• Wind and Structures
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• 제35권5호
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• pp.337-351
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• 2022

As central-slotted box decks usually have excellent flutter performance, studies on this type of deck mostly focus on the vortex-induced vibration (VIV) control. Yet with the increasing span lengths, cable-supported bridges may have critical wind speeds of wind-induced static instability lower than that of the flutter. This is especially likely for bridges with a central-slotted box deck. As a result, the overall aerodynamic performance of such a bridge will depend on its wind-induced static stability. Taking a 1400 m-main-span cable-stayed bridge as an example, this study investigates the influence of a series of deck shape parameters on both static and flutter instabilities. Some crucial shape parameters, like the height ratio of wind fairing and the angle of the inner-lower web, show opposite influences on the two kinds of instabilities. The aerodynamic shape optimization conducted for both static and flutter instabilities on the deck based on parameter-sensitivity studies raises the static critical wind speed by about 10%, and the overall critical wind speed by about 8%. Effective VIV countermeasures for this type of bridge deck have also been proposed.

• 한국항행학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.85-96
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• 2001

최근에 통합 설계 최적화 프로그램인 $ASTROS^*$와 Aeroservoelasticity(ASE) 모듈에 지능구조물의 해석 모듈을 통합하는 연구가 수행되었다. 통합된 소프트웨어를 이용해 플러터 억제 시스템을 설계하는 연구를 F-16모델을 이용해 수행하였으며 능동 제어 시스템을 위하여 신경망을 이용한 제어기가 설계되었다. 압전작동기에 의해 발생한 변형을 고려하기 위해 지능구조물 모듈은 $ASTROS^*$내의 열응력 해석 모듈을 개량하여 개발되었으며 ASE내에서 조종면을 이용한 입력과 압전작동기를 이용한 입력의 상호 호환성을 가능하게 하였다. 수치 예를 통해 개발된 제어시스템이 플러터속도를 증가시키는 데 효과적임을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.54-59
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• 2005

구동기의 백래쉬와 동강성을 고려한 미사일 조종날개의 비선형 공탄성 해석이 수행되었다. 아음속 비정상 공기력 계산을 위해 DHM을 사용하였고 최소상태접근법을 사용하여 근사하였다. 비선형 플러터 해석을 위해 백래쉬는 유격으로 모델하고 기술 함수법을 사용하여 선형화하였다. 또한, 동강성은 주파수의 함수로 모터의 운동방정식으로부터 계산하였다. 선형 및 비선형 플러터 해석 결과들은 공력탄성학적 특성들이 백래쉬와 동강성에 중요한 영향을 받는다는 것을 보여준다. 비선형 플러터 해석에서 다양한 제한 주기 운동이 선형플러터 속도 이하에서 관측되었다. 또한 플러터 특성과 응답을 시간영역에서도 조사하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권9호
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• pp.45-52
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• 2006

압전재료를 사용한 복합재료 패널의 플러터 억제 방법으로서 비선형 모델을 기반으로 하는 비선형 제어기법 중의 하나인 궤환 선형화에 의한 제어방법을 소개하였다. 기존의 패널 플러터 제어기에 대한 대부분의 연구들은 선형모델을 기반으로 설계된 선형2차제어기(LQR: Linear Quadratic Regulator)였음에 비해, 본 연구에서 제안한 비선형제어기는 시스템이 갖고 있는 비선형 특성들을 모두 고려해서 설계하였다. 압전 작동기로서는 PZT를 사용하였다. 가상변위의 원리와 4절점 사각형 요소를 사용하여 이산화된 비선형 운동방정식을 유도하였으며 제어기 설계를 위해 모달 변환을 통해 상태공간에서의 비선형 연계-모달 방정식으로 변환하였다. 본 논문에서 제안한 비선형 제어기에 의한 제어 결과와 선형모델을 기반으로 한 LQR 제어결과를 Newmark 수치적분법을 통해 시간영역에서 비교하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.1648-1653
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• 2003

The paper studies effect of quasi-periodic or airplane flutter phenomenon on television broadcasting signal. Airplane flutter is a very important problem. It causes the receiving antenna to receive both direct signal by the Tx (Transmitter antenna) and reflected signal scattered by the airplane with phase delay. The sum of two signals results in fading, sometime collapse and distortion of picture on TV screen. We performed measurement and modeling this phenomenon on TV signal when the airplane flew across and range Tx and Rx (Receiver antenna). The frequency 60.75MHz (Aural frequency of CH3) is used under tests. A single scatter multipath model is introduced. It is used to duplicate some of the measured data and show the dependence of power variation on the airplane fluttering. The fluctuation of the airplane flutter phenomenon was calculated to be around 2-4dB. The Yaki antenna is used for improving airplane flutter problem because it can make high gain and high directivity.

