This study aims to quantify the variation in the performance of a tilting pad journal bearing (TPJB) owing to the elastic deformation of its pad. To this end, we first defined a parameter, "elastic preload", and predicted the changes in the performance of the TPJB, as a function of the preload amount. We used the iso-viscosity Reynolds equation, which ignores the temperature rise due to viscous shear in thin films, and the resultant thermal deformation of the bearing structure. We employed a three-dimensional finite element model to predict the elastic deformation of the bearing pad, and a transient analysis, to converge to a static equilibrium condition of the flexible pads and journal. Conducting a modal coordinate transformation helped us avoid heavy computational issues arising from a mesh refinement in the three-dimensional finite element pad model. Moreover, we adopted the Hertzian contact model to predict the elastic deformation at the pivot location. With the aforementioned overall strategy, we predicted the performance changes owing to the elastic deformation of the pad under varying load conditions. From the results, we observed an increase in the preload due to the pad elastic deformation.
Faisal Baakeel;Mohamed A. Eltaher;Muhammad Adnan Basha;Ammar Melibari;Alaa A. Abdelrhman
Advances in aircraft and spacecraft science
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제10권4호
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pp.347-368
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2023
In the first part of this study, a numerical simulation model was developed using the mechanical APDL software to validate the results of the 3D-elastisity theory on the laminated sandwich plate developed by Panago. The numerical simulation model showed a good agreement to the results of Pagano's theory in terms of deflection, normal stresses, and shear stresses. In the second part of this study, the developed numerical simulation model was used to define different plates dimensions and fibers layup orientations to examine the load response in terms of deflection and stresses. Further analysis was implemented on the natural frequencies of laminated xxx plates of the plates. The layup configurations include Unidirectional (UD), Cross-Ply (CP), Quasi-Isotropic (QI), the linear bio-inspired known as Linear-Helicoidal (LH), and the nonlinear bio-inspired known as Fibonacci-Helicoidal (FH). The following numerical simulation model can be used for the design and study of novel, sophisticated bio-inspired composite structures in a variety of configurations subjected to sinusoidal or constant loads.
본 연구에서는 기존 항공기 탑재 EO/IR 장비 내부 짐벌과 방진구를 스프링으로 대체하여, 외부 진동 감쇠 효과와 6자유도 구동이 가능한 내부 플랫폼 시스템을 분석하였다. 제안한 스프링 안정화 장치는 기계제작 스프링과 스프링 모듈, 스프링 모듈-내부 플랫폼 간 연결을 위한 지지 구조물로 구성된다. 본 연구에서는 모드 해석을 통해 스프링의 재질을 선정하였으며, 랜덤 진동 해석을 통해 스프링 안정화 장치의 구조 건전성을 분석하였다.
전세계적으로 다양한 규모의 지진이 계속하여 발생하고 있으므로 원자로용 격납구조가 구조적인 건전성을 유지하기 위해서는 내진성능의 확보가 필수적이다. 따라서 소형 원자로용 모듈화 격납구조의 경우에도 내진성능의 분석이 필요하다. 본 연구에서는 소형 원자로용 모듈화 격납구조의 내진성능 분석을 위해 콘크리트 모듈 간 접촉면과 긴장재를 반영한 유한요소 모델을 작성하여 고유진동해석과 지진해석을 수행한다. 이를 통해 입력지진파에 의한 모듈화 격납구조의 변위, 응력 및 연결부 접촉면 갭 크기의 변화특성을 분석한다. 그리고 긴장력, 연결부 접촉면 마찰계수 및 입력지진파의 변화가 내진성능에 미치는 영향을 분석한다. 비교를 위해 일체화 격납구조의 내진성능도 분석한다. 긴장재의 긴장력과 모듈 연결부 접촉면의 마찰력에 의한 합성효과로 모듈화 격납구조는 발생 가능성이 가장 높은 1, 2차 고유모드에서 일체화 격납구조와 유사한 횡방향 동적거동을 한다. 긴장재의 긴장력과 연결부 접촉면의 마찰력에 의한 합성효과가 충분히 발휘될 경우, 연결부를 갖는 모듈화 격납구조에서도 일정수준 이상의 내진성능이 확보된다. 연결부 접촉면 재질을 마찰계수가 더 큰 재료로 바꿀 경우 추가적인 내진성능 향상이 기대된다.
건설 분야에서는 신소재인 FRP(fiber reinforced polymer) 복합재료는 그 경량성과 고강도로 점차 그 사용영역이 넓어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 FRP 소재의 성능을 평가하기 위하여 제2 진도대교를 원형(prototype)으로 하는 3차원 선형 모델링을 하였고 케이블 및 거더에 복합소재를 적용하여 해석하였다. 해석 결과는 Steel 케이블 및 보강형을 사용한 경우와 비교를 통하여 분석하였고 정적해석 및 모드해석을 수행하였다. 정적해석에서는 각 부재의 최대 응력 및 중앙 지점의 최대 처짐을 비교하였다. 사하중 감소 때문에 복합소재를 사용한 경우 상판의 처짐이 감소하는 것을 확인하였으며, 케이블의 단면을 감소시켜 해석함으로써 그 결과를 다시 보였다. 단면 감소, 모드해석에서는 진동수 비를 통해 Flutter의 발생 풍속을 비교하였다.
