• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.7 no.4
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• pp.89-96
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• 2007

The fundamental frequency maximization of beam structures is carried out by using strain energy based topology optimization technique. It mainly uses the modal strain energy distributions induced by the mode shapes of the structures. The modal strain energy to be minimized is employed as the objective function and the initial volume of structures is adopted as the constraint function. The resizing algorithm devised from the optimality criteria method is used to update the hole size of the cell existing in each finite element. The beams with three different boundary conditions are used to investigate the optimum topologies against natural mode shapes. From numerical test, it is found to be that the optimum topologies of the beams produced by the adopted technique have hugh increases in some values of natural frequencies and especially the technique is very effective to maximize the fundamental frequency of the structures.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.4
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• pp.519-527
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• 2002

Shell structures have become critical in the design of pressure vessels, submarine hulls, ship hulls, airplane structures, concrete roofs, containers for liquids, and many other structures. This study presented the feature of the free vibration of anisotropic laminated conical shells according to transverse shear deformation effects. Composite materials are composed of two or more different materials in order to produce desirable properties for structural strength. Since their behavior is very complex, it is almost impossible to solve the analytical solutions. This effects of subtended and vertex angles and other geometric parameters on vibration were investigated in a comprehensive parametric study. Selected vibration mode shapes were illustrated, to enable the physical understanding of vibration of laminated composite conical shells.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.17 no.7 s.124
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• pp.596-604
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• 2007

This article investigates the effects of geometric configuration on the vibro-acoustic characteristics of in-plane vibration of a thick annular disc. Disc thickness and outer radius for a given inner radius are selected as independent variables having reasonable ranges. Variations in structural eigensolutions for radial modes are investigated using pre-developed analytical method. Based on these data, far-field sound pressure distributions due to the modal vibrations for a given geometry are also calculated using an analytical solution. Modal sound powers and radiation efficiencies are calculated from the far-field sound pressure distributions and vibratory velocity distributions on the radial surfaces. Based on the results explained above, the geometric configuration that minimizes modal sound radiations in a given frequency range is determined. Finally sound power and radiation efficiency spectra for a unit harmonic force from the selected geometric configuration are obtained from structural and acoustic modal data using the modal expansion technique. Multi-modal sound radiations of the optimized disc that are obtained using proposed analytical methods are confirmed with numerical results. Using the procedure introduced in this article, sound radiation due to in-plane modes within a specific frequency range can be minimized by the disc geometry modifications in a comprehensive and convenient manner.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 1994.10a
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• pp.191-200
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• 1994

사각형 유체저장탱크의 바닥에 놓여져 있는 사각형 블럭의 크기 및 위치가 자유수면의 유동진동수와 모드형상에 미치는 영향에 대하여 선형파이론을 적용하여 검토하였다. 유체의 영역을 3부분으로 나누고 각 영역에서의 속도포텐셜을 입사파와 블럭으로 인해 발생되는 반사파 및 전달파의 항으로써 표현하였다. 그리고 블럭에 의한 파의 반사율과 전달율은 유체영역의 경계에서 속도포텐셜과 유체입자의 속도가 연속인 조건을 사용하여 구하였다. 연구결과 블럭의 높이와 폭은 자유수면의 고유진동수에 크게 영향을 미치며 높이와 위치는 모드형상에 주로 영향을 준다. 블럭이 높고 폭이 넓을수록 고유 진동수는 감소하며 블럭이 높고 탱크의 벽면으로 이동할수록 모드형상은 크게 변한다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.9 no.1
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• pp.61-68
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• 2009

This paper is concerned with the investigation of the structural behavior of waffle structure. Parametric variation on waffle floor thickness, main beam depth and column sizes are imposed to study the effects on mode shapes and natural frequencies of waffle structures. Comparisons between FEM models using shell and 3D-solid elements have also been made. The analysis result has shown that the mode frequencies increase with i) increase in main beam depth at level 2 and ii) decrease in waffle slab thickness at level 3. Both 3D and 2D model shown similar mode shapes. Besides, there is a consistent difference in mode frequencies between 3D and 2D model ranging from 25% to 36%.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2001.11a
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• pp.167-172
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• 2001

구조최적화는 기계구조물의 동특성을 변경하기 위하여 필수적으로 수행되어야 할 요소이다. 어떠한 방법을 택하여 보다 효율적으로 수행할 것 인지가 엔지니어의 관심일 것이다. 구조최적화는 설계변수에 따라 치수최적화, 물성치최적화 형상최적화 등으로 나눌 수 있다. 형상 최적화는 구조물의 유한요소모델을 기본으로 경계의 형상이나 절점의 형상, 회전 등을 설계 변수로 삼는 것이다. 고유진동수를 높이거나 모드형상을 제어하기 위하여 평판에 보강재를 붙이는 경우가 있다. 이때 보강재의 위치나 치수 형상 등이 중요한 변수가 될 수 있다. 본 논문에서는 평판의 고유진동수를 극대화 하기위해 보 보강재를 붙이는 문제에서 보의 회전을 설계 변수로 삼아 최적설계를 수행 할 것이다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.3
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• pp.259-266
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• 2011

