• 대한토목학회논문집
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• 제26권4D호
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• pp.671-678
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• 2006

본 연구에서는 2개의 질량을 갖는 1/4 차량모델을 이용하여 차량-궤도-교량간의 동적상호작용 현상을 표현하기 위해 비선형 헤르츠 접촉스프링(Nonlinear Hertzian Contact Spring)과 비선형 접촉감쇠장치(Nonlinear Contact Damper)를 도입하였다. 또한, 차량에 작용하는 하중은 차량의 중량외에 임의시간단계의 차륜재하위치인 레일답면(즉, 주행로상의 접촉면)에서의 변위가 제한조건식(Constraint Equation)으로 가해졌다. 이 변위제한조건식은 Penalty방법(Penalty Method)에 의해 구현되었으며, 해의 안정화(Stabilization)를 위한 기법과 제한조건오차보정반력(Reaction from Constraint Violation)을 도입하였다. 또한, 차량의 피칭운동을 표현하고, 다양한 차량/열차를 모형화하기 위해서 1/4 차량모델의 차체 및 대차프레임 간을 강체연결 및 핀이 있는 강체연결조건으로 모형화하였다. 시간적분방법으로는 Newmark계열의 시간적분법이 사용되었으며, 해의 정확성 확보를 위해 국지적 오차평가에 근거한 적응적시간간격기법(Adaptive Time-Stepping Scheme)을 도입하였다. 이러한 적응적시간간격기법을 도입하여 동적해석에서 시간간격의 크기를 자동적으로 결정함으로써 동적해석에서의 해의 정확성을 확보하고 시간적분에 소요되는 계산비용을 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.31-39
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• 1997

본 논문은 철근 콘크리트(RC) 격자보위에 설치된 access floor 에 발생하는 진동 중 수평방향 진동을 제어하기 위해 정밀 스프링 댐퍼를 이용한 실험을 이용한 실험을 통하여 수평진동 방진 시스템을 개발하였고, 대상 구조물의 진동해석을 위한 모델링과 그에 따른 해석을 수행하였다. 설계된 스프링 댐버 시스템의 방진효과를 알아보기 위하여 모형구조물에 댐퍼를 설치하지 않은 경우, 설피시 댐버를 pedestal과 pedestal에 연결하여 설치한 경우 그리고 pedestal과 격자보에 연결하여 설치한 경우로 나누어 실험을 실시하였다. 각각의 경우에 대해 충격 가진 및 외부 진동을 가해 슬래브와 access floor에서의 가속도 응답을 측정하였다. 실험결과 댐퍼를 설치한 경우에 공진 응답은 댐퍼가 없는 경우에 비해 응답크기가 감소하고, 공진 최대치도 부분적으로 저진동수 대역으로 이동하는 경향으로 나타났다. 또한 저진동수 대역에서 보다는 고진동수 대역에서 가속도 성분의 감소가 크게 나타나고 있고, 특히 외부 진동에 대해서는 상당한 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 대상 구조물의 진동해석을 유한요소법에 의해 실시 하였으며 해석을 통해서도 스프링 댐퍼 시스템의 방진효과를 확인할 수 있었고, 실험과 해석의 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구는 정밀 방.제진 시스템 및 미진동 제어 콘크리트 구조물 설계를 위해 유용하게 이용될 수 있으리라 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.549-558
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• 2014

