• Computational Structural Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.9 no.3
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• pp.165-171
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• 1992

진동하는 구조물을 설계할 때에는 그 구조물 중의 Strain이나 응력이 최대가 되는 장소나 시각을 알 필요가 있다. 지금까지의 Strain 해석에는 Strain gauge 등과 같은 접촉법이 많이 이용되고 있다. 더우기, 접촉법으로 대변형 진동을 하는 물체의 Strain을 해석하는 것은 곤란하다. 최근에는 비접촉법으로 Strain 분포를 해석하기 위해 화상처리를 이용한 계측이 행하여지고 있다. 이들의 Strain 분포를 측정하는 광학적인 방법으로는 격자법, Moire법, 홀로 그랩픽 간섭법 등이 있다. 특히 대변형이나 대Strain을 해석하는 데에는 격자법이 많이 이용되고 있는데, 종래의 격자법은 Data를 처리하는 데에 많은 시간과 노력이 소요되고 작업도 매우 복잡하며, Data의 수도 제한이 되어서 구조물의 분포의 해석 정도에 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문 에서는 스테레오법을 이용해서 2차원 격자를 붙인 시료표면의 각 점의 3차원 좌표를 계측하고, 또 Fourier 변환 격자법을 적용하여 촬영된 2차원 격자의 화상에서 위상치를 구한다. 그리고 물체의 변형 전후의 대응 관계의 화상에서 3차원 형상과 Strain 분포를 해석하는 방법을 제안한다. 이 방법을 이용하면 진동하는 구조 물의 3차원 변위분포, Strain 분포를 정도 좋게 해석할 수가 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.3
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• pp.299-308
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• 2001

This paper presents the three-dimensional (3-D) study of the natural vibration of cantilevered laminated composite plates. The Ritz method is used to obtain stationary values of the associated Lagrangian functional with displacements approximated by mathematically complete polynomials satisfying the boundary conditions at the clamped edge exactly. The accuracy of the 3-D model is established through a convergence study of non-dimensional frequencies followed by a comparison of the converged 3-D solutions with analytical and experimental findings in the existing literature. A wide scope of 3-D frequency results explain the influence of a number of geometrical and material parameters for cantilevered laminated plates, namely aspect ratio (a/b), width-to-thickness ratio (a/h), orthotropy of material, number of plies (NP), fiber orientation angle(θ), and stacking sequence.

• Journal of KSNVE
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• v.9 no.1
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• pp.206-213
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• 1999

In the beam-like ship vibration analysis. three-dimensional correction factor(J-factor) can be calculated by considering the three-dimensional effect of the two-dimensional added mass. However, existing method is time-consuming with low accuracy in respect of global vibration analyses for vessels with large breadth. In this paper, to improve the demerit of the previous method, a new method of the beam-like ship vibration analysis is introduced In this method. the three-dimensional fluid added mass of surrounding water is calculated directly by solving the velocity potential problem using the Boundary Element Method (BEM). Then the three-dimensional added mass is evaluated as the lumped mass for each strip. Also, the beam-like ship vibration analysis for the structural beam model if performed with the lumped mass considered. It was verified that this new method is useful for the beam-like ship vibration analysis by comparing results obtained from both the existing method and the new method with experimental measurements for the open top container model.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.1
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• pp.67-74
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• 1999

본 문에서는 선체 중앙부의 유한요소 모델링과 진동해석이 수행되었다. 횡부재와 종통부재가 만나 3차원적으로 연결되어 있는 선체구조는 복잡한 구조적 특성 때문에 모델링에 많은 노력이 필요하다. 선수, 선미부에 비해 비교적 부재간의 접속이 간단한 중앙평행부의 진동해석과 같은 경우에는 모델링 기법을 개발해 사용할 수도 있다. 중앙부 횡부재와 종통부재가 만나는 부분의 접속성과 형상표현을 위해 keypoint, super element(SE) 개념을 도입하였고 형성된 SE 들을 isoparametric mapping 기법을 접속된 3차원 부재용으로 개선하여 유한요소로 분할하였다. 진동해석용으로 형성된 선체중앙부 요소망을 ANSYS로 가시화하였고 자유진동해석을 수행하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.22 no.5
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• pp.421-428
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• 2009