• Wind and Structures
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• 제4권4호
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• pp.333-352
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• 2001

A two dimensional discrete vortex method (DIVEX) has been developed to predict unsteady and incompressible flow fields around closed bodies. The basis of the method is the discretisation of the vorticity field, rather than the velocity field, into a series of vortex particles that are free to move in the flow field that the particles collectively induce. This paper gives a brief description of the numerical implementation of DIVEX and presents the results of calculations on a recent suspension bridge deck section. The predictions for the static section demonstrate that the method captures the character of the flow field at different angles of incidence. In addition, flutter derivatives are obtained from simulations of the flow field around the section undergoing vertical and torsional oscillatory motion. The subsequent predictions of the critical flutter velocity compare well with those from both experiment and other computations. A brief study of the effect of flow control vanes on the aeroelastic stability of the bridge is also presented and the results from DIVEX are shown to be in accordance with previous analytical and experimental studies. In conclusion, the results indicate that DIVEX is a very useful design tool in the field of wind engineering.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권4호
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• pp.285-302
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• 2010

Active aeroelastic control is an emerging technology aimed at providing solutions to structural systems that under the action of aerodynamic loads are prone to instability and catastrophic failures, and to oscillations that can yield structural failure by fatigue. The purpose of the aeroelastic control among others is to alleviate and even suppress the vibrations appearing in the flight vehicle subcritical flight regimes, to expand its flight envelope by increasing the flutter speed, and to enhance the post-flutter behavior usually characterized by the presence of limit cycle oscillations. Recently adaptive and robust control strategies have demonstrated their superiority to classical feedback strategies. This review paper discusses the latest development on the topic by the authors. First, the available control techniques with focus on adaptive control schemes are reviewed, then the attention is focused on the advanced single-input and multi-input multi-output adaptive feedback control strategies developed for lifting surfaces operating at subsonic and supersonic flight speeds. A number of concepts involving various adaptive control methodologies, as well as results obtained with such controls are presented. Emphasis is placed on theoretical and numerical results obtained with the various control strategies.

• Wind and Structures
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• 제21권2호
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• pp.223-239
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• 2015

Open decks are a widely used deck configuration in long-span cable-stayed bridges; however, incorporating aerodynamic countermeasures are advisable to achieve better aerodynamic performance than a bluff body deck alone. A sectional model of an open deck cable-stayed bridge with a main span of 400 m was selected to conduct a series of wind tunnel tests. The influences of five practical aerodynamic countermeasures on flutter and vortex-induced vibration (VIV) performance were investigated and are presented in this paper. The results show that an aerodynamic shape selection procedure can be used to evaluate the flutter stability of decks with respect to different terrain types and structural parameters. In addition, the VIV performance of $\prod$-shaped girders for driving comfortableness and safety requirements were evaluated. Among these aerodynamic countermeasures, apron boards and wind fairings can improve the aerodynamic performance to some extent, while horizontal guide plates with 5% of the total deck width show a significant influence on the flutter stability and VIV. A wind fairing with an angle of $55^{\circ}C$ showed the best overall control effect but led to more lock-in regions of VIV. The combination of vertical stabilisers and airflow-depressing boards was found to be superior to other countermeasures and effectively boosted aerodynamic performance; specifically, vertical stabilisers significantly contribute to improving flutter stability and suppressing vertical VIV, while airflow-depressing boards are helpful in reducing torsional VIV.

• Composites Research
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• 제13권5호
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• pp.50-59
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• 2000

본 논문에서는 복합재료 패널 플러터를 억제할 수 있는 두 가지 방법에 대해서 연구하였다. 첫번째, 능동제어 방법에서는 선형 제어 이론을 바탕으로 제어기를 설계하였으며 제어입력이 작동기에 가해진다. 여기서 작동기로는 PZT를 사용하였다. 두 번째, 인덕터와 저항으로 구성되어진 션트회로를 사용하여 시스템의 감쇠를 증가시킴으로써 패널 플러터를 억제할 수 있는 새로운 방법인 수동감쇠기법에 대한 연구가 수행되었다. 이 수동감쇠기법은 능동적 제어보다 강건(robust)하며 커다란 전원 공급이 필요하지 않고 제어기나 감지 시스템과 같이 복잡한 주변 기기가 필요 없이도 실제 패널 플러터 억제에 쉽게 응용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 최대의 작동력/감쇠 효과를 얻기 위해서 유전자 알고리듬을 사용하여 압전 세라믹의 형상과 위치를 결정하였다. 해밀턴 원리를 사용해서 지배 방정식을 유도하였으며, 기하학적 대변형을 고려하기 위해 von-Karman의 비선형 변형률-변위 관계식을 사용하였으며 공기력 이론으로는 준 정상 피스톤 1차 이론을 사용하였다. 4절점 4각형 평판 요소를 이용하여 이산화된 유한 요소 방정식을 유도하였다. 효율적인 플러터 억제를 위해 패널 플러터에 중요한 영향을 미치는 플러터 모드를 이용한 모드축약기법을 사용하였으며, 이를 통해 비선형 연계 모달 방정식이 얻어지게 된다. 능동적 제어 방법과 수동 감쇠 기법에 의해 수행되어진 플러터 억제 결과들을 Newmark 비선형 시분할 적분법을 통해 시간 영역에서 살펴 보았다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1210-1215
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• 2000

일반적인 형태의 동적 시스템에 가해지는 외란이 유색잡음이며, 외란의 형태가 시간에 따라 불규칙하게 변할 때와 감쇠계수와 강성계수가 시간에 따라 불규칙하게 변할 때의 그 확률 시스템의 특성과 제어기법에 대하여 연구하였다. 고려된 물리적인 모델은 불규칙한 대기교란을 받는 항공익으로써 이는 "시변계"가 되며 그 지배방정식이 확률론적 관점에서 F-P-K 접근법으로 유도되었으며, "유색잡음용 허-확률제어기"의 효과를 확률 영역 및 시간영역에서 고찰하였다. 또한 확률론적 플러터경계에 대해서도 고찰하였다.