Substructure coupling or component mode synthesis may be employed in the solution of dynamic problems for structure. The model is partitioned into several subdomains. and a generalized Craig-Bampton representation is derived. In this paper the mode sets(normal modes. constraint modes) have been employed for model reduction. A generalized model reduction procedure has been described. Those reduction methods which adapt constraint modes have been described in detail. As examples. a flexible structure and a 10 DOF damped system are analyzed. Comparison with a conventional reduction method based on a complete model has been made via eigenpairs and dynamic responses.
Nali, Pietro;Bettacchioli, Alain;Landi, Guglielmo;Gnoffo, Marco
Advances in aircraft and spacecraft science
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제5권2호
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pp.251-258
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2018
This work illustrates the progress of a TAS activity at exploring the challenges and the benefits of the Virtual Shaker Testing (VST) approach. The definition and the validation of new computational methodologies with respect to the state of the art were encouraged throughout this activity. The shaker Finite Element (FE) model in lateral configuration was built for the purpose and it was merged with the SpaceCraft (S/C) FE model, together with the S/C-Shaker adapter. FE matrices were reduced through the Craig-Bampton method. The VST transient analysis was performed in MATLAB(R) numerical computing environment. The closed-loop vibration control is accounted for and the solution is obtained through the fourth-order Runge Kutta method. The use of pre-existing built-in functions was limited by authors with the aim of tracing the impact of all the problems' parameters in the solution. Assumptions and limitations of the proposed methodology are detailed throughout this paper. Some preliminary results pertaining to the current progress of the activity are thus illustrated before the conclusions.
The process and results of the Coupled Loads Analysis performed in the course of the development of the KOMPSAT-1 were introduced in this paper. The process of performing the Coupled Loads Analysis was explained. The finite-element model of KOMPSAT-1 was explained. The load cases analyzed were introduced. With the results obtained from the Coupled Loads Analysis, it was confirmed that the KOMPSAT-1 was safe from the loads transmitted from the launch vehicle during launch vehicle flight.
본 논문에서는 다목적실용위성 1호 개발 과정 중에 수행했던 연성 하중 해석에 대하여 소개하였다. 먼저 일반적인 연성 하중 해석 과정과 다목적실용위성 개발시 수행한 실제의 과정을 비교하였다. 그리고, 다목적실용위성 1호의 유한요소모델과 본 해석에 관련된 각 기관들의 역할을 설명하였다. 준비행모델의 진동 시험 결과를 이용한 유한요소모델의 조정에 대하여 설명하고, 또한, 해석에 입력으로 사용되는 외력함수에 해당하는 하중들에 대하여 설명하였다. 대표적인 해석 결과들을 제시하여 위성이 발사하중에 대하여 안전하다는 것이 예측되었음을 보여 주었다.
Earthquake-induced pounding is one of the major reasons for structural failure in earthquake prone cities. An accurate description of the pounding phenomenon of two buildings requires the consideration of systems with a large number of degrees of freedom including adequate contact impact formulations. In this paper, firstly, a node to surface formulation for the realization of state-of-the-art pounding models for structural beam elements is presented. Secondly, a hierarchical substructure technique is introduced, which is adapted to the structural pounding problem. The numerical accuracy and efficiency of the method, especially for the contact forces, are verified on an academic example, applying four different impact elements. Error estimations are carried out and compared with the classical modal truncation method. It is demonstrated that the hierarchical substructure method is indeed able to significantly speed up the numeric integration procedure by preserving a required level of accuracy.
등기하 해석법을 이용한 고유치 해석은 유한요소를 이용한 결과보다 고차 모드에서 더 정확한 결과를 주는 것으로 알려져 있다. 이는 유한요소법이 차수에 상관없이 요소 간에 $C^0$ 연속성을 보이는 것과 다르게 등기하 해석법은 p차 요소에 대해서 $C^{p-1}$의 연속성을 보장하기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 장점을 이용하여 등기하 해석법을 이용하여 모드 기반의 축소 모델을 구성하고 동적 거동 해석을 수행하였다. 축소 모델 구성을 위해 Craig-Bampton(CB) 기법을 적용하였다. 수치 예제를 통해 간단한 봉 요소에 대해 등기하 해석법과 유한요소 해석법을 적용하여 요소의 차수에 따른 고유치 해석 결과를 비교분석하였다. 등기하 해석법에 중첩 노트를 허용하여 요소 간 연속성을 조절하고, 요소 간 연속성이 줄어듦에 따라 고차 모드에서의 수치 오차가 커짐을 확인하였다. 동적 거동 해석을 위한 축소 모델에 높은 차수의 외력이 주어지는 경우 요소간 연속성이 높은 등기하해석법을 사용하면, 해의 정확도를 높일 수 있다.
오늘날 여러 가지 측면에서 전략적으로 고성능의 위성 본체를 개발하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 부분구조합성법의 하나인 구속모드법을 이용한 연성하중해석 기법 및 모달 과도해석법을 사용하여 위성체 구조부재에 대한 최적화를 수행하였다. 제안된 방법은 초기 설계시, 일반적으로 사용되고 있는 준정적 하중을 이용하지 않고, 동종의 발사체에 대해 유사한 위성과의 연성하중해석 자료를 이용함으로써, 각 구조부재에 대해 보다 정확한 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 예제를 통해 제안된 기법이 초기단계의 위성체 구조 부재의 효율적인 최적설계 및 중량 감소를 위해 적용될 수 있음을 확인하였다.
인공위성에서 위성 구조체의 임무는 위성체의 모든 부품을 제반 환경조건 하에서 안전하게 지지하는 것이다. 위성 구조체의 안전성은 위성체 및 발사체 모델의 결합 및 하중함수로 표현되는 발사하중을 부가한 연성하중해석을 통해 최종적으로 검증된다. 본 연구에서는 구조체 무게의 감소를 위해, 발사하중상태 하에의 위성구조에 대해 직접 최적화알고리듬을 적용하였다. 위성 구조부재의 손상여부의 판단을 위한 가속도 반응은 연성하중해석의 결과를 바탕으로 얻었다. 최적화 결과, 구조부재 중량은 약 12%의 감소를 보였으며, 하니콤 심재의 두께가 성능에 크게 기여함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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