In this study, an equivalent plate element model has been developed for an efficient vibration analysis of a biaxial hollow slab. To this end, equivalent mass and stiffness of equivalent plate element models corresponding to solid element models of example biaxial hollow slabs were calculated. To verify the efficiency and accuracy of the equivalent plate element models, structural analyses of example structures were performed. Analytical results showed that the natural frequencies of the equivalent plate element models were very close to those of the solid element models. Time history analyses of example biaxial hollow slabs subjected to walking load were conducted using the equivalent plate element models and the solid element models, and the results were compared. It could be seen based on the analytical results that the equivalent plate element model could provide very accurate results compared to the solid element model with significantly reduced analysis time.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.29 no.1
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• pp.135-142
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• 1992

In the vibration analysis or submerged of floating bodies such as ship and offshore structures, the coupled system between structure and fluid satisfying the compatibility conditions on the wetted surface should be considered. It is well known that the hydroelastic analysis of structural vibration in contact with fluid can be solved by applying the finite element method to structure and the boundary element method to fluid domain. However such an approach is impractical, because fluid added mass matrix is fully coupled on whole wetted surface. To overcome this shortcoming, an efficient approach based on reanalysis scheme is proposed in this paper. The proposed method can be applied for cases with higher modes lacking 3-D reduction factor J as well as beam-like modes of marine structures. It is well known the traditional method using 2-D added mass and J-factor is good only for beam-like modes with reliable J values. The validity and the calculation efficiency of the proposed method are proved with numerical examples.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.16 no.2
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• pp.197-206
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• 2003

A three-dimensional (3-D) method of analysis is presented for determining the free vibration frequencies and mode shapes of solid and hollow hemispherical shells of revolution of arbitrary wall thickness having arbitrary constraints on their boundaries. Unlike conventional shell theories, which are mathematically two-dimensional (2-D), the present method is based upon the 3-D dynamic equations of elasticity. Displacement components μ/sub Φ/, μ/sub z/, and μ/sub θ/ in the meridional, normal, and circumferential directions, respectively, are taken to be sinusoidal in time, periodic in θ, and algebraic polynomials in the Φ and z directions. Potential (strain) and kinetic energies of the hemispherical shells are formulated, and the Ritz method is used to solve the eigenvalue problem, thus yielding upper bound values of the frequencies obtained by minimizing the frequencies. As the degree of the polynomials is increased, frequencies converge to the exact values. Novel numerical results are presented for solid and hollow hemispheres with linear thickness variation. The effect on frequencies of a small axial conical hole is also discussed. Comparisons are made for the frequencies of completely free, thick hemispherical shells with uniform thickness from the present 3-D Ritz solutions and other 3-D finite element ones.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.9 no.1 s.30
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• pp.23-36
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• 1997

교량(橋梁)의 동적응답(動的應答)을 파악하기 위해서는 노면(路面)조도에 의해 영향을 받는 차량의 거동 파악이 중요하게 된다. 최근, 교량의 상판(床版)등에서 발생되는 피로(疲勞)의 영향에 대한 관심이 고조되어 서서히 교통진동의 3차원 모델링에 대한 중요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 교량에 발생되는 교통진동(交通振動)의 영향을 좀더 정확히 표현하기 위하여 3차원 해석 방법을 제시한다. 해석방법으로 유한 요소법이 이용되었고, 차량 모델링은 하나의 전축(煎軸)과 두 개의 후축(後軸)을 갖는 8자유도계(自由度系) 차량 모델을 이용하여 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 동적(動的) 연립미분방정식(聯立微分方程式)의 해법에서는 Newmark-${\beta}$법(法)을 이용하였고, 가상 노면요철(凹凸)모델링에서는 정상불규칙과정(定常不規則過程)으로 가정하여 노면 요철(凹凸)을 생성하여 시뮬레이션에 사용하였다. 또한 실제 차량 및 교량에서의 실측치와 비교하여 모델의 검증을 수행하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.9 no.5
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• pp.1107-1112
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• 2008

Since vibration properties of a building structure were not easy to find out through a test, it was very difficult to in advance evaluate an influence of earthquake or other excitations on the building structure. However, currently, along with the development of the vibration analysis technique, it is possible to predict the structural performances of the buildings. The prediction of the vibration properties of the building structure has mainly employed a two-dimensional plane analysis so far, but not a three-dimensional analysis. The two-dimensional plane analysis encounters a reliability problem when the building is asymmetrical. This study has performed a three-dimensional modeling and vibration analysis on residential buildings when a subway passes below.