내진 보강용 이력 댐퍼로 활용하기 위해 개발된 좌굴방지가새는 일본과 미국을 중심으로 활발히 연구되어 왔다. 좌굴방지가새는 일반적으로 심재와 외피 사이를 콘크리트 등으로 채워 제작된다. 좌굴방지가새에 콘크리트를 채우는 일은 습식 공정으로 제작 효율을 떨어뜨릴 수 있는 하나의 원인으로 심재와 콘크리트의 비부착 처리는 쉽지 않은 작업이다. 이를 개선하기 위해 반원형 스프링으로 심재를 횡지지하는 건식형 좌굴방지가새를 제안하였다. 건식형 좌굴방지가새를 실용화하기 위해 적절한 거동을 갖는 반원형 스프링의 형상을 해석적으로 조사하였다. 심재가 압축을 받아 고차모드로 좌굴하기 위해 필요로 하는 횡지지 강성과 강도를 이론적으로 평가하였다. 또한 실제 적용 조건을 반영하여 반원형 스프링의 실용적 소요강성와 강도를 계산하였다. 이 값을 기준으로 5가지 높이를 변수로 한 반원형 스프링의 비선형 좌굴해석을 통해 적절한 강종과 두께를 선정하였다. 끝으로 최종 선정된 반원형 스프링의 거동을 반영하여 이차원으로 모델링한 건식형 좌굴방지가새의 비선형 좌굴해석을 통해 건식형 좌굴방지가새의 좌굴강도는 반원형 스프링 사이의 거리를 좌굴 길이로 갖는 심재의 좌굴하중과 유사함을 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제10권4호
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• pp.301-314
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• 2007

The lever-type active multiple tuned mass dampers (LT-AMTMD), consisting of several lever-type active tuned mass dampers (LT-ATMD), is proposed in this paper to attenuate the vibrations of long-span bridges under the excitation directly acting on the structure, rather than through the base. With resorting to the derived analytical-expressions for the dynamic magnification factors of the LT-AMTMD structure system, the performance assessment then is conducted on the LT-AMTMD with the identical stiffness and damping coefficient but unequal mass. Numerical results indicate that the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block can provide better effectiveness in reducing the vibrations of long-span bridges compared to the LT-AMTMD with the actuator set at other locations. An appealing feature of the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block is that the static stretching of the spring may be freely adjusted in accordance with the practical requirements through changing the location of the support within the viable range while maintaining the same performance (including the same stroke displacement). Likewise, it is shown that the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block can further ameliorate the performance of the lever-type multiple tuned mass dampers (LT-MTMD) and has higher effectiveness than a single lever-type active tuned mass damper (LT-ATMD). Therefore, the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block may be a better means of suppressing the vibrations of long-span bridges with the consequence of not requiring the large static stretching of the spring and possessing a desirable robustness.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권3호
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• pp.311-316
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• 2002

본 연구에서는 항만하역장비인 스프레더용 충격흡수기의 개발을 위해 스프링과 오일댐퍼로 구성된 세 가지 형태의 모델에 대한 동적응답을 유한요소해석에 의해 수행하였다. 또한, 세 가지 모델의 충격흡수기에서 피스톤의 제한된 행정을 정적변수로 하고 목적함수인 충격에 대한 반력이 최소가 되도록 최적설계를 수행하였다. 본 연구의 결과로는 직렬식 2자유도계 모델의 반력이 가장 작게 나타났으며 그 다음으로는 1자유도계 모델, 병렬식 2자유도계 모델의 순으로 나타났다. 스프링상수와 감쇠계수의 변화가 반력에 미치는 영향을 확인하였으며, 최적설계 결과 각 모델에 대한 반력이 최소가 되는 스프링상수와 감쇠계수를 구하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권4호
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• pp.291-298
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• 2007

본 논문은 단자유도 동적 센서 시스템의 동적 구간을 조절할 수 있는 새로운 신호 처리법을 소개한다. 또한 본 논문에서는 무아래 현상을 응용한 신개념의 광섬유 가속도계를 사용하여 신호 처리법을 검증하였다. 신개념의 광섬유 가속도계는 단일 질량, 단일 탄성자 그리고 단일 감쇠자로 이루어진 단자유도 동적 시스템으로서 동적 구간이 작아 이출 증가시키기 위해서는 질량이나 탄성자 상수를 조절하는 등의 기계적 조절이 필요하다. 그러나 본 논문에서 제안한 신호처리 방법을 적용한다면 센서를 다시 제작하지 않고도 동적 구간을 쉽게 조절할 수 있게 된다. 본 논문에서는 여러 모의실험과 실제 실험을 통해 본 신호 처리 알고리즘의 성능을 검증하였으며 결과적으로 이러한 신호처리 알고리즘이 광섬유 가속도계의 동적 구간을 손쉽게 조절할 수 있는 효과적인 방법임을 보여주었다.

