• Structural Engineering and Mechanics
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• 제71권4호
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• pp.445-458
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• 2019

This study mainly aims to assess the performance of soil-structure systems designed by direct displacement-based method coupled with strong column-weak beam design concept through various system identification techniques under strong ground motions. To this end, various system identification methods are employed to evaluate the dynamic characteristics of a structure (i.e., modal frequency, system damping, mode shapes, and plastic hinge formation pattern) under a strong seismic excitation considering soil-structure interaction for different site conditions as specified by ASCE 7-10. The scope of the study narrowed down to the code-complying low- to high-rise steel moment resisting frames with various heights (4, 8, 12, 16-story). The comparison of the result of soil-structure systems with fix-based support condition indicates that the modal frequencies of these systems are highly influenced by the structure heights, specifically for the softer soils. This trend is more significant for higher modes of the system which can considerably dominate the response of structures in which the higher modes have more contribution in dynamic response. Amongst all studied modes of the vibration, the damping ratio estimated for the first mode is relatively the closet to the initial assumed damping ratios. Moreover, it was found that fewer plastic hinges are developed in the structure of soil-structure systems with a softer soil which contradicts the general expectation of higher damageability of such structural systems.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.255-270
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• 2022

This manuscript illustrates the dynamic response of nanoscale carbon nanotubes (CNTs) embedded in an elastic media under moving load using doublet mechanics theory, which not considered before. CNTs are modelled by Timoshenko beam theory (TBT) and a bottom to up modelling nano-mechanics is simulated by doublet mechanics theory to capture the size effect of CNTs. To explore the influence of the CNTs configurations on the dynamic behaviour, both armchair and zigzag configurations are considered. The governing equations of motion and the associated boundary conditions are obtained using the Hamiltonian principle. The Navier solution methodology is applied to obtain the solutions for both orientations. Free vibration and forced response under moving loads are considered. The accuracy of the developed procedure is verified by comparing the obtained results with available previous algorithms and good agreement is observed. Parametric studies are conducted to demonstrate effects of doublet length scale, CNTs configurations, moving load velocities as well as the elastic media parameters on the dynamic behaviours of CNTs. The developed procedure is supportive in the design and manufacturing of MEMS/NEMS made from CNTs.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2001년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.292-309
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• 2001

Modulus of elasticity, modulus of rigidity, damping ratio, and natural frequency of three varieties of boxthorn(Lycium chinense Mill) (Cheongyang #2, Cheongyang gugija, and Cheongyang native) branches were analyzed. Modulus of elasticity and modulus of rigidity of the boxthorn branch was determined using standard formula after simple beam bending and torsion test, respectively, using an universal testing machine. Damping ratio and natural frequency of branches were determined using a system consisted of an accelerometer, a PC equipped with A/D converter, and a software for data analysis. Relationship between the elastic modulus and branch diameter in overall varieties and branch types showed a good correlation (r$\cong$-0.81). There was, however, no correlation between torsional rigidity and branch diameter. The internal damping results were highly variable and the overall range of the damping ratio of the boxthorn branch was 0.014 -0.087, which indicated that the branch was a lightly damped structure. The natural frequency of the boxthorn branch was in the range of 89-363 rad/s for the overall varieties and branch types. A good correlation (r$\cong$0.82) existed between the natural frequency and branch diameter in overall varieties and branch type.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권5호
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• pp.697-713
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• 2022

In the context of the finite elements method, the dynamic behavior of porous functionally graded double wishbone vehicle suspension structural system incorporating joints flexibility constraints under road bump excitation is studied and analyzed. The functionally graded material properties distribution through the thickness direction is simulated by the power law including the porosity effect. To explore the porosity effects, both classical and adopted porosity models are considered based on even porosity distribution pattern. The dynamic equations of motion are derived based on the Hamiltonian principle. Closed forms of the inertia and material stiffness components are derived. Based on the plane frame isoparametric Timoshenko beam element, the dynamic finite elements equations are developed incorporating joint flexibilities constraints. The Newmark's implicit direct integration methodology is utilized to obtain the transient vibration time response under road bump excitation. The presented procedure is validated by comparing the computational model results with the available numerical solutions and an excellent agreement is observed. Obtained results show that the decrease of porosity percentage and material graduation tends to decrease the deflection as well as the resulting stresses of the control arms thus improving the dynamic performance and increasing the service lifetime of the control arms.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권6호
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• pp.603-614
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• 2023

