Detection of structural damage is an inverse problem in structural engineering. There are three main questions in the damage detection: existence, location and extent of the damage. In concept, the natural frequency and mode shapes of any structure must satisfy an eigenvalue problem. But, if a potential damage exists in a structure, an error resulting from the substitution of the refined analytical finite element model and measured modal data into the structural eigenvalue equation will occur, which is called the residual modal forces, and can be used as an indicator of potential damage in a structure. In this study, a useful damage detection method is proposed and compared with other two methods. Two degree-of-freedom system and Cantilever beam are used to demonstrate the approach. And the results of three introduced method are compared.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권6호
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pp.666-673
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2014
유한요소법은 구조해석과 진동해석을 하는데 필수적인 수단이 된지 이미 오래다. 그러나 범용 프로그램은 그 가격이 비싸고 사용 방법 또한 간단하지 않다. 여기에서는 Matlab을 이용하여 가장 사용하기 쉽고 범용성이 높고 편리한 유한요소해석법을 개발하였다. 그 편리성과 계산 효율을 높이기 위하여 구조물을 해석하기 쉬운 몇 개의 부분 구조로 나누어 해석하는 기법을 사용하였다. 각 부분구조 별로 모드해석을 수행한 뒤 결합하여 전체 구조물의 진동해석을 하고, 주파수응답함수를 그리고, 모드 형상을 출력하는 과정을 최소한의 입력으로 수행하는 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램의 신뢰도를 확인하기 위하여 평판 구조물에 적용하여서 실험과 해석 결과를 비교하였고, 매우 좋은 결과를 얻었다. 이 프로그램 개발의 더 큰 목적은 개인에게 공개하여 쉽게 구조해석과 진동해석을 하게 하는데 있다.
노후 교량의 안전성을 평가하는 방법에 있어서 동특성과 처짐은 구조계의 강성과 직접 연관이 있으며, 처짐의 경우에는 교량 사용자가 직접 감지할 수 있는 물리량으로 가장 중요한 인자이다. 하지만 교량의 처짐을 측정하기 위해서는 교량의 하부에 처짐계를 설치하고 교통 차단 및 재하시험을 실시해야 하는 번거로움이 있어 교량의 환경에 따라서 비용이 증가하거나 측정이 불가능한 문제들이 발생하고 있다. 본 연구에서는 처짐계의 설치 없이 가속도계만을 이용하고 재하시험 없이 상시 진동을 이용하여 교량의 처짐을 측정하는 방법을 제안하였다. 상시 진동을 이용한 교량 동특성 및 처짐 분석을 위해 단순한 연산으로 빠른 분석이 가능하다고 알려진 TDD 기법을 이용하여 교량의 모드형상과 고유진동수를 추출하였으며, 유연도 분석을 통하여 교량의 단위하중 처짐을 분석하여 정적 처짐까지 산정하였다. 본 제안 기술의 검증을 위해 공용중 교량인 C대교(사장교)에 적용하여 모드형상, 고유진동수, 정적 처짐 분석을 수행하였으며 재하시험 실측값과 구조해석 자료와 비교하였다. 그 결과 모드형상 및 고유진동수는 0.42~1.13 %, 중앙경간에서의 최대 처짐은 3.58 %의 오차율을 확인하였다. 따라서 제안기술은 처짐계의 설치가 어려워 실측이 불가능한 교량의 처짐을 추정하여 설계값 및 해석값 대비 처짐 발생량 비교로 교량의 안전성을 간접적으로 파악할 수 있는 근거 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.
In this paper, present a finite element method to reduce vibration of a cylindrical structure by avoiding resonance between motor and structure. To analysis the modes of structure, some different FE models (different places and combinations of ribs) of the structure with free-free condition were built and compared.
The vibration mode shape changed by the phase angle that can be controlled by phase-shifting ESPI system is discussed. For the phase-shifting ESPI experiment the stroboscopic illumination by using AOM(Acousto-Optic Modulator) is needed, and the initial phase angle can be adjusted by the program. The vibration mode shape is changed when the initial phase angle is changed. We examined the vibration mode shape change due to the initial phase angle change at each resonance frequency. Through this study, we found that in the vibration testing using phase-shilling ESPI the vibration mode shape is improved in the quality by adjusting exact phase angle and the error of the quantitative vibration analysis can be reduced.
Modal parameters of a structure are the important factor to control the missile maneuver. In general, a dummy structure is used for the modal test of missile structure instead of the real warhead and propellant because there may be the danger of a explosion by the electric shock of test equipment, such as the exciter and the power amplifier. However, the modal testing of a real missile structure is required to acquire the modal parameters and to analyze the missile performance accurately. The new test system and technique are developed to get rid of the danger and secure the safety during the testing. This test system is made of with the computer network system and controlled remote from test site. Using His new test system, the modal test of real missile structure is performed successfully and its validity is proven.
Disc brake squeal is caused by mechanical vibrations generated from friction force excitations exerted by the pad on the rotor. In order to understand the origin of these vibrations and to speed up the design, the characterization of the individual brake system components is desirable. In this paper, the results of modal analysis are presented in terms of several slot-type with free-free boundary conditions. Special attention is paid to variations of the natural frequency at each vibration mode as the result of modifying slot pattern.
An analytical procedure on the base of the substructure synthesis and assumed modes method is developed to investigate the flexibility effect of bladed disk assembly on vibrational modes of flexible rotor system. In modeling the system, Coriolis forces, gyroscopic moments, and centrifugal stiffening effects are taken into account. The coupled vibrations between the shaft and bladed disk are then extensively investigated through the numerical simulation of simplified models, with varying the shaft rotational speed and the prewist and stagger angles of the blade. It is found that the Coriolis and inertia forces and the inertia torque, which are induced by the one nodal diameter modes of the bladed disk and vary depending upon the stagger and prewist angles, lead to the coupled motions of the shaft and the bladed disk.
본 연구에서는 직접 설계 제작된 금형을 사용하여 임의의 적층각을 갖는 복합재 원통셸을 제작하였으며, 양단자유와 양단고정 경계조건에 대한 진동해석 및 모드시험을 수행하였다. 실험으로부터 구해진 고유진동수와 모드형상결과를 이론 및 유한요소해석 결과와 비교하였고 서로 잘 일치함을 확인하였다. 따라서 이러한 결과로부터 본 연구의 복합재 원통셸을 제작방법이 실험실 수준에서 손쉽게 고품질의 복합재 원통셸을 제작하는 성형법 연구에 기여할 수 있음을 알 수 있었다.
In this paper, the vibrational motion of a flexible beam clamped on a translating base and carrying a moving mass is investigated. The equations of motion which describe the total dynamics of the beam-mass-cart system are derived and the coupled dynamic equations are solved by unconstrained modal analysis. In modal analysis, the exact normal mode solutions corresponding to the eigenfrequencies for the position of the moving mass and the ratios of the mass of the flexible beam, the moving mass and the base cart are used. Proper transformations of the time solutions between the normal modes for a position and those for the next position of the moving mass are also adopted. Numerical simulations are carried out to obtain the open-loop responses of the system in tracking the pre-designed path of the moving mass.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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