• 동력기계공학회지
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• 제13권2호
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• pp.71-82
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• 2009

This paper presents a real-time haptic rendering method for a realistic force feedback in a remote environment with varying communication time-delay. The remote environment is assumed as a virtual environment based on a computer graphics, for example, on-line shopping mall, internet game and cyber-education. The properties of a virtual object such as stiffness and viscosity are assumed to be unknown because they are changed according to the contact position and/or a penetrated depth into the object. The DARMAX model based output estimator is proposed to trace the correct impedance of the virtual object in real-time. The output estimator is developed on the input-output relationship. It can trace the varying impedance in real-time by virtue of P-matrix resetting algorithm. And the estimator can trace the correct impedance by using a white noise that prevents the biased input-output information. Realistic output forces are generated in real-time, by using the inputs and the estimated impedance, even though the communication time delay and the impedance of the virtual object are unknown and changed. The generated forces trace the analytical forces computed from the virtual model of the remote environment. Performance is demonstrated by experiments with a 1-dof haptic device and a spring-damper-based virtual model.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.859-864
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• 2003

This paper presents a design for the novel suspension mechanism of a two-wheeled mobile robot having two casters which is used for indoor environment. Although the indoor environment is less rough than the outdoor one, the fixed caster mechanism has some problems such as causing the robot to be immovable because robot's driving wheels do not have contact with the ground. Therefore, we tried installing a spring-damper suspension mechanism to keep driving capability and to remove pitching phenomenon. However, this suspension mechanism also has the problem, which the robot body inclined by disturbances does not return to the initial position. To deal with above problems and to accomplish desired performances, we designed the Multilayered Suspension Mechanism, which has springs and dampers working partially according to the inclined angle and angular velocity of robot body concerned with pitching. To analyze design, the equations of motion describing their dynamics were developed. Using the equations, simulation results show the improved performance. We confirm the usefulness of the Multilayered Suspension Mechanism by construction and test of a actual prototype.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 봄 학술발표회논문집
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• pp.347-354
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• 2000

The seismic behaviors of a bridge system with several simple spans are examined to see the effects of the longitudinal stiffness degradation due to abutment-soil interaction. The abutment-backfill system is modeled as one degree-of-freedom-system with nonlinear spring and linear damper. various soil-conditions surrounding the abutment such as loose sand, medium dense sand, and dense sand are considered in the bridge seismic analysis. The idealized mechanical model for the whole bridge system is modeled by adopting the multiple-degree-of-freedom system, which can consider components such as pounding phenomena, friction at the movable supports, rotational and translational motions of foundations, and the nonlinear pier motions. The stiffness of the abutment is found to be rapidly reduced at the beginning of the earthquakes, and to be converged to constant values shortly after the displacement approaches to the Predefined critical values. It is observed that the maximum relative distanced an maximum relative displacements are generally Increased as the relative density of a soil decreases As the peak ground acceleration increases, the response ratio of the case considering stiffness degradation to the case considering constant stiffness decreases.

• Advances in concrete construction
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• 제9권3호
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• pp.327-335
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• 2020

Concrete pipes are considered important structures playing integral role in spread of cities besides transportation of gas as well as oil for far distances. Further, concrete structures under seismic load, show behaviors which require to be investigated and improved. Therefore, present research concerns dynamic stress and strain alongside deflection assessment of a concrete pipe carrying water-based nanofluid subjected to seismic loads. This pipe placed in soil is modeled through spring as well as damper. Navier-Stokes equation is utilized in order to gain force created via fluid and, moreover, mixture rule is applied to regard the influences related to nanoparticles. So as to model the structure mathematically, higher order refined shear deformation theory is exercised and with respect to energy method, the motion equations are obtained eventually. The obtained motion equations will be solved with Galerkin and Newmark procedures and consequently, the concrete pipe's dynamic stress, strain as well as deflection can be evaluated. Further, various parameters containing volume percent of nanoparticles, internal fluid, soil foundation, damping and length to diameter proportion of the pipe and their influences upon dynamic stress and strain besides displacement will be analyzed. According to conclusions, increase in volume percent of nanoparticles leads to decrease in dynamic stress, strain as well as displacement of structure.