• Earthquakes and Structures
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• 제12권4호
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• pp.425-436
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• 2017

Vibration control using a tuned mass damper (TMD) is an effective technique that has been verified using analytical methods and experiments. It has been applied in mechanical, automotive, and structural applications. However, the damping of a TMD cannot be adjusted in real time. An excessive mass damper stroke may be introduced when the mass damper is subjected to a seismic excitation whose frequency content is within its operation range. The semi-active tuned mass damper (SATMD) has been proposed to solve this problem. The parameters of an SATMD can be adjusted in real time based on the measured structural responses and an appropriate control law. In this study, a stiffness-controllable TMD, called a leverage-type stiffness-controllable mass damper (LSCMD), is proposed and fabricated to verify its feasibility. The LSCMD contains a simple leverage mechanism and its stiffness can be altered by adjusting the pivot position. To determine the pivot position of the LSCMD in real time, a discrete-time direct output-feedback active control law that considers delay time is implemented. Moreover, an identification test for the transfer function of the pivot driving and control systems is proposed. The identification results demonstrate the target displacement can be achieved by the pivot displacement in 0-2 Hz range and the control delay time is about 0.1 s. A shaking-table test has been conducted to verify the theory and feasibility of the LSCMD. The comparisons of experimental and theoretical results of the LSCMD system show good consistency. It is shown that dynamic behavior of the LSCMD can be simulated correctly by the theoretical model and that the stiffness can be properly adjusted by the pivot position. Comparisons of experimental results of the LSCMD and passive TMD show the LSCMD with less demand on the mass damper stroke than that for the passive TMD.

• Earthquakes and Structures
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• 제4권6호
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• pp.587-606
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• 2013

The given paper presents a new approach in design of seismic isolation systems of base isolated buildings. The idea is to install not one big size rubber bearing under the columns and/or shear walls, or one by one with certain spacing under the load-bearing walls, but to install a group/cluster of small size bearings, in order to increase the overall effectiveness of the isolation system. The advantages of this approach are listed and illustrated by the examples. Also the results of analyses of some buildings where the approach on installation of clusters of rubber bearings was used in their isolation systems are given for two cases: i) when the analyses are carried out based on the provisions of the Armenian Seismic Code, and ii) when the time history analyses are carried out. Obtained results are compared and discussed. Paper also presents, as an example, detailed analysis and design of the 18-story unique building in one of the residential complexes in Yerevan. Earthquake response analyses of this building were carried out in two versions, i.e. when the building is base isolated and when it is fixed base. Several time histories were used in the analyses. Comparison of the obtained results indicates the high effectiveness of the proposed structural concepts of isolation systems and the need for further improvement of the Seismic Code provisions regarding the values of the reduction factors. A separate section in the paper dedicated to the design of high damping laminated rubber-steel bearings and to results of their tests.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.325-333
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• 2021

A 3 kW grid-tied PV inverter with Gallium nitride high-electron mobility transistor (GaN HEMT) for domestic commercialization was developed using boost converter and full-bridge inverter with LCL filter topology. Recently, many GaN HEMTs are manufactured as surface mount packages because of their lower parasitic inductance characteristic than standard TO (transistor outline) packages. A surface mount packaged GaN HEMT releases heat through either top or bottom cooling method. IGOT60R070D1 is selected as a key power semiconductor because it has a top cooling method and fairly low thermal resistances from junction to ambient. Its characteristics allow the design of a 3 kW inverter without forced convection, thereby providing great advantages in terms of easy maintenance and high reliability. 1EDF5673K is selected as a gate driver because its driving current and negative voltage output characteristics are highly optimized for IGOT60R070D1. An LCL filter with passive damping resistor is applied to attenuate the switching frequency harmonics to the grid-tied operation. The designed LCL filter parameters are validated with PSIM simulation. A prototype of 3 kW PV inverter with GaN HEMT is constructed to verify the performance of the power conversion system. It achieved high power density of 614 W/L and peak power efficiency of 99% for the boost converter and inverter.

