• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.332-335
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• 2011

바람에 의해 발생하는 장대교량의 진동현상은 버펫팅과 와류진동 그리고 플러터 등으로 구분할 수 있으며, 특히 설계풍속에 해당하는 강풍에 안전한 교량을 설계하는 것이 주된 관심사항이다. 이러한 장대교량의 공기역학적인 안정성 검토에 사용되는 플러터 계수를 풍동실험을 통하여 산정하였다. 본 논문에서는 일반적인 플레이트 거더교의 강풍에 대한 안정성을 검토하기 위하여 풍동실험을 수행하였으며, 자유진동 기법과 강제진동 기법을 사용하여 추출한 플러터 계수를 비교하였다. 자유진동 기법은 교량단면에 초기변위를 주어 상하 및 회전 진동을 하는 교량단면의 변위를 측정한 후 system identification 기법으로 플러터 계수를 구하게 된다. 그리고 강제진동 기법은 상하방향의 강제진동과 회전방향의 강제진동 실험을 독립적으로 수행하여 교량단면에 작용하는 풍하중과 단면의 진동을 분석함으로써 플러터 계수를 추정하게 된다. 그리고 플러터 계수의 비교를 통하여 강제진동 기법과 자유진동 기법의 장단점을 분석하였다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.13 no.5
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• pp.525-533
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• 2001

The wind resistant design of long-span bridges has urged a special attention to the prevention of the flutter occurrence Therefore calculation of flutter derivatives is indispensable to this prediction. A used system identification method must identify all the flutter derivatives from noisy experimental data In this paper MITD(Modified Ibrahim Tim Domain) method and AKF (Adaptive Kalman Filter) method are applied to extract flutter derivatives from section-model tests. The robustness and reliability of proposal SI methods under a high signal-to-noise ratio is demonstrated through numerical simulation for windtunnel test.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.15 no.6 s.67
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• pp.693-700
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• 2003

An evaluation method for flutter derivatives is proposed, using indicial functions of structural members produced by Computational Fluid Dynamics (CFD). Flutter derivatives are obtained by Fourier integration of indicial functions. Instead of direct simulation of oscillating objects, only the calculation of time-dependent lift and moment variations of fixed objects with constant attack angle are necessary.The Finite Element Method (FEM) is developed as a tool for the numerical method. For two rectangular sections having different aspect ratios, the numerical analysis and wind tunnel test are carried out to inspect the adequacy of this study. The results proved to be good, and they could be used for a preliminary design.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.88-89
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• 2011

풍하중이 작용하는 교량의 응답을 구하기 위하여 RFA(Rational Function Approximation)와 같은 시간 영역해석법이 널리 사용되고 있다. 교량 단면의 공기역학적 특성을 정의하는 플러터 계수는 주파수 영역에서 정의되기 때문에, 시간 영역해석을 위하여 inverse Fourier transform을 통해 얻어진 impulse response function을 이용한 중첩 적분법이 제안되었다. 시간 영역해석을 위해서는 플러터 계수에 상관성이 존재해야 함을 밝히고, 최적화 방법을 이용하여 시간 영역 해석을 위한 플러터 계수 산정법을 제안하고자 한다. B/D=20의 구형 단면에 적용하여 제안한 방법의 타당성을 검증하고자 한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.5A
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• pp.887-899
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• 2006

The aim of this study is to investigate a correlation between fundamental data on aerodynamic characteristics of bridge girder cross-sections, such as aerodynamic force coefficients and flutter derivatives, and their aerodynamic behaviour. The section model tests were carried out in three stages. In the first stage, seven deck configurations were studied, namely; Six 2-edge girders and one box girder. In this stage, changes in aerodynamic force coefficients due to geometrical shape of girders, incidence angle of flow, wind directions and turbulence intensities were studied by static section model tests. In the second stage, the dynamic section model tests were carried out to investigate the relativity of static coefficients to dynamic responses. And finally, the two-dimensional (lift-torsion) aerodynamic derivatives of three bridge deck configurations were investigated by dynamic section model tests. The aerodynamic derivatives can be best described as a representation of the aerodynamic damping and the aerodynamic stiffness provided by the wind for a given deck geometry. The method employed here to extract these unsteady aerodynamic properties is known as the initial displacement technique. It involves the measurement of the decay in amplitude with time of an initial displacement of the deck in heave and torsion, for various wind speeds, in smooth flow. It is suggested that the proposed aerodynamic force coefficients and flutter derivatives of bridge girder sections will be potentially useful for the aeroelastic analysis and buffeting analysis.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2008.02a
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• pp.295-298
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• 2008

