유효 유전체 해석법에 기초한 정확한 모드 전송선로 해석법이 rib형 광 방향성 결합기의 설계 특성을 분석하기 의하여 소개되고 발전되었다. 이 접근법은 모든 가능한 전송 성분을 고려한 정확한 수치 해석적 알고리즘을 제공하며 유효 굴절을 방법과 섭동 이론 같은 근사적 해석법의 정확도를 평가하기 위한 비교 해석법으로 이용될 수 있다. 결국, rib형 광 결합기의 최대 전력전송 특성을 평가하기 위하여 그 동작 주파수, rib형 도파로들 사이의 간격 그리고 전송 층의 두께에 따른 전력 결합효율의 변화를 분석하였다.
광 신호 제어 시스템에서 사용되는 광/안테나 연결회로의 제작 간소화에 대한 중요성이 지속적으로 대두되고 있다. 이를 위하여, 본 논문에서는 광섬유로 제작된 새로운 형태의 photonic 안테나 설계에서 광 도전 효과에 기인한 광섬유와 슬롯 결합형 마이크로 스트립 안테나 사이의 광 결합효율을 수치 해석적으로 분석하였다. 결합특성을 정확하게 분석하기 위하여 원통형, 평면형 전송구조들이 결합할 때 발생하는 불연속 특성을 포함한 새로운 모드 전송선로 이론을 정의하였다 분석결과, 서로 다른 두 전송구조에서의 최대 전력전송은 그 결합영역에서 전파하는 정확한 두 모드들의 전송전력이 균등하게 분배되는 새로운 지점에서 발생함을 보였다.
The overall aim of this paper is to determine coupling loss factor of welding point between shell and cylinder using loss factor and structural loss factor. For this purpose, two kinds of loss factor were adopted. One is loss factor of each sub structure, another is structural loss factor based on the complex welded or assembled structure. Using these two parameters, it is possible to derive the coupling loss factor which represents characteristic condition of SEA theory. Coupling loss factor of conjunction in complex structure was expressed as power balance equation. The derived equation for a coupling loss factor has been simplified on the assumption of one way (uni-directional) power flow between multi-sub structures. Using these conditions, it is possible to find the equation of coupling loss factor expressed as above two loss factors. To check the effectiveness of above equation, this paper used two-stage application. The first approach was application between simple cylinder and shell. The next was adopted rotary compressor. Rotary compressor has three main conjunctions between shell and internal vibration part. This equation was applied to find out the optimum welding point with respect to reduce the noise propagation. It shows the effective tool to evaluate the coupling loss factor in complex structure.
This study aimed to develop an approach to accurately predict the wind models and wind effects of large wind turbines. The wind-induced vibration characteristics of a 5 MW tower-blade coupled wind turbine system have been investigated in this paper. First, the blade-tower integration model was established, which included blades, nacelle, tower and the base of the wind turbine system. The harmonic superposition method and modified blade element momentum theory were then applied to simulate the fluctuating wind field for the rotor blades and tower. Finally, wind-induced responses and equivalent static wind loads (ESWL) of the system were studied based on the modified consistent coupling method, which took into account coupling effects of resonant modes, cross terms of resonant and background responses. Furthermore, useful suggestions were proposed to instruct the wind resistance design of large wind turbines. Based on obtained results, it is shown from the obtained results that wind-induced responses and ESWL were characterized with complicated modal responses, multi-mode coupling effects, and multiple equivalent objectives. Compared with the background component, the resonant component made more contribution to wind-induced responses and equivalent static wind loads at the middle-upper part of the tower and blades, and cross terms between background and resonant components affected the total fluctuation responses, while the background responses were similar with the resonant responses at the bottom of tower.
Rib 형태의 전송구조로 구성된 편광 무의존성 방향성 결합기(DC)와 다중모드 간섭결합기(MMI)의 설계특성을 종방향 모드 전송선로 해석법(L-MTLT)을 이용하여 정확하게 비교 분석하였다. 두 전송모드들의 결합특성에 의존하는 편향 무의존성 DC 소자를 이용하여 다중모드들의 결합과 간섭특성을 나타내는 MMI 결합기가 설계될 수 있음을 보였다. 또한, 편향 무의존성 DC와 MMI 소자들의 결합효율을 결합길이와 파장의 변화에 따라 자세하게 비교 분석하였다. 그 결과를 기반으로 광통신용 소자에서 필터로 널리 사용 가능한 Bragg 격자구조가 집적된 편향 무의존성 DC와 MMI를 설계하고 그 필터특성을 처음으로 비교 분석하였다. 분석결과, TE와 TM 모드들 사이의 결합길이가 같도록 설계한 DC는 MMI보다 편광 무의존성 필터링 특성에 있어서 더욱 좋은 성능을 나타냈다. 그러나, 편광무의존성 결합길이가 현저하게 작은 MMI가 DC보다 집적소자 소형화를 위하여 더욱 좋은 소자임을 보였다.