• Composites Research
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• 제19권2호
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• pp.13-19
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• 2006

본 논문에서는 미세 방전가공(Electrical Discharge Machining; EDM) 기계를 위한 샌드위치 구조를 설계하기 위해 복합재료의 적층 순서, 두께, 그리고 리브의 형상 등을 고려한 파라메트릭 연구를 수행하였다. 샌드위치 구조는 면재인 섬유강화 복합재료와 심재인 레진 콘크리트 및 고분자 포움으로 이루어졌다. 컬럼은 정적 굽힘강성과 비굽힘강성을 높이기 위해 십자 리브를 가진 형상으로 설계하였으며, 적층 순서와 두께를 조절하였다. 베드의 경우 양방향의 강성을 동시에 향상시키기 위해 적층 순서와 리브 형상을 조절하였다. 최적의 고강성을 얻기 위하여 리브의 두께와 면재의 두께 등 설계 파라메터의 최적치를 제안하였다. 각 설계 파라메터의 변화에 따른 구조의 정적, 동적 강성의 변화를 확인하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며, 진동 실험을 통하여 각 요소의 고유진동수와 감쇠비를 측정하여 비교하였다. 이러한 결과로부터 고정밀 미세 방전가공 기계 구조를 위한 최적의 형상조건을 제안하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권3호
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• pp.307-323
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• 2023

In this research, the study of the thermoelastic flexural analysis of silicon carbide/Aluminum graded (FG) sandwich 2D uniform structure (plate) under harmonic sinusoidal temperature load over time is presented. The plate is modeled using a simple two dimensional integral shear deformation plate theory. The current formulation contains an integral terms whose aim is to reduce a number of variables compared to others similar solutions and therefore minimize the computation time. The transverse shear stresses vary according to parabolic distribution and vanish at the free surfaces of the structure without any use of correction factors. The external load is applied on the upper face and varying in the thickness of the plates. The structure is supposed to be composed of "three layers" and resting on nonlinear visco-Pasternak's-foundations. The governing equations of the system are deduced and solved via Hamilton's principle and general solution. The computed results are compared with those existing in the literature to validate the current formulation. The impacts of the parameters (material index, temperature exponent, geometry ratio, time, top/bottom temperature ratio, elastic foundation type, and damping coefficient) on the dynamic flexural response are studied.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권3호
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• pp.171-179
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• 2013

여러 가지 초음파 속도 측정법 중 비교적 정확하고 다양한 목적에 활용될 수 있다고 알려진 반사파 중첩법(pulseecho-overlap method)에 의해 초음파의 전파시간을 자동으로 측정할 수 있는 시스템을 구축하고, 엔지니어링 플라스틱 시험편에 대한 초음파 속도를 초동발췌법(first arrival picking method)과 비교하였다. 다섯 가지 종류의 엔지니어링 플라스틱 코어에 대해 반사파 중첩법과 초동발췌법에 의해 초음파 속도를 측정한 결과, 반사파 중첩법은 초동발췌법보다 최소 4배로 긴 다중반사파 자료가 필요하므로 매질의 감쇠특성에 의해 측정가능한 시험편의 길이에 제약이 있다. 또한 측정되는 속도는 초동발췌법에 의한 속도보다 낮게 측정되는 경향을 보였으며, 수신된 파형을 분석한 결과, 이는 전파거리가 길어짐에 따른 매질의 감쇠 및 분산특성에 의한 영향으로 해석되었다. 상호상관을 이용하여 제1반사파가 제2반사파 및 제3반사파와 가장 잘 중첩되는 시간을 실시간으로 자동으로 발췌하도록 프로그램하여 실험자에 의한 측정 편차가 개입될 가능성을 배제함으로써 반복성과 재현성을 높였다. 또한, 실험의 조건이 변하지 않는 경우는 중합수를 늘림으로서 무작위 잡음에 의한 측정오차를 줄일 수 있으며, 실험 조건이 변하는 경우는 속도변화 모니터링에도 활용이 가능하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권6호
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• pp.417-431
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• 2024

