• Title/Summary/Keyword: 진동 효과

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Finite Element Analysis of Continuous Beam Vibration under Pedestrian Loading Considering Moving Mass Effect (이동 질량 효과를 고려한 연속 보의 보행하중 진동 유한요소 해석)

  • Park, Wonsuk
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.35 no.5
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    • pp.309-316
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    • 2022
  • This study proposes a finite element analysis method that can analyze the vibration of a beam by considering the inertia effect of moving masses in a vertical direction. The proposed method is effective when a precise interaction analysis is not required. The inertial effects of the moving masses are included in the equation of motion, and the interaction forces between the masses and the beam are considered only as external loads. Time domain analyses were performed using Abaqus, a general-purpose finite element analysis software, and an implementation method using multi-point constraints wais presented to link the displacements of the beam element nodes and moving rigid masses. The proposed method was verified by comparing its solution with that obtained using an existing analytical method, and the analysis results for continuous beam vibrations under dynamic gait loadings were used to examine the mass effect of pedestrians.

Application of Tuned Mass Damper to Suppress Man-Induced Vibrations of Cable Stayed Foot-bridge (사장교형식 보도교의 보행진동제어를 위한 TMD 적용)

  • Kim, Yun-Seok;Lee, Seung-Woo;Kim, Jae-Min;Chang, Seong-Kyu
    • 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.

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The Effect of Convergence Intervention of Focal Vibration Stimulation and Bilateral Upper Extremity Training on Recovery of Upper Limb Function in Stroke Patients (국소 진동 자극과 양쪽 팔 훈련의 융합 중재가 뇌졸중 환자의 팔 기능 회복에 미치는 효과)

  • Kim, Sun-Ho
    • Journal of the Korea Convergence Society
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    • v.12 no.2
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    • pp.95-101
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    • 2021
  • The purpose of this study was to investigate the convergence effect of focal vibration stimulation and bilateral upper limb training on the recovery of upper limb function when applied to stroke patients. For 20 stroke patients, divided into an experimental group that performed convergence intervention with focal vibration stimulation and bilateral upper limb training, and a control group who performed only bilateral upper limb training. It was conducted 20 times for 4 weeks, 30 minutes per session. Vibration stimulation was applied to the affected side of the experimental group for 30 minutes during training. Results were measured for the degree of recovery of the affected upper limb function, amount of use on the affected and unaffected sides, the quality and satisfaction in performance on use of both upper limbs. Comparisons were made within groups using a paired-sample t-test and between groups using covariance analysis. As a result of the study, the experimental group showed a significant difference in dexterity and the amount of use on the affected than the control group. The effect size was more than the small effect size in all evaluation items. Through this study, it is thought that the convergence intervention of focal vibration stimulation and bilateral upper limb trainingcan be used clinically as an effective intervention for the recovery of arm function in stroke patients.

Evaluation of Serviceability and Flexural Performance for RC Hollow Slab by Hollow Ratio and Damping Ratio (중공율과 감쇠율을 이용한 RC 중공 슬래브의 사용성 및 휨성능 평가)

  • Jong Hoon Kim;Dong Baek Kim;Yong Gon Kim;Jae Won Lee;Jeong Ho Choi
    • Journal of the Society of Disaster Information
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    • v.18 no.4
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    • pp.930-935
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    • 2022
  • Purpose: The purpose of this study is to evaluate the stiffness reduction and damping ratio of reinforced concrete hollow slabs and to analyze their performance, and to study the effect of the damping effect of hollow bodies and the stiffness reduction on the serviceability of slabs. Method: Test specimen was made in a size of 0.6m*0.21m*3.6m to evaluate the vibration effect of the slab, and the hollow ratio was set in six steps from 0.0% to 30% to measure the change in rigidity and damping according to the change in the hollow ratio. Result: As the hollow ratio increases, rigidity decreases and the natural frequency decreases, but as the mass decreases, the natural frequency increases gradually. Since energy is hardly dissipated up to the hollow ratio of 20%, the hollow ratio should be reduced by 30%. Conclusion: It was found that the bending strength degradation of the slab with a hollow ratio of about 30% is minimized, but an appropriate natural frequency can be maintained, and a certain damping effect can be obtained.