다양한 산업 분야의 구조물은 여러 부구조의 조합으로 구성되며, 시스템의 자유도 또한 무수히 많다. 높은 복잡성을 가지는 구조물의 해석 및 계산 효율을 향상시키기 위해서 해석 모델의 단순화 및 자유도 축소가 요구된다. 지난 50여 년 동안 규모가 큰 공학적 문제를 단순화하기 위해 다양한 부분구조화 기법들이 개발되어 왔다. 이러한 부분구조화 기법들은 Newton-Raphson 알고리즘 등과 같은 반복계산을 동반하는 비선형 구조해석 문제 해석에 매우 효과적이다. 본 논문에서는 기 개발된 비선형 부분구조화 기법 중의 하나인 모드미분(modal derivatives)을 이용하여 기하비선형 보의 모델 축소에 적용하고자 한다. 모드미분은 모드 기반 축소 기저의 2차항의 형태로, 선형모드의 조합으로 근사 가능한 변위벡터를 미소변위에 대한 Taylor 급수를 통해 확인할 수 있으며, 시스템의 고유치 문제를 모드 좌표로 미분을 함으로써 얻어진다. 모드미분에는 비선형 접선 강성행렬의 미분을 포함하고 있으며, 이는 유한차분법 등의 근사를 통해 계산할 수 있다. 제안된 방법론은 기하학적 비선형 문제에 우수한 성능을 보이는 동시회전 유한요소법에 적용하였다. 수치예제를 통해 보의 경계가 수평으로 움직일 수 있는 문제에서는 기존의 모드축소기법이 매우 비효율적임을 알 수 있었다. 한편 모드미분을 이용한 축소기법은 다양한 경계조건에 대하여 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
새로운 격자 구조형 다중모드 간섭(GA-MMI) 결합기의 전파특성이 횡방향 모드 전송선로 이론(L-MTLT)을 이용하여 이론적으로 자세하게 고찰되었다. 격자구조의 두께와 duty cycle의 변화에 따른 $2{\times}2$ GA-MMI 결합기의 결합특성을 분석하였으며, 파장변화에 따른 출력 특성을 수치해석 하였다. 수치해석 결과 격자구조의 변화에 따른 GA-MMI 결합기의 결합길이와 결합효율은 작은 허용오차(tolerance)를 나타냈으며, 대역폭은 출력특성에 따라 현저한 차이를 나타내었다.
종방향 모드 전송선로 이론을 이용하여 실리콘 도파로에 기초한 플라즈마 격자 구조형 방향성 결합기의 최대 전력전송 특성을 정확하게 분석하였다. 정확한 해석적 수식과 기, 우 모드 사이의 간섭특성에 의존하는 결합효율을 정의하여 전파 거리에 따른 TE 모드의 전력변화를 수치해석 하였다. 수치해석 결과, 최대 전력전송은 P-GADC에서 전파하는 중첩모드들의 삽입손실이 서로 같은 격자주기 ${\Lambda}_{eq}=10.26{\mu}m$에서 발생하였다. 즉, GADC의 전형적인 최대 전력전송 조건인 위상정합 조건이나 최소간격 조건과 다른 결과를 나타내었다.
종방향 모드 전송선로 이론을 이용하여 이중 샌드위치 Rib-형 도파로에 기초한 초소형 편광 무의존성 방향성 결합기 (PIDC)의 편광특성을 자세하게 탐구하였다. 제안한 초소형 방향성 결합기의 편광 무의존성 조건을 얻기 위하여 샌드위치 rib형 도파로의 굴절률과 두께에 때라 변하는 quasi-TE 모드와 quasi-TM 모드의 결합길이와 결합효율을 분석하였다. 수치해석 결과, 수백 마이크로미터 크기의 초소형 편광 무의존성 방향성 결합기는 이중 샌드위치 층의 구조적, 물질적 변수들을 잘 선택함으로써 구현할 수 있음을 보였다. 또한, 이중 샌드위치 rib형 도파로에 분포하는 기본 모드의 프로필이 방향성 결합기의 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 조사하였다.
Based on the modal coordinates of the structure, a finite-element and CQC (complete quadratic combination) method for analyzing the coupled buffeting response of long-span bridges is presented. The formulation of nodal equivalent aerodynamic buffeting forces is derived based on a reasonable assumption. The power spectral density and variance of nodal displacements and elemental internal forces of the bridge structure are computed using the finite-element method and the random vibration theory. The method presented is very efficient and can consider the arbitrary spectrum and spatial coherence of natural winds and the multimode and intermode effects on the buffeting responses of bridge structures. A coupled buffeting analysis of the Jiangyin Yangtse River Suspension Bridge with 1385 in main span is performed as an example. The results analyzed show that the multimode and intermode effects on the buffeting response of the bridge deck are quite remarkable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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