
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• 2015

The finite element (FE) model updating is a commonly used approach in civil engineering, enabling damage detection, design verification, and load capacity identification. In the FE model updating, acceleration responses are generally employed to determine modal properties of a structure, which are subsequently used to update the initial FE model. While the acceleration-based model updating has been successful in finding better approximations of the physical systems including material and sectional properties, the boundary conditions have been considered yet to be difficult to accurately estimate as the acceleration responses only correspond to translational degree-of-freedoms (DOF). Recent advancement in the sensor technology has enabled low-cost, high-precision gyroscopes that can be adopted in the FE model updating to provide angular information of a structure. This study proposes a FE model updating strategy based on data fusion of acceleration and angular velocity. The usage of both acceleration and angular velocity gives richer information than the sole use of acceleration, allowing the enhanced performance particularly in determining the boundary conditions. A numerical simulation on a simply supported beam is presented to demonstrate the proposed FE model updating approach.

• Journal of KSNVE
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• v.10 no.3
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• pp.401-409
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• 2000

Vibration of a BLDC motor is a coupled phenomenon between mechanical characteristics and magnetic origins through the motor air-gap. When a relative misalignment of rotor in the air-gap center exists on the assemblage it is considered to influence the motor system characteristics, depending on the degree of misalignment. The rotor-motor system used in a washing machine is modeled using FE-TM and a magnetic force of BLDC motor with radial rotor eccentricity is analyzed. And the transient whirl responses of a rotor system with relative misalignment in the motor air-gap are investigated considering mechanical origins and magnetic effects. Results show that rotor misalignment in the air-gap affect the vibration of the rotor-motor system.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07b
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• pp.780-782
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• 2001

SRM은 회전자의 구조가 간단하고 간단한 제어장치로 구동이 가능한 장점이 있지만 Cogging Torque로 인한 소음, 진동, 토크리플 등으로 인해 SRM의 안정화 운전에 장애가 되는 단점이 있다. 이를 제거하기 위한 방법으로는 외부회로에 제어기를 도입하여 전류파형을 조절하는 방법이 있으나 이 경우 고가의 복잡한 정밀제어기를 부착해야한다. 본 연구에서는 회전자의 형상을 조절하여 Cogging Torque를 감소시키는 방법을 연구한다. 이를 위하여 유한요소법을 이용하여 설계변수의 민감도를 계산하고 최적화 기법을 사용하여 형상변경 실시를 반복하여 최적설계를 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1992.10a
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• pp.91-95
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• 1992

현재 대부분의 공작기계에서는 모터의 동력을 주축으로 전달하기 위해서 커플링, 밸트,기어 등을 사용하고 있지 만 주축이 고속회전할 수록 커플링 구동방법에서는 주축과 모터의 미스얼라인먼트에 의한 진동과 소음이 커지고 벨트 구동방법에서는 원심력에 의한 벨트 장력의 증가 및 벨트의 파손현상, 벨트와 풀리간의 미끄럼현상 등이 발생하며, 기거 구동방법에서는 기어간의 금속접촉에 의한 진동과 소음이 증대하게 된다. 본 연구에서는 모터내장형 주축의 동특성을 체계적으로 해석하기 위해서 유한요소모델을 도입하였다. 특히 공작기계 주축은 세장비가 비교적 작기 때문에 Timoshenko보 이론으로 모델화하였고, 여러장의 얇은 철심용 강판들도 적층된 내장형 모터의 회전부(rotor)는 굽힘변형 및 전단변형에 대해서 상당 수준의 강성효과를 나타내기 때문에 질량효과 외에도 그 강성효과를 수학적 모델에서 고려하였다, 또한 진동실험 결과로 부터 모터회전부의 강성특성을 규명하는 방법을 제시하였으며, 제안된 규명방법의 유용성은 모터내장형 주축에 대한 모드매개변수의 이론값과 실험값을 비교함으로써 입증하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2001.11a
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• pp.360-364
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• 2001

본 논문에서는 최근의 진화적 구조최적화(ESO) 전략을 회전축의 형상최적화에 적용하였으며, 각 계산 스텝마다 단위 유한요소의 크기를 변경함으로써 기존의 방법보다 빠르고 정확한 최적형상에 수렴하는 새로운 방법을 제시하였다. 축요소의 직경을 시스템 설계변수로 하였으며, 축중량의 감소, 공진배율(Q-factor)의 감소 및 충분한 위험속도의 분리여유를 갖도록 목적함수를 설정하였다. 불평형응답 및 굽힙응력의 구속조건을 부가하였으며, 목적함수에 대한 설계변수의 감도해석을 수행하였다. 전동기축계에 대한 적용 결과로부터 주파수와 동적 구속조건하의 로터베어링 시스템에 대한 축 형상 최적화에 ESO법이 효과적으로 이용될 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.14 no.8
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• pp.108-114
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• 1997

A simple and efficient method is presented for the dynamics of interconnected flexible beams having large rigid body rotations. A simple mass matrix is obtained by interpolating the displacements in the global inertia frame, and the elastic force is also simply computed by using linear finite element technique with the moving frame attached to the beam. For the beams connected by revolute joints, kinematic constraints and relative rotations between the beans are not required and the equations of motions are time integrated by a simple ODE technique. Numerical simulations are conducted to demonstrate the accuracy and efficiency of the present technique.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.752-753
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• 2015

본 논문에서는 극-슬롯 조합, 회전자 배리어의 형상에 따른 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 공극자속밀도, 역기전력 특성을 분석하였다. 먼저 유한요소해석(FEM)을 수행하여 공극자속밀도와 역기전력을 추출하였으며, 추출된 데이터를 고속퓨리에변환(FFT)을 이용해 고조파 분석을 수행하였다. 이를 통해 극-슬롯 조합과 회전자 배리어 형상 간의 조합이 공간고조파의 크기에 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2007.04a
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• pp.76-77
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• 2007

화학 기상 증착법 (Chemical Vapor Deposition)은 기체 원료의 화학반응을 이용하여 박막, 미립자, nano-tube등 고체 재료를 합성하는 증착 방법이며, 현재 공업적으로 확산되어 반도체 공정과 같은 박막제조에 이용되고 있다. 박막제조에 있어서 중요한 관심사인 기판의 증착률은 기판의 회전 속도에 의하여 영향 받을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 최적의 회전 속도를 찾아내기 위해 박막특성에 직접적으로 연관이 있는 CVD 반응기 내의 유동특성을 유한체적법 (Finite volume method)과 SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equation) 알고리즘을 사용하여 수치모사 하였고 기판에서 화학 반응을 계산하기 위해 Arrhenius 모델을 사용하였다.