Vibration Characteristics of the Collecting Plates in Electrostatic Precipitator (정전집진기 집진판의 진동 특성)

  • 나종문;이기백;양장식
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1995.04a
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    • pp.313-317
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    • 1995
  • 최근 환경오염이 심각한 사회문제로 대두됨에 따라 환경오염원을 제거하기 위한 여러 가지의 집진장치가 개발되고 있는데 화력발전소에서는 건식정전집진장치(dry electrostatic precipitator)를 이용하고 있다. 건식정전집진장치는 햄머(hammer) 방식의 충격장치를 설치하여 집진극과 방전극에 충격을 가함으로써 충격력을 극대화시키고 높은 분진박리 효과를 꾀하고 있는데 환경오염원이 되고 있는 집진판의 분진의 분리율을 높이기 위해서는 집진판의 전체 영역에서 분진을 동일하게 떨어뜨릴 수 있는 충격장치가 설계되어야 하는데, 이를 위해서는 충격하중에 따른 집진판의 진동 형태를 정확하게 분석하여야 한다. 본 연구에서는 집진판의 충격하중에 따른 진동의 형태를 분석하기 위해 펄스 레이저를 이용한 2중 노출 홀로그래피 시스템을 구성하였다. 홀로그래픽 간섭계는 이미 오래 전에 개발된 레이저 응용 계측기법으로서 주로 정현적인 진동을 하는 진동체의 진동 현상을 연구하는 데에 많이 사용되어 왔는데 그 기술 개발은 상당한 수준에 있다. 그러나 종래의 기술들은 주로 헬륨-네온(He-Ne)레이저와 같은 연속 레이저(continuous wave laser)를 이용한 기술들인데 최근에는 루비(ruby) 레이저와 같은 펄스 레이저 (pulse laser)를 이용한 기술이 많이 응용되고 있다. 이 펄스 레이저 홀로그래픽 간섭계를 Gottenberg는 응력파에 의해서 발생된 변형을 측정하기 위해 사용하였고 Aprahamian등은 보(beam)와 평판의 굽힘파(bending wave)의 전파 특성 연구에 이용하였다. 그 실험적 결과는 수치적 해석 결과와 비교되어 매우 좋은 일치성을 보였는데 이러한 펄스 레이져 홀로그래픽 간섭계 기법의 주요 장점은 어떠한 특정한 순간에 관찰하고자 하는 시험편의 전체 영역의 파동 전파 형상을 관찰할 수 있다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 펄스 레이저를 응용한 2중 노출 홀로그래피법(double exposure holography method)을 이용해서 집진판에 충격하중이 가해졌을 때 발생하는 진동이 발생과 전파 특성을 충격하중의 방향에 따라서 분석하였다.

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Vibration Reduction Effect and Structural Behavior Analysis for Column Member Reinforced with Vibration Non-transmissible Material (진동절연재로 보강된 기둥부재의 진동저감효과 및 구조적 거동분석)

  • Kim, Jin-Ho;Yi, Na-Hyun;Hur, Jin-Ho;Kim, Hee-Kyu
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.20 no.4
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    • pp.94-103
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    • 2016
  • For elevated railway station on which track is connected with superstructure of station, structural vibration level and structure-borne-noise level has exceeded the reference level due to structural characteristics which transmits vibration directly. Therefore, existing elevated railway station is in need of economical and effective vibration reduction method which enable train service without interruption. In this study, structural vibration non-transmissible system which is applied to vibroisolating material for column member is developed to reduce vibration. That system is cut covering material of the column section using water-jet method and is installed with vibroisolating material on cut section. To verify vibration reduction effect and structural performance for structural vibration non-transmissible system, impact hammer test and cyclic lateral load test are performed for 1/4 scale test specimens. It is observed that natural period which means vibration response characteristics is shifted, and damping ratio is increased about 15~30% which means that system is effective to reduce structural vibration through vibration test. Also load-displacement relation and stiffness change rate of the columns are examined, and it is shown that ductility and energy dissipation capacity is increased. From test results, it is found that vibration non-transmissible system which is applied to column member enable to maintains structural function.