The fundamental period of vibration is one of the most critical parameters in the analysis and design of structures, as it depends on the distribution of stiffness and mass within the structure. Therefore, building codes propose empirical equations based on the observed periods of actual buildings during seismic events and ambient vibration tests. However, despite the fact that infill walls increase the stiffness and mass of the structure, causing significant changes in the fundamental period, most of these equations do not account for the presence of infills walls in the structure. Typically, these equations are dependent on both the structural system type and building height. The different values between the empirical and analytical periods are due to the elimination of non-structural effects in the analytical methods. Therefore, the presence of non-structural elements, such as infill panels, should be carefully considered. Another critical factor influencing the fundamental period is the effect of Soil-Structure Interaction (SSI). Most seismic building design codes generally consider SSI to be beneficial to the structural system under seismic loading, as it increases the fundamental period and leads to higher damping of the system. Recent case studies and postseismic observations suggest that SSI can have detrimental effects, and neglecting its impact could lead to unsafe design, especially for structures located on soft soil. The current research focuses on investigating the effect of infill panels on the fundamental period of moment-resisting and eccentrically braced steel frames while considering the influence of soil-structure interaction. To achieve this, the effects of building height, infill wall stiffness, infill openings and soil structure interactions were studied using 3, 6, 9, 12, 15 and 18-story 3-D frames. These frames were modeled and analyzed using SeismoStruct software. The calculated values of the fundamental period were then compared with those obtained from the proposed equation in the seismic code. The results indicate that changing the number of stories and the soil type significantly affects the fundamental period of structures. Moreover, as the percentage of infill openings increases, the fundamental period of the structure increases almost linearly. Additionally, soil-structure interaction strongly affects the fundamental periods of structures, especially for more flexible soils. This effect is more pronounced when the infill wall stiffness is higher. In conclusion, new equations are proposed for predicting the fundamental periods of Moment Resisting Frame (MRF) and Eccentrically Braced Frame (EBF) buildings. These equations are functions of various parameters, including building height, modulus of elasticity, infill wall thickness, infill wall percentage, and soil types.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권5호
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• pp.33-41
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• 2020

항공기의 착륙장치는 지상에서 동체로 전달되는 충격에너지를 흡수 및 소산시키는 장치이다. 착륙장치 중 반능동형 MR 댐퍼 착륙장치는 다양한 착륙조건에서 높은 충격흡수효율을 보여주며 제어 불능 시 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 오리피스가 아닌 환형 관유로를 이용하는 MR 댐퍼 착륙장치의 경우, 유로 압력강하로 인해 발생하는 감쇠력이 MR 댐퍼 내부 형상 구조에 따라 저압 챔버에서 캐비테이션을 유발할 수 있어 기존의 2 자유도계 모델링 기법보다 다중물리시스템 해석 프로그램인 Amesim이 더 유용하다. Amesim을 이용한 해석결과를 바탕으로 착륙장치 내부 유로 형상 배치를 수정하여 캐비테이션을 방지할 수 있는 유로 구조를 제안하였고 낙하 시험 시뮬레이션 결과를 통해 이를 검증하였다. 본 논문에서는 환형 관로 형태 유로 구조를 갖는 MR 댐퍼형 착륙장치의 캐비테이션 발생시 주요 특성을 파악하였고, 아울러 내부형상 배치 수정을 통해 이를 방지하는 방안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.111-116
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• 2018

본 논문은 시스템 에어컨 실외기 포장품의 낙하충격해석 및 시험검증을 수행한 내용을 다룬다. 포장은 낙하충격으로 부터 제품을 보호할 수 있도록 충격에너지를 흡수할 수 있는 완충재질과 이를 제품에 고정하기 위한 부재로 구성되는데 작은 부피로 충분한 완충성능을 발휘하는 포장 설계를 위해서는 충격 시 제품에 가해지는 충격가속도 등을 정확히 평가하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 외연적 시간적분을 활용하는 유한요소해석 기법을 활용하여 실외기 포장품의 낙하충격해석을 수행하였다. 정확한 해석을 위한 해석모델 구축, 재료 시험을 통한 데이터 획득 및 재료 모델의 선정, 신뢰성 있는 해석 데이터 확보를 위한 계측 센서의 모델링 등이 수행되었으며 이렇게 구해진 해석데이터와 시험으로 구해진 가속도 및 변형률 시간이력을 비교하였다. 해석모델에 반영된 감쇄계수 등의 오차로 인하여 대체로 해석결과가 시험 결과에 비해 충격 가속도 및 변형률을 크게 예측하고 있으나 전체적인 데이터의 경향과 낙하 방향의 충격가속도는 정확하게 계산되었다. 이에 본 연구에 사용된 모델 및 해석기법을 에어컨 실외기 포장 설계에 활용할 수 있음을 확인하였다.