The transient vibration test and synchronized human excitation is performed for low-rise concrete buildings and their identified natural frequency, damping ratio, and mode shape are compared. Form the identified dynamic parameters, it was found that the damping ratio obtained through the synchronized human excitation test is greater than those obtained from the transient vibration test. However, the mode shapes of the first mode are not significantly different regardless of the test method. Further, the stiffness of the interior brick partition considerably affect the stiffness of the entire building such that the first natural mode of rectangular shaped building occurred in the longitudinal direction rather than transverse direction.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.297-302
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• 1998

유한요소법을 이용하여 스프링으로 연속 지지되고 축방향 하중이 작용하는 핵연료봉의 자유진동 해석올 수행하였다. 본 해석에는 지지격자 지지점에서 핵연료봉의 변위가 구속되지 않는 실제 경계조건을 반영하였다. 이러한 경계조건은 지지점 스프링 상수에 의하여 핵연료봉 해석모델의 탄성항이 약화되는 현상을 반영할 수 있어서 지지점이 구속된 기존의 모델보다 고유진동수를 작게 예측한다. 스프링 상수가 어떤 임계값 이하를 갖는 경우 고유진동수 뿐만 아니라 모드형상도 크게 변하기 때문에 지지점을 구속한 모델에 의한 해석은 실제 진동현상을 상당히 왜곡 할 수 있다. 핵연료봉에 작용하는 축방향력이 인장력에서 압축력으로 감소함에 따라 고유진동수도 감소하지만 핵연료봉의 고유형상은 변하지 않았다. 지지격자 스프링 상수의 점진적인 감소와 핵연료봉 축방향 압축력의 감소를 동시에 적용하는 경우 고유 진동수는 두 변수를 별도로 적용했을 때 얻은 최소값의 변화에 따르는 경향을 나타내었다.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• 1998.06c
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• pp.299-302
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• 1998

가야금과 바이올린의 소리 발생 특성을 이해하기 위하여 모드해석을 수행하였다. 바이올린과 가야금은 크게 현과 몸체 그리고 이 둘을 연결하는 부분으로 구성되어 있다. 소리는 이들의 유기적인 관계로부터 발생된다. 실험을 통해 살펴본 결과, 저주파 대역에서 바이올린의 진동은 크게 앞, 뒷판의 진동, 몸체와 목 부분 사이의 비틀림 진동, 바이올린 전체가 하나의 보처럼 진동하는 현상으로 나누어 볼 수 있었다. 가야금 상판의 진동 형상은 약간 휘어진 형태를 가지며, 전체적으로 평판의 진동과 같은 모습을 보였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.166-166
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• 2011

한국건설기술연구원내에 세계 최초로 UHPC(초고성능 콘크리트)를 활용한 보도사장교를 설계 및 시공하여 공용중이다. 초고성능 콘크리트(UHPC, Ultra High Performance Concrete)는 기존의 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 강섬유 및 혼화재료를 사용하여 고강도화와 더불어 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 전단강도 및 내충격성을 대폭 개선시켜서 구조부재의 연성 및 강도를 확보하기 위해 개발된 것으로서 한국건설기술연구원이 독자적 연구를 바탕으로 UHPC를 개발하였고, KICT-UHPC의 특성을 충분히 반영한 보도사장교를 한국건설기술원내에 실구조물로 시공하였다. 한국건설기술연구원내 본관 1, 2동 연결 보도사장교(SUPER BRIDGE 1)의 진동실험을 통해 UHPC 보도사장교의 동특성(고유진동수 및 모드형상)을 평가하였다. 대상교량에는 보도사장교의 캔틸레버 구조 특성에 의해 발생하는 진동을 제어하기 위한 질량 264kg의 난간형 수직진동제어장치(TMD) 4대가 설치되어 있으며, 부가질량의 운동을 기계적으로 구속하거나 구속을 해제하여 TMD의 작동을 켜거나 끌 수 있도록 되어있다. TMD의 가동 및 정지시 동특성을 비교하는 정밀한 검증 실험을 통하여 TMD 설치에 의한 동특성의 변화도 평가하였다. 가진망치에 의한 충격실험으로부터 획득한 가속도 시간이력 데이터와 가진망치의 가진력 시간이력 데이터를 사용하여 주파수응답함수(FRF, frequency response function)를 계산하고, 이로부터 Super Bridge I의 동적모드형상과 고유진동수를 추출하였다. 1차 모드의 고유진동수는 TMD 정지시 2.2949 Hz, TMD 작동시 2.0996 Hz로서 8%정도 감소하였다. 충격해머에 의한 가진 실험을 통해 세계 최초로 시공한 UHPC 보도사장교의 진동특성과 관련한 신뢰성 있는 자료를 확보할 수 있었다.