유체내에 잠겨있는 물체의 진동은 공기력을 유발시키며 이러한 공기력에 의해 발생되는 진동을 물체의 거동에 의해 발생되는 가진이라 한다. 또한 물체에 작용하는 외부 공기력이 없이도 물체의 주기적인 움직임에 의해 발생되는 에너지로부터 공기력을 생성시킨다. 이러한 메커니즘에 의해 생성되는 공기력을 공기자발력(self-excited force) 이라 하며 교량의 내풍안정성과 관련이 있다. 본 논문에서는 MIE 메커니즘에 의해 발생되는 플루터 현상을 수학적으로 살펴보고, 단일모드에 대한 플러터계수를 이용한 플러터 발생풍속 산정식을 유도하였다. 또한 준정상 이론을 적용하여 단일모드에 대한 플러터 발생 예측식을 간략화하였다. 제안된 식의 플러터 발생풍속을 구조물의 진동수비가 서로 다른 3개의 $\pi$형 단면에 대해 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2009.04a
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• pp.538-544
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• 2009

A vibration excitation system was designed and built of forced vibration experiments for using stepping motor and load cell. The identified flutter derivatives of the thin-plate acrylic model were very close to the analytical results of the idealized plate presented by Theodorsen. Five types of sectional models were tested in the wind tunnel using the proposed forced vibration method. To investigate the frequency, amplitude and angle of attack effects on flutter derivatives.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.228-230
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• 2011

2자유도 풍동실험으로부터 플러터계수를 추출하기 위해서 MITD, MULS와 같은 다양한 기법들이 활용되고 있다. 이러한 기법들은 부분측정(partial measurement)을 기반으로 한 state-space model을 이용하고 있다. 여기서는 완전측정(full measurement)를 기반으로 한 동방정식상의 최소화 기법인 EEE 방법을 제시한다. EEE 기법을 B/D=20의 구형 단면에 적용하고 MITD를 이용한 결과와 비교하여 제안한 방법의 타당성과 실교량에서 적용 가능성을 검증하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.75-75
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• 2011

본 논문에서는 진동중인 교량 거더에 작용하는 풍하중을 산정하고 그에 따른 플러터 발생풍속을 예측하기 위하여 분산형 전산환경을 활용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분산형 전산환경은 웹 포탈을 기반으로 수치해석 환경을 제공하는 수치풍동 시스템으로서, 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)에 대한 전문지식이 부족한 사용자들도 격자생성, 수치해석자를 이용한 계산, 가시화 등의 전 과정을 편리하게 수행할 수 있는 차세대 토목분야 연구 환경이다. 본 시스템은 그리드스피어(GfidSphere)를 기반으로 구성되었으며, 기본적으로 사용자 관리, 세션 관리, 그룹 관리, 레이아웃 관리 등을 제공하여 사용자가 포탈을 통해서 다양한 서비스를 쉽게 사용할 수 있는 환경을 구축하도록 도와준다. 수치해석을 위한 유체 지배방정식은 2차원 비정상 비압축성 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식이며, pseudo compressibility 방법을 적용하였다. 비정상 유동장을 해석하기 위하여 이중시간 전진법(dual time stepping)을 사용하였으며, 수렴가속화를 위해 Multi-grid 기법을 적용하였다. 또한 난류 유동장 해석을 위해서 $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 사용하였으며, 난류 천이 과정에서의 유동을 모사하기 위하여 Total stress limitation 방법을 적용하였다. 교량 거더의 연직과 회전방향의 2자유도 움직임을 모사하기 위하여 동적격자 기법을 도입하였다. 교량 거더 주변의 비정상 유동해석 결과를 통해, 거더 표면에서 떨어져나가는 크고 작은 와류의 영향으로 양력 및 모멘트 계수 그래프가 중첩된 진폭과 주기를 갖고 주기적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 비정상 공기력을 적용한 2자유도 플러터 방정식을 통하여 플러터 발생풍속을 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서 계산된 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수치적으로 구한 플러터 발생풍속과 기존의 실험 및 수치해석 결과를 비교하였으며, 결과는 잘 일치하였다.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.19 no.6
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• pp.575-582
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• 2009

This study presents the vibration excitation system to extract the aerodynamic stability derivatives which is generally called as flutter derivatives in civil engineering. The system consists of the excitation part to give a forced harmonic motion to the model and the sensing part to measure the aerodynamic forces as well as inertia forces acting on a bridge model. A data processing algorithm for extracting the flutter derivatives from the measured forces is also presented. From the wind tunnel tests, verification of present system was done by comparing the measured and analytical results for rectangular shaped model. The effects of excitation frequencies and amplitudes on flutter derivatives are discussed. Five kinds of actual bridge model were presented from the wind tunnel.