In this paper, frequency analysis of curved functionally graded (FG) nanobeam by consideration of deepness effect has been studied. Differential transform method (DTM) has been used to obtain frequency responses. The nonlocal theory of Eringen has been applied to consider nanoscales. Material properties are supposed to vary in radial direction according to power-law distribution. Differential equations and related boundary conditions have been derived using Hamilton's principle. Finally, by consideration of nonlocal theory, the governing equations have been derived. Natural frequencies have been obtained using semi analytical method (DTM) for different boundary conditions. In order to study the effect of deepness, the deepness term is considered in strain field. The effects of the gradient index, radius of curvature, the aspect ratio, the nonlocal parameter and interaction of aforementioned parameters on frequency value for different boundary conditions such as clamped-clamped (C-C), clamped-hinged (C-H), and clamped-free (C-F) have been investigated. In addition, the obtained results are compared with the results in previous literature in order to validate present study, a good agreement was observed in the present results.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.23-33
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• 2012

구조물의 특성치를 결정하기 위하여 18층 규모의 사무용 건물 3동에 대하여 자연진동 조건하에서 동적계측실험을 수행하였다. 대상건물은 기본적으로 보-기둥 골조시스템에 횡하중을 보다 효율적으로 지지하기 위하여 추가적으로 코아가 배치된 혼합 구조형식을 나타낸다. 매층 마다 측정한 일련의 진동기록으로부터 고유진동수, 모드형태 및 감쇠율 등과 같은 모달계수를 추출하기 위하여 최신 주파수- 및 시간영역-기반 응답의존 시스템판별법인 FDD, pLSCF 및 SSI를 적용하였다. 3방법에 의하여 추출한 결과는 대체로 일치하였으나, 초기 FE 해석결과와 비교하여 저차 3개 고유진동수는 대략 1.2~1.7배나 되는 단단한 거동을 나타냈다. 진동응답으로부터 추출된 값, 기준에서 제시하는 약산식 및 FE해석에 의하여 산정된 고유주기를 비교하여 보면, FE결과가 가장 유연한 거동을 예측하였으며, 높이를 변수로 하는 약산식이 추출된 값에 가장 근접한 결과를 나타냈다. 이러한 차이는 현재의 실험 추출치에는 콘크리트 균열 등과 같은 강성저감 요인을 포함하고 있지 않으며, 또한 FE 해석치는 비구조체 및 사용된 재료의 실제성능 등과 관련된 강성증가 요소를 포함하고 있지 않기 때문이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.153-158
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• 1995

보 및 평판의 진동에 대해서 에너지의 손실은 재료감쇠를 이용한 표면감쇠처리나 지지부에서의 감쇠처리에 의하여 증가될 수 있다. 감쇠재료를 이용한 표면감쇠처리의 예로서 보/평판 표면에 접착되는 감쇠 테이프나 코팅등은 아주 효과적임이 입증되었다. 마찬가지로 지지부 감쇠처리는 점탄성재료의 삽입에 의해서 설명될수 있다[1]. 보/평판의 감쇠에 대한 최근의 많은 연구들은 진동하고 있는 보/평판의 표면에 적용하는 감쇠 테이프 혹은 적층형태의 감쇠 처리방법에 대해서 주로 수행되었다. 일반적으로 표면감쇠처리방법은 진동감소에 아주 효과적이지만 실제 적용상에서 항상 가능한 것은 아니며, 이와 같은 경웨는 지지부 감쇠 처리방법에 의존하게 된다[2]. 감쇠특성을 갖는 점탄성재료를 실제로 적용할 때 보/평판의 유한한 길이가 점탄성재료로 지지되며 점탄성재료의 물성치와 치수에 따라서 계의 모우드 매개변수(고유진동수, 계의 손실계수 그리고 모우드형상)가 크게 달라진다. 그리고 이와 같은 계에 대해서는 지지부의 거동보다는 전체 시스템의 고유진동수와 손실계수 그리고 보 영역에서의 모우드 형상에 더 관심이 있으므로 지지부 영역을 집중매개변수(lumped parameter)로 나타내어 계를 해석할 수 있다. 일반적으로 보와 평판의 경계에서는 병진 및 회전방향의 강성 뿐만 아니라 두 강성사이에 연성효과도 동시에 발생하게 되므로 이 항을 고려하여 계를 모델링해야 한다. 본 연구에서는 우선 점탄성 재료에 의한 지지부영역의 등가 강성계수들을 구하고 경계에 강성행렬을 갖는 보의 등가시스템을 얻는다. 그리고 등가시스템의 주파수방정식으로부터 모우드 매개변수에 대한 지지부의 영향을 살펴본다. 또한 시스템이 비교적 복잡한 사각 평판의 진동에 대해서도 동강성행렬법(dynamic stiffness matrix method)을 이용하여 해석하고자 한다. 수준임이 입증되었다. 본 연구의 결과를 토대로우리나라 젊고 건강한 남성에게 적합한 무게상수는 작업자군에 대하여 25.05kg, 학생군에 대하여 20.24kg 으로 나타나 이는 미국 NIOSH 안전기준과 대체로 일치함을 발견하였다.ive structures utilized in Client/server architecture for distribution and cooperative processing of application between server and client this study presents two different data management methods under the Client/server environment; one is "Remote Data Management Method" which uses file server or database server and. the other is "Distributed Data Management Method" using distributed database management system. The result of this study leads to the conclusion that in the client/server environment although distributed application is assumed, the data could become centralized (in the case of file server or database server) or decentralized (in the case of distributed database system) and the data management method through a distributed database system where complete responsi

