• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.317-325
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• 2020

주요 시설물에 널리 이용되고 있는, 말단질량을 갖는 탄성지지 캔틸레버형 보의 구조적 안전성 확보를 위하여, 대표적 손상형태 중 하나인 균열의 발생 및 진전을 센서를 통하여 측정된 데이터를 이용하여 추정함으로써 건전성을 모니터링할 수 있는 기술개발이 필요하다. 균열탐지를 위하여 압전재료를 이용한 임피던스기법이 활발히 연구되고 있는데, 이러한 기존연구들은 주로 균열과 임피던스 신호와의 관련성을 손상지수를 이용하여 실험적으로 규명함으로써 손상을 추정하는 내용으로 판단된다. 본 연구는 말단질량을 갖는 탄성지지 캔틸레버형 보의 균열에 따른 임피던스 신호의 변화와 해석적으로 구한 균열보 고유주파수 변화의 상관성을 규명하기 위한 연구이다. 정확한 고유주파수 해석을 위하여 자유진동실험 결과를 이용하여 건전보에 대한 해석모델을 개선한 후, 캔틸레버형 보에 단계적으로 균열을 발생시키면서 임피던스 신호를 측정하고 이에 대한 손상지수를 제곱평균제곱근편차를 이용하여 구한다. 그 결과를 개선된 해석모델을 기반으로 산정한 균열보의 고유주파수와 비교함으로써 고유주파수와 임피던스 신호와의 상관관계를 규명한다. 실험적으로 구한 임피던스 손상지수와 해석적으로 구한 1차 및 2차 고유주파수의 손상전후 비율 간의 상관계수가 각각 0.924 및 0.928로써, 밀접한 상관관계를 가지는 것으로 알 수 있었는데, 이러한 상관성을 활용하면 임피던스기법 기반 손상추정의 결과로부터 구조물의 현재 상태에 대한 구조특성을 보다 정확히 평가할 수 있고, 해석모델을 이용하여 구조물의 거동을 효과적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.125-133
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• 1993

중간구속조건을 갖는 보 및 보-기둥의 진동에 관한 기존연구들의 대부분은 Euler 보이론틀에서 다루었다. 세장비가 작은 경우 또는 세장비가 큰 경우일지라도 고차진동에 대해서는 Timoshenko 이론들에 의한 해석이 요구되나, Timoshenko 보 및 보-기둥에 관한 연구사례는 적은 편이다. 본 연구에서는 Timoshenko 보-기둥에 대해서 양단경계조건을 병진스프링 회전스프링 구속으로, 중간구속조건을 임의 갯수의 집중질량 병진스프링 회전스프링으로 일반화하여 정식화한 다음 엄밀해법을 제시하고, 아울러 엄밀해법의 연산부담이 매우 큰 점을 고려하여 적정한 Rayleigh-Ritz 해석에 대해서도 검토하였다. Rayleigh-Ritz 해석에 있어서는 우선 기준계의 고유함수를 이용하는 방법이 고려될 수 있으나 이 경우에도 Euler 보이론과는 달라서 연산부담이 역시 큰 편이다. 따라서 기준계의 고유함수와 같은 성질을 갖는 다항식을 도출하고 이를 이용하는 Rayleigh-Ritz 해석의 유용성에 관해 검토했다. 한편, 본 연구의 대상계와 같은 복합계에 대해서는 최적설계관점에서 설계변수변경에 따른 재해석문제 또한 중요한 과제임을 고려하여, 특성다항식 이용 Rayleigh-Ritz 방법에 기초하여 계산되는 동특성 1차 감도의 유용성도 검토되었다. 수치 계산예를 통해 전기 특성 다항식을 이용한 Rayleigh-Ritz 해석이 정확도면에서 엄밀해와 부합성이 양호하고, 계산 효율은 매우 높음이 확인되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.1251-1258
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• 1995

An elastic buckling analysis of single hat rectangular tubes is carried out. Based on Bleich's buckling theory for elastically restrained plates, a method to estimate the compliance of the supporting plates for the buckling plate and to compensate the effects of compression force acting on the supporting plates is offered. Necessary assumptions which enable an analytic approach to be used are also given. The present results are compared with the finite element results obtained from ABAQUS.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 춘계학술대회논문집
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• pp.202-206
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• 2001

The paper presents the dynamic stability of a vertical cantilevered pipe conveying fluid and having an intermediate translational linear spring. The translational linear spring can be located at an arbitrary position. Governing equations are derived by energy expressions, and numerical technique using Galerkin's method is applied to discretize the equations of small motion of the pipe. Effects of linear spring supports on the dynamic stability of a vertical cantilevered pipe conveying fluid are fully investigated for various locations and magnitudes of the translational linear spring.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권2호
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• pp.173-181
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• 2022

