• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.185-196
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• 1988

랜덤풍하중을 받는 현수교의 비선형 동적거동 해석방법에 대해 연구하였다. 본 연구에서는 형의 거동과 주(主) 케이블 장력변화간의 상호작용에 기인하는 기하학적 비선형성을 고려하였다. 운동방정식은 연속계로 수식화하였고, 이때 수직 및 비틀림 운동의 상관관계를 포함시켰다. 동적해석은 모우드 중첩법을 사용하였으며, 이때의 모우드 방정식에 추계론적 선형화방법을 적용하여 주파수영역해석을 수행하였다. 선형화과정에서는, 풍속의 평균 및 변동성분의 영향을 함께 고려하기 위하여 비선형항을 선형항과 상수항의 합으로써 근사화하였다. 이 선형화방법에 대한 검증은 4자유도의 모우드 방정식에 대해 수행하였으며, 본 연구의 방법에 의한 결과가 타당함을 보였다. 예제해석은 두 개의 현수교를 택하여 여러 가지 풍속조건 및 공기역학적 하중계수에 대해 수행하였다. 수치해석 결과, 비선형항을 포함시켰을때 교량의 동적 거동은, 수직 거동의 경우 특히 크게 변화함을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.76-86
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• 1998

본 연구에서는 보강재와 구조부재의 내부손실이 진동에너지 흐름에 미치는 영향을 파악하기 위하여 assumed mode method와 모드해석기법을 이용하여 점 가진된 평판과 보강판에 대한 진동인텐시티 해석을 수행하였다. 이때, 중첩모드수에 따른 진동인텐시티 해석 결과의 수렴성과 기진원으로부터 입력되는 파워를 진동인텐시티로 추정할 경우의 정확도에 대해서도 검토하였다. 일련의 수치해석 결과로부터 중첩모드수가 충분할 경우 진동인텐시티를 이용하여 추정한 기진원의 입력파워는 5%이내의 오차를 나타내고, 면외 기진력을 받는 판 구조물의 진동에너지는 전단력 성분에 의해서 지배적으로 전달됨을 확인하였다. 아울러, 구조부재의 내부손실 효과와 보강재의 진동에너지 흐름 차단 효과는 저차 공진주파수에서는 작고, 고차 공진주파수 및 비공진 주파수 영역에서 큼을 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제25권6호
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• pp.569-588
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• 2017

The aim of this paper is to present a method to obtain the dynamic response of a wind turbine tower in time domain by means of the generation of time series and to estimate the associated fatigue damage by means of a Rainflow counting algorithm. The proposed method is based on assuming the vortex shedding is a bidimensional phenomena and on following a classical modal superposition method to obtain the structure dynamic response. Four different wind turbine tower geometric configurations have been analyzed in a range of usual wind velocities and covering extreme wind velocities. The obtained results have shown that, depending on the turbulence intensity and the mean wind velocity, there are tower geometric configurations more advantageous from the fatigue load standpoint. Consequently, the presented model can be utilized to define assembly strategies oriented to fatigue damage minimization.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권5호
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• pp.523-533
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• 2018

In this study, the dynamic response of a functionally graded material (FGM) circular plate in contact with incompressible fluid under the harmonic load is investigated. Analysis of the plate is based on First-order Shear Deformation Plate Theory (FSDT). The governing equation of the oscillatory behavior of the fluid is obtained by solving Laplace equation and satisfying its boundary conditions. A new set of admissible functions, which satisfy both geometrical and natural boundary conditions, are developed for the free vibration analysis of moderately thick circular plate. The Chebyshev-Ritz Method is employed together with this set of admissible functions to determine the vibrational behaviors. The modal superposition approach is used to determine the dynamic response of the plate exposed to harmonic loading. Numerical results of the force vibrations and the effects of the different geometrical parameters on the dynamic response of the plate are investigated. Finally, the results of this research in the limit case are compared and validated with the results of other researches and finite element model (FEM).

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권3호
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• pp.311-330
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• 2007

Model-based predictions of structural behavior are negatively affected by uncertainties of various type and in various stages of the structural analysis. The present paper focusses on dynamic analysis and addresses the effects of uncertainties concerning material and geometric parameters, mainly in the context of modal analysis of large-scale structures. Given the large number of uncertain parameters arising in this case, highly scalable simulation-based methods are adopted, which can deal with possibly thousands of uncertain parameters. In order to solve the reliability problem, i.e., the estimation of very small exceedance probabilities, an advanced simulation method called Line Sampling is used. In combination with an efficient algorithm for the estimation of the most important uncertain parameters, the method provides good estimates of the failure probability and enables one to quantify the error in the estimate. Another aspect here considered is the uncertainty quantification for closely-spaced eigenfrequencies. The solution here adopted represents each eigenfrequency as a weighted superposition of the full set of eigenfrequencies. In a case study performed with the FE model of a satellite it is shown that the effects of uncertain parameters can be very different in magnitude, depending on the considered response quantity. In particular, the uncertainty in the quantities of interest (eigenfrequencies) turns out to be mainly caused by very few of the uncertain parameters, which results in sharp estimates of the failure probabilities at low computational cost.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.1-6
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• 1990