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.612-620
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• 2019

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가로 인해 이러한 구조물의 동적거동해석에 있어 괄목할만한 성과가 있어 왔다. 탄성곡선보의 안정성 거동 해석분야는 많은 연구자들의 관심분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 계산시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중으로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. 본 연구에서는 선형적으로 단면적이 변하는 비대칭 곡선보에 대하여 DQM을 적용하여 아크축 신장을 고려한 내 평면 진동해석을 수행하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 기본진동수를 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 기본진동수를 계산하였으며 DQM 결과를 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. 해석결과에 따르면 DQM은, 적은 격자점을 사용하고도, 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.48-57
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• 2015

제 4세대 원자로로 개발되고 있는 소듐냉각고속로는 냉각재로 사용되는 소듐의 물과 공기에 의한 반응을 방지하기 위하여 원자로 헤드의 개방 없이 회전 구동만을 이용하여 핵연료 교환을 수행한다. 따라서 핵연료 교환을 위해서는 노심과 상부내부구조물 사이의 공간에 원자로 헤드의 회전 구동을 방해하는 장애물의 존재 여부를 확인하는 검사가 반드시 선행되어야 하는데, 소듐의 불투명성으로 인해 통상적인 광학 장비를 사용한 검사방법으로는 장애물의 확인이 어렵고, 초음파를 이용한 검사방법이 적용되어야 한다. 이 연구에서는 불투명한 소듐 중에서 노심과 상부내부구조물 사이의 장애물 존재 여부를 확인하기 위하여 판형 웨이브가이드 초음파 센서를 적용한 원격주사 검사기법을 개발하였다. 웨이브가이드 센서는 원자로헤드 상부의 저온 구간에 초음파 트랜스듀서를 설치하고 길이가 긴 웨이브가이드를 사용하여 노심 상부의 고온 고방사능 소듐 내부로 초음파를 전파시키기 때문에, 고온 고방사능에 의한 손상 없이 장시간 적용이 가능한 장점을 가지고 있다. 먼저, 수평 방향으로 초음파를 방사시킬 수 있는 10 m 길이의 수평 빔 웨이브가이드 센서를 설계 제작하였고, 제작된 센서의 특성 분석을 위한 빔 프로파일 측정 및 기초 실험을 수행하여 방사되는 초음파의 빔 폭과 전파 거리를 평가하였다. 또한, 실제 장애물로 작용할 수 있는 부품들의 형상인 원형 목표물에 대한 원격탐지 성능시험을 수행하여 개발된 원격주사 기술의 유용성을 평가하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.84-89
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• 2019

본 연구는 복합재 항공기의 비행 데이터를 활용한 기계학습 기반 구조건전성 모니터링 시스템 연구의 예비 연구이다. 본 연구에서는 구조건전성 모니터링에 이용되기에 가장 적합한 기계학습 알고리즘을 선별하고, 실 기체 데이터에 대한 적용을 위해 차원 축소를 수행하였다. 이를 위해 외팔보를 통해 모사된 항공기 날개 구조와 부가 질량을 통해 손상 모사 실험을 진행하고, 분류 알고리즘을 통해 데이터를 손상의 위치와 정도에 따라 구분하였다. 이를 위해 FBG (fiber bragg grating) 센서를 부착한 외팔보의 진동 실험을 통해 정상상태와 12개의 손상상태에 대한 데이터를 취득하고, MATLAB 환경에서 tree, discriminant, SVM (support vector machine), kNN, ensemble 알고리즘의 비교와 파라미터 튜닝을 통해 가장 적합한 알고리즘을 도출하였다. 또한 NCA (neighborhood component analysis)를 이용한 특징 선택을 통해, 실 기체에서 나올 수 있는 고차원 데이터의 관리를 위해 필요한 차원 축소를 수행하였다. 그 결과, quadratic SVM이 NCA를 적용하지 않은 모델에서 98.7%, NCA를 적용한 모델에서 95.9%로 가장 높은 정답률을 보였다. 또한 NCA 적용 후 모델의 예측 속도, 학습 시간, 용량이 모두 향상되었다.