A Study on Vibration Analysis and Estimation of Vibration Damping of Tricone-Bits Drilling Machine (Tricone-Bits 천공장비의 진동 분석 및 진동 거리감쇠 추정에 관한 연구)

  • Cho, Seongkyu;Seo, Sung Chul;Park, Hyung Keun
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.43 no.4
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    • pp.493-499
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    • 2023
  • Recently, with the development of construction machinery, low-vibration construction machine such as Tricone-Bits, which can drill both soil and rock layers and minimize vibration, is being used frequently. However, although many studies have been conducted on the prediction of vibration values for earth augers and pile drivers, the reality is that studies on the effects of vibration on low-vibration drilling equipment are lacking. In this paper, ground vibration values for Tricone-Bits were measured, and a vibration distance damping formula was proposed using this. In addition, after predicting the vibration of the earth auger and pile driver using the previously proposed vibration distance damping formula, the degree of vibration damping for the Tricone-Bits was evaluated by comparing and analyzing it. As a result, the Tricone-Bits showed a vibration reduction effect of 97% and 93% compared to these machine and It will help with management and prediction of the ground vibration effects evaluation on the low-vibration equipment such as Tricone-Bits.

Dynamic Characteristics of Composite Thin-Walled Beams with a Chord wise Asymmetric Cross-Section: I. Single-Cell (시위 방향 비대칭 단면의 복합재료 박벽보의 동특성 연구: I. 단일-셀)

  • Kim, Keun-Taek
    • Journal of Aerospace System Engineering
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    • v.12 no.6
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    • pp.41-49
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    • 2018
  • In this study, the theoretical dynamic characteristics of a thin-walled composite beam with a single-cell of chordwise asymmetric cross-section was studied. Mathematical modeling was done by considering the transverse shear effects, the warping restraint effects, the constant taper ratio in the longitudinal direction of the beam, and the geometrical cross-section ratio. The mass coefficients, stiffness coefficients, and Eigen frequencies of the selected section were investigated. In particular, the effects of the taper ratio and cross-section ratio of the model on the Eigen frequencies were analyzed and compared when the asymmetry of the section was considered and the warping function was not corrected.

Numerov-Cooley Method on a Potential of NO Molecule (산화질소 분자 퍼텐셜에 적용한 Numerov-Cooley 방법)

  • Cho, Seon-Woog
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.51 no.2
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    • pp.125-128
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    • 2007
  • In applying Numerov-Cooley method, Excel tool ‘Solver' is used to match those two wave functions propagated inward and outward, respectively. It is numerically confirmed that the same eigenvalue is obtained by using the average of two energy values of each inward and outward wave functions. This method is applied to a NO molecule potential, and we calculated the variations of the average bond distance and tunneling for a given vibrational energy. It is found that the average bond lengths increase proportionately to the vibrational energy, while the tunneling is not so sensitive to the energy changes. Rather substantial amount of tunnel effect is found for every vibrational state.

3-D Aeroelastic Model Test of a Cable-Stayed Bridge with a Main Span of 1,200m (주경간장 1,200m 사장교의 3차원 풍동실험)

  • Sin, Seung-Hwan;Kim, Yeong-Min;Gwak, Yeong-Hak;Lee, Hak-Eun
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.70-70
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    • 2011
  • 사장교의 적용지간이 증가하여 초장대화하면서 구조안전성을 확보하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 본 연구에서는 현재까지 시도된 적이 없는 주경간 1,200m 사장교의 내풍안정성을 검토하기위하여 3차원공탄성 모형을 제작하고 풍동실험을 수행하였다.(그림1 참조) 실험대상 구조물은 내풍안정성 증대를 위해 유선형 박스거더를 채용하고 케이블이 거더와 함께 비틀림에 저항하도록 2면 케이블을 적용하였다. 구조적인 측면에서는 보강형 자중감소를 위해 전경간을 강박스로 계획하였으며 측경간에 부반력제어를 위한 Counter Weight을 적용하였다. 실험대상 구조물은 완성계, 가설계95%, 가설계50%, 가설계45%로 모형을 해체하면서 진행하였고 가설단계 별로 내풍케이블의 수량과 형상을 달리하여 내풍안정성 개선효과를 확인하고자 하였다. 3차원 풍동실험 결과 완성계에서 교량의 안전성에 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 와류진동, 플러터, 버페팅과 같은 유해한 진동현상이 발견되지 않았으며, 시공중 내풍안정성 확보를 위하여 대상교량에 내풍케이블을 설치하고 내풍케이블의 수량 및 배치형상에 따른 진동제어 효과를 검토하였다. 본 실험은 현재 풍동실험 요소기술을 이용하여 1,200m급 사장교 풍동실험을 수행하였고 이에 따라 교량이 초장대화 되면서 스케일다운에 따른 보강형질량, 케이블 간격 등 실험모형 제작상 문제점을 확인 할 수 있었으며 이러한 경험을 토대로 향후 1,000m 이상급 초장대 사장교 내풍설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

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