다지점지진하중(多支點地震荷重)을 받는 사경문(四徑問) 연속철도교양(連續鐵道橋梁)의 동적거동(動的擧動)을 응답(應答)스펙트럼법(法)에 의하여 조사(調査)하였다. 소진복(小振福)의 진동(振動)과 재료(材料)의 선형(線形)-탄성거동(彈性擧動)을 가정(假定)하였으며, 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用) 효과(效果)는 무시(無視)하였고, 교량(橋梁)의 횡방향(橫方向) 등답(應答)만을 고려(考慮)하였다. 응답(應答)스펙트럼해석(解析)의 결과(結果)는 시간이력해석결과(時間履歷解析結果)와 비교(比較)되었으며 모우드 최대치(最大値)와 지지점운동(支持點運動)의 중량(重量)은 여러가지 조합법칙(組合法則) 즉(卽), Square-Root-Of-Sum-Squares, Double Sum, 그리고 P-Norm Rule을 적용(適用)하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제1권1호
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• pp.73-93
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• 2011

Large deck openings of ultra large container ships reduce their torsional stiffness considerably and hydroelastic analysis for reliable structural design becomes an imperative. In the early design stage the beam model coupled with 3D hydrodynamic model is a rational choice. The modal superposition method is ordinary used for solving this complex problem. The advanced thin-walled girder theory, with shear influence on both bending and torsion, is applied for calculation of dry natural modes. It is shown that relatively short engine room structure of large container ships behaves as the open hold structure with increased torsional stiffness due to deck effect. Warping discontinuity at the joint of the closed and open segments is compensated by induced distortion. The effective torsional stiffness parameters based on an energy balance approach are determined. Estimation of distortion of transverse bulkheads, as a result of torsion and warping, is given. The procedure is illustrated in the case of a ship-like pontoon and checked by 3D FEM analysis. The obtained results encourage incorporation of the modified beam model of the short engine room structure in general beam model of ship hull for the need of hydroelastic analysis, where only the first few natural modes are of interest.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.1-10
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• 1998

동적 지반-구조물해석과정에는 수많은 불확실성 요소가 내재되어 있다. 이러한 요소는 입력운동의 정의, 지반-구조물시스템의 모델작성, 해석기법 등에 포함된다. 이 논문은 점탄성 층상지반상의 원자로건물의 지진응답에 대한 매개변수해석을 수행한 결과를 제시한 것이다. 많은 매개변수 중에 입력운동의 정의위치, 구조물의 묻힘정도, 상부토층의 두께와 지반의 강성을 선택하여 지진응답에 미치는 영향을 중점적으로 이 연구에서 다루었다. 해석방법은 진동수에 무관한 지반임피던스를 사용하는 부분구조법인 시간영역에서의 모드중첩법이다. 지반-구조물시스템의 모드감쇠값은 각 모드에 대해 변형에너지에 대한 소멸에너지의 비를 구하여 결정되었다. 이 연구결과로부터 부분구조법에 의한 지반-구조물상호작용해석법의 실용적 이용에 참고할 수 있는 지진응답에 미치는 각 파라메터의 민감도가 제시되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.439-452
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• 1994

본 논문에서는 동적하중을 받는 철근 콘크리트 뼈대구조의 경비 최적설계방법과 한계상태 설계 최적화 알고리즘을 제시하였다. 뼈대구조의 동적반응은 모드 중첩법을 이용하여 해석하였으며 뼈대구조의 각 부재를 두 개 이상의 요소로 구성하여 각 요소의 절점에서는 축방향, 횡방향 및 휨방향의 거동을 규명할 수 있도록 3 d.o.f(자유도)로 구성된 강성 매트릭스와 질량 매트릭스를 사용하였다. 철근과 콘크리트의 주 재료 경비로 유도한 목적함수는 한계 상태 설계 규정에 따라 철근 콘크리트 뼈대구조의 역학적 거동의 문제와 사용성 제약조건을 만족하면서 최적화를 이루도록 하였다. 목적함수와 제약조건은 단면의 유효깊이, 보의 폭, 인장과 압축 철근의 단면적, 기둥의 전단 철근 단면적들의 설계변수로 유도하였으며 최적화 문제를 형성하였다. 몇가지 예제를 통하여 동적거동을 고려한 철근 콘크리트 뼈대구조의 자동화된 최적 설계 알고리즘의 가능성, 타당성 및 효율성을 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권3호
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• pp.485-505
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• 2014

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.