The current paper presents a technique to detect crack in non-uniform cantilever-type pipe beams, that have step changes in the properties of their cross sections, restrained by a translational and rotational spring with a tip mass at the free end. An equation for estimating the natural frequencies for the non-uniform beams is derived using the boundary and continuity conditions, and an equivalent bending stiffness for cracked beam is applied to calculate the natural frequencies of the cracked beam. An experimental study for a step-changed non-uniform cantilever-type pipe beam restrained by bolts with a tip mass is carried out to verify the proposed method. The translational and rotational spring constants are updated using the neural network technique to the results of the experiment for intact case in order to establish a baseline model for the subsequent crack detection. Then, several numerical simulations for the specimen are carried out using the derived equation for estimating the natural frequencies of the cracked beam to construct a set of training patterns of a neural network. The crack locations and sizes are identified using the trained neural network for the 5 damage cases. It is found that the crack locations and sizes are reasonably well estimated from a practical point of view. And it is considered that the usefulness of the proposed method for structural health monitoring of the step-changed non-uniform cantilever-type pipe beam-like structures elastically restrained in the ground and have a tip mass at the free end could be verified.

• Composites Research
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• 제16권5호
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• pp.28-38
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• 2003

본 연구는 면내 선형분포하중이 작용하는 직교이방성판의 좌굴거동에 관한 것으로서, 하중이 재하된 두 변은 단순지지되어 있으며 하중이 재하되지 않은 두 변은 회전에 대해 탄성구속된 경계조건을 포함하여 다양한 경계조건을 갖는 직교이방성판의 좌굴해석식을 정밀해법을 사용하여 유도하였다. 좌굴해석 수행 결과를 사용하여 하중이 재하되지 않은 두 변이 특정 경계조건인 경우를 포함하여 회전에 대해 탄성구속된 판의 좌굴해석을 위한 근사식을 판의 형상비와 탄성구속 정도를 나타내는 계수 및 재료의 성질의 함수로 제시하였다. 제시된 근사식을 사용할 경우 재료의 성질과 판의 형상비 및 하중이 재하되지 않은 변의 탄성구속정도를 알면 단순계산으로 직교이방성판의 좌굴해석을 수행할 수 있도록 하였다. 여러 가지 직교이방성 재료에 대해 근사식에 의한 해석결과와 정밀해법에 의한 해석결과를 비교한 결과 1.5% 미만의 차를 나타냈었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.187-194
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• 1991

양단이 병진 및 회전에 대해 탄성구속되고 다양한 중간구속조건 즉, 임의 갯수의 집중질량, 병진 스프링, 회전스프링 구속이 있는 보-기둥의 진동에 대해 우선 Hamilton 원리, Laplace 변환방법을 원용한 엄밀해법을 제시했다. 그러나 이 방법이 중간구속조건이 여러 개 있을 경우 그 연산과정이 매우 복잡함을 고려하여 기준계 즉, 중간구속 조건이 없는 계의 고유함수를 이용하는 Rayleigh-Ritz 방법에 의한 근사해법도 검토했다. 근자에 발표된 타연구 결과와의 비교검토목적의 다양한 수치계산예를 통해, 첫째 본 연구의 엄밀해의 타당성이 확인되었고, 또 기준계의 고유함수를 이용하는 Rayleight Ritz방법이 중간구속조건의 다양한 변화에 대해 동일함수를 이용하는 장점과 더불어 진동파형가정함수의 항수에 따른 수렴성도 양호하며 좋은 정도를 보장하면서 편리하게 적용될 수 있음이 확인되었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권3호
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• pp.349-358
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• 2018

This paper investigates the free vibration analysis of double-beam system coupled by a two-degree-of-freedom mass-spring system. In order to generalize the model, the main beams are assumed to be elastically restrained against translation and rotation at one end and free at the other. Furthermore, the mass-spring system is elastically connected to the beams at adjustable positions by means of four translational and rotational springs. The governing differential equations of the beams and the mass-spring system are derived and analytically solved by using the Fourier transform method. Moreover, as a second way, a finite element solution is derived. The frequency parameters and mode shapes of some diverse cases are obtained using both methods. Comparison of obtained results by two methods shows the accuracy of both solutions. The influence of system parameters on the free vibration response of the studied mechanical system is examined.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권9호
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• pp.1382-1389
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• 2006

Dynamic responses of a simply supported beam with a translational spring carrying a moving mass are studied. Governing equations of motion including all the inertia effects of a moving mass are derived by employing the Galerkin's mode summation method, and solved by using the Runge-Kutta integral method. Numerical solutions for dynamic responses of a beam are obtained for various cases by changing parameters of the spring stiffness, the spring position, the mass ratio and the velocity ratio of a moving mass. Some experiments are conducted to verify the numerical results obtained. Experimental results for the dynamic responses of the test beam have a good agreement with numerical ones.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제6권4호
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• pp.100-112
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• 2003

This paper presents the transient response analysis of a rotating blade in resonant frequency range. It is shown that the modeling is considered in elastic foundation and friction damping effect. The equations of motion are derived and transformed into a dimensionless form to investigate general phenomena. Numerical results show that the magnitude of friction damping to reduce maximum transient response in near the critical angular speed. The method can be applied to a number of examples of the practical rotating blade system to minimize transient response in resonant frequency range.