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.
The purpose of this study is the optimum modification of dynamic characteristics of stiffened plate structure. In the method of the optimization ,finite element method (FEM), sensitivity analysis and optimum structural modification method are used. To begin with, using FEM, the dynamic characteristics of stiffened plate structure is analyzed. Next, rate of change of dynamic characteristic by the change of design variable is calculated using the sensitivity analysis. Then, amount of change of design variable is calculated using this sensitivity value and optimum structural modification method. The change of natural frequency is made to be an objective function. Thickness of plate and cross section moment become a design variable. It is shown that the results are effective in the optimum modification for dynamic characteristics of the stiffened plate structure.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제16권1호
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pp.47-53
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1992
This paper is discussing the Optimum Structural Modification by the Sensitive Analysis Method. The mokificxation for the first Mouth Open Mode of the C type structure was done by using coordinate sensitivities and thickness sensitivities. The results obtained are as follows; 1. the vibration could be minimized by reducing multiples of mode components of impact point and response point. 2. the tooling precision of the Press machine could be minimized by reducing relative vibration amplititutes between the tool and the object to be tooled. 3. the mode componets of 2 points could be identified by using the coordinate sensitivites for the C type structure. 4. the mode components of 2 points could be iodentified by using the thickness sensitivities for the C type structure.
Recently to develop an automobile with better prosperities, many researches and investments have been executed. In this paper we intend to improve the automobile properties by reducing the weights of the engine without changing the dynamic characteristics. At first we perform the vibration analysis by the Substructure Synthesis Method and execute the exciting test for the engine model, and observe the coincidences of two results to confirm the reliability of the analyzing tools used. The weight minimization is performed by the Sensitivities of the Natural frequencies of the engine block. To decrease the engine weight ideally, the parts of the sensitivity zero are to be cut mainly, and the changing quantity of natural frequency by the cut is to be recovered by the structural modification for the parts with the good sensitivity. But, as actually the mathematical solution for the homogeneous problem(i.e. 0 object function) do not exist, we hereby redesign the block with much thinner thickness and recover the natural frequencies and natural modes to original structure's by the sensitivity analysis. And the Frequency Response Functions(FRF) are to be observed for the interesting points. In this analysis, the original thickness of the engine model has 8 mm of thickness, and the thickness redesigned is 5 mm and 6 mm. And we are to try to recover the 1, 2, 4, and 5 lower natural frequencies interested.
본 연구에서는 기존의 연구로부터 아우터 타이로드는 다른 구조적인 특성보다는 좌굴특성이 가장 극악한 조건임을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 좌굴 성능만을 검토하여 최적설계를 수행하였다. 또한 개박 초기에 검토되었던 강 재질을 알루미늄으로 변경하여 경량화를 구현하였다. 알루미늄 아우터 타이로드에 대해 설계변수를 선정하고 반응표면법과 크리깅을 적용하여 각각 경량화 설계를 제시하였다.
그래핀은 본연의 우수한 물성으로 인하여 전자소자, 에너지 저장매체, 유연성 전도막 등 다양한 분야로의 응용가능성이 제기되었으나, 실제적인 응용을 위해서는 구조적인 결함을 최소화하며, 특성을 자유로이 제어하거나 향상시키는 공정의 개발이 요구된다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 전기적 특성을 제어하는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑은 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 표면에 흡착시켜 기능화 된 그래핀을 얻는 방법으로, 특정 가스 분위기에서 고온 열처리하거나 활성종들이 존재하는 플라즈마에 노출시키는 방법이 제시되었다. 특히 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 단시간의 처리로 도핑이 가능하고, 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 플라즈마내의 극성을 띄는 다양한 활성종들의 충돌효과로 인하여 구조적인 손상이 발생하여 오히려 특성이 저하될 수 있어 이를 고려한 플라즈마 공정조건의 설정이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마에 노출된 그래핀의 Raman 특성을 고찰함으로써 화학적 도핑과 구조적인 결함의 경계를 확립하고 구조결함의 형성을 최소화한 효율적인 도핑조건을 도출하였다. 그래핀은 물리적 박리법을 이용하여 300 nm 두께의 실리콘 산화막이 존재하는 실리콘 웨이퍼 위에 제작하였으며, 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 전극의 위치, 인가전력, 처리시간을 변수로 암모니아($NH_3$) 플라즈마를 방전하여 그래핀의 Raman 특성변화를 관찰하였다. 그래핀의 구조적 결함 및 도핑 효과는 라만 스펙트럼의 D, D', 2D밴드의 강도와 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. 그 결과, 인가전력과 처리시간에 따라 결함형성과 질소도핑 영역이 구분 가능함을 확인하였으며, 이를 바탕으로 결함형성을 최소화한 효율적인 도핑조건이 접지전위, 0.45 W의 인가전력, 처리시간 10초이며, 최적조건에서 계산된 도핑레벨은 $1.8{\times}10^{12}cm^{-2}$임을 확인하였다.
OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)는 월파된 파도를 이용한 파력발전시스템이라한다. OWEC의 성능 및 안전성은 파고, 주기 등 파도의 특성에 의해 영향을 받는다. 따라서 해역 특성에 따른 OWEC의 최적 형상과 구조안전성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 울릉읍 연안 해양 환경 데이터를 이용하였으며, SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법 해석을 통해 기존 케이슨 하부 구조에 변화를 준 모델 4개를 비교하여 월파 효율을 분석하였다. 그 결과, 하부 구조의 변경 및 경량화가 가능함을 확인하였다. 최적화 해석을 통해 설계 하중에 내하력을 가지는 하부 구조인 새로운 트러스형 구조를 제안하였다. 이후 부재 직경 및 두께를 설계변수로 하는 사례 연구를 통해 허용응력조건 하에서 구조 안전성의 확보를 확인하였다. 주기적인 파랑 하중을 받기 때문에 제안하는 구조의 고유 진동수와 해당 해역의 파주기를 비교하였으며, 1년 재현 주기의 파랑을 하중으로 한 조화응답해석을 수행하였다. 제안하는 하부 구조는 동일 가진력에서 기존 설계 대비 응답의 크기가 감소하였으며, 기존 대비 32% 이상의 중량 절감을 수행하였다.
전기자동차 배터리 시스템은 낮은 온도에서 배터리 출력과 수명이 감소하는 문제가 발생한다. 상온 유지를 목적으로 Positive Temperature Coefficient(PTC) 히터가 사용되고 있다. 하지만 PTC 히터는 복잡한 절연구조로 인해 중량이 크다. 중량이 클수록 전기자동차의 연비가 감소한다. 반면에 인덕션 히터는 단순한 절연 구조로 중량 저감에 효과적이며 빠른 온도 상승 특성을 가지고 있다. 따라서 전기자동차용 히터는 인덕션 히터가 적합하다. 인덕션 히터는 LC공진 회로로 구성된다. 정전용량이 클수록 가격과 중량이 상승하기 때문에 인덕턴스를 높여 정전용량을 감소시켜야한다. 또한 인덕션 히터의 주 발열원은 철손이다. 따라서 전자기장 설계 관점에서 인덕턴스 및 철손의 최적화가 중요하다. 본 논문에서는 인덕션 히터 구조 변경에 따른 인덕턴스 및 철손을 다구찌 기법과 유한요소법(FEM) 시뮬레이션을 통해 분석하고 최적화 설계하였다.
본 연구는 최근 멀티미디어 기기의 소형화추세에 따라 음향재생 장치인 스피커 시스템을 멀티미디어 시스템의 규격에 적합하게 구성하기 위해 저음재생용 소형스피커의 개발을 목표로 하였다. 연구 방법으로는 등가회로 해석법을 활용하여 기본 공진주파수를 구하고 이에 대응하는 스피커 부품들의 구조적인 변경 및 재질의 변경 등 다수 회의 반복적인 설계, 제작에 의하여 구현되었다. 그 결과로서 저음재생 특성이 우수한 80 mm 소형 동전형 스피커가 개발되었다. 제작된 저음재생용 소형 스피커의 무향실 내에서 성능 측정 결과, 수치 시뮬레이션인 등가회로법에 의한 기본 공진주파수는 81 Hz인 반면 설계 제작된 최적 모델의 기본 공진주파수는 79 Hz로 측정되었다. 그리고 스피커의 전방 1 m 거리에서 음향재생 주파수 대역은 80 Hz ∼ 15 kHz, 평균 음압레벨은 84±2 dB로 나타났다. 그리고 스피커의 음향특성에 있어서 음질에 가장 중요한 영향을 미치는 고조파 왜율은 기존의 전 대역 80 mm 스피커에서의 제 2차 고조파 왜율 (at 400 Hz)은 0.9%, 제 3차 고조파 왜율 (at 100 Hz)은 6%인 반면 본 개발품에서 제 2차 고조파 왜율 (at 400 Hz)은 0.5%, 제 3차 고조파 왜율 (at 100 Hz)이 1.8%로 크게 개선되었다.
풋월 비탈면 설계 시 해석시간이 짧고, 간편하여 한계평형법을 주로 이용하였으나, 쟁기형태파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 DEM (Distinct Element Method) 해석프로그램인 UDEC을 이용해 수치해석을 수행하여 풋월 비탈면에서 발생되는 쟁기형태파괴에 미치는 영향인자를 분석하였다. 매개변수분석은 암반절리(층면절리, 공액절리, 비탈면의 하단에 위치한 절리)의 구조 및 암반절리상태 등을 변경하여 수행하였으며, 비탈면의 안전율은 강도감소법(Strength Reduction Method)을 이용하여 산정하였다. 수치해석 결과를 통해 쟁기형태파괴는 공액절리(conjugate joint)의 경사각에 주로 의존하고 있음을 확인할 수 있었으며, 층리의 한계간격 및 슬래브의 한계길이가 공액절리의 경사각에 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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