본 논문은 스펙트럴 영역에서 마이크로스트립 선로의 접지면에 있는 DGS 슬롯의 임피던스 특성을 구하고, 이를 스텝 임피던스 마이크로스트립 저역 통과 필터 특성 개선에 응용하였다. 슬롯 해석에 사용한 방법은 슬롯에 의한 불연속으로 인한 전압과 스펙트럴 영역에서 self-reaction을 이용한 방법이다. 이 방법을 이용한 수치 해석 결과는 full-wave 방법의 결과와 비교해도 정확하다는 것을 보였다. 그리고 기존 스텝 임피던스 마이크로스트립 저역 통과 필터의 주파수 특성을 개선하기 위해서, 균일한 또는 비균일한 DGS 슬롯을 갖는 필터를 설계 제작하였다. 실험 결과를 통해, 제안된 스텝 임피던스 저역 통과 필터는 기존 필터보다 차단 대역이 넓어지고 차단주파수 이후 급격한 차단 특성과 같은 개선된 필터 특성을 확인할 수 있었다.
A machine such as bean crusher machine is subjected to different loads and vibration. Due to this vibration there will be certain deformations which affect the performance of the machine in adverse manner. This paper proposed a vibration analysis of bean crusher machine using ANSYS. The Finite Element Method (FEM) analysis is carried out to study the effect of vibration on the structure in order to ensure the safety. This work helps the machine developer make a better product at the early design stage with lower cost and faster development time. To do this, firstly, using Inventor, a CAD model is prepared. Secondly, the analysis is to be carried out using ANSYS 15. The modal analysis and random vibration analysis of the structure was conducted. The analysis shows that the proposed design was successfully shows the minimum deformation when the vibration was applied in normal condition.
본 연구에서는 구조성질들이 제대로 평가되지 않은 구조물의 부분구조 모델을 설정하는 방법을 제시한다. 본 연구에서는 부분구조 모델을 정의하기 위해 구조물의 대상 부분구조에서 계측한 구조거동치를 필요로 하며, 부분구조 모델은 부분구조 자체의 강성도변수와 경계스프링 계수를 추정하여 설정한다. 정적 및 주파수영역 SI(system identification) 기법들이 부분구조의 제한된 위치에서 측정된 거동치를 사용하여 적용되었다. 정적거동과 동적거동 계측 각각에 대한 시뮬레이션 연구가 수행되었으며, 연구결과 및 문제점들이 검토되었다. 시뮬레이션 연구에서 검증된 절차에 따라 이동트럭과 시공발파에 의한 동적거동 계측치를 사용하여 실제의 다경간 플레이트 거더 게르버교의 부분구조 모델 설정을 수행하였다.
이 연구의 목적은 건전성 평가 기법을 통해 해양 구조물 중 생산 라이저의 건전성 및 안전성을 확보할 수 있도록 하는 것이다. 생산 라이저의 건전성 평가 기법을 선정하기 위해서 레벨 I, II의 비파괴 손상평가(NDE) 기법을 분류 및 검토하였다. 그리고 수치해석을 통해 검토한 기법의 손상 탐지 성능 및 적용성을 확인하였다. 그 결과 모달 변형 에너지를 이용한 손상탐지 기법이 다른 기법들에 비해 가장 손상에 대해 민감한 결과를 나타냈다. 실제 구조물에서 모니터링 시스템을 적용하는 경우 환경적, 경제적 요인들에 의해 센서 개수는 제한적이다. 센서 수의 감소함에 따른 손상탐지 성능에 대한 영향을 일련의 수치해석 과정을 통해 분석하고 그 결과를 논의하였으며, 생산 라이저의 건전성 평가에 대한 최적 센서 개수를 추천하였다.
A micromachined silicon accelerometer capable of surviving and detecting very high accelerations(up to 200,000 times the gravitational acceleration) is necessary for a high impact accelerometer for earth-penetration weapons applications. We adopted as a reference model a piezoresistive type silicon micromachined high-shock accelerometer with a bonded hinge structure and performed structural analyses such as stress, modal, and transient dynamic responses and sensor sensitivity simulation for the selected device using piezoresistive-structural coupled-field analysis. In addition, structural optimization was introduced to improve the performances of the accelerometer against the initial design of the reference model. The design objective here was to maximize the sensor sensitivity subject to a set of design constraints on the impact endurance of the structure, dynamic characteristics, the fundamental frequency and the transverse sensitivities by changing the dimensions of the width, sensing beams, and hinges which have significant effects on the performances. Through the optimization, we could increase the sensor sensitivity by more than 70% from the initial value of $0.267{\mu}V/G$ satisfying all the imposed design constraints. The suggested simulation and optimization have been proved very successful to design high impact microaccelerometers and therefore can be easily applied to develop and improve other piezoresistive type sensors and actuators.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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