• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권12호
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• pp.5689-5695
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• 2012

본 연구에서는 차량에 적용되는 시트 재질인 폴리우레탄 폼의 점탄성 특성을 고려하여 시트와 인체의 진동특성을 시험 및 수치해석 방법을 이용하여 분석하였다. 압축 시험을 통해 폴리우레탄 폼의 점탄성 특성인 비선형성과 준-정역학적 특성을 구하였다. 또한 컨벌루션 적분법 및 비선형 강성 모델을 이용하여 폴리우레탄 폼의 점탄성 특성을 수학적으로 모델링하였다. 시트의 승차감 기여도를 분석하기 위하여 시트의 동역학 모델과 ISO5982의 표준 인체 수직진동 모델을 이용하여 수직 진동모델을 구성하고 관련 운동방정식을 유도하였다. 비선형 운동방정식은 Runge-Kutta 적분법을 이용하여 수치해석 시뮬레이션을 수행하였다. 철도차량의 차체 바닥에서 측정한 진동가속도 입력에 대한 시트와 인체의 응답 특성을 분석하고 시트 설계 파라미터에 대한 승차감 지수 값들의 변화를 분석하여 시트 설계에 대한 방법론을 제시하고자 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권1호
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• pp.161-183
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• 2017

This paper investigates the damage identification of the concrete pile element through axial wave propagation technique using computational and experimental studies. Now-a-days, concrete pile foundations are often common in all engineering structures and their safety is significant for preventing the failure. Damage detection and estimation in a sub-structure is challenging as the visual picture of the sub-structure and its condition is not well known and the state of the structure or foundation can be inferred only through its static and dynamic response. The concept of wave propagation involves dynamic impedance and whenever a wave encounters a changing impedance (due to loss of stiffness), a reflecting wave is generated with the total strain energy forked as reflected as well as refracted portions. Among many frequency domain methods, the Spectral Finite Element method (SFEM) has been found suitable for analysis of wave propagation in real engineering structures as the formulation is based on dynamic equilibrium under harmonic steady state excitation. The feasibility of the axial wave propagation technique is studied through numerical simulations using Elementary rod theory and higher order Love rod theory under SFEM and ABAQUS dynamic explicit analysis with experimental validation exercise. Towards simulating the damage scenario in a pile element, dis-continuity (impedance mismatch) is induced by varying its cross-sectional area along its length. Both experimental and computational investigations are performed under pulse-echo and pitch-catch configuration methods. Analytical and experimental results are in good agreement.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.718-723
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• 2017

구조설계 실무 현장에서의 구조해석 모델링 방법을 조사해 보면, 대부분의 경우, 삼차원 구조해석을 위해 슬래브를 판요소를 이용한 메쉬의 형태로 모형화 하고, 전단벽을 쉘요소 또는 벽요소를 사용하여 모형화 하고 있다. 여기서 주목할 점은 해석모형 작성의 편의성을 위하여 전단벽을 층과 층 및 기둥선과 기둥선 사이에 존재하는 한 개의 요소로 모형화 한다는 것이다. 이와 같은 모형화 방법은 사용되는 컴퓨터 프로그램에 따라 해석 오류를 발생시킬 수 있으며, 이러한 오류는 해석 결과의 신뢰성을 저하시키게 된다. 따라서 구조해석의 신뢰성을 확보하기 위해서는 이러한 오류가 발생하는 원인을 조사하고 합리적인 모형화 방법을 찾기 위한 연구가 필요하다. 원인 분석을 위한 비교 대상 해석 프로그램은 MIDAS와 SAP2000 및 neoMAX등과 같은 상용프로그램과 요소의 강성을 추측하기 위해 연구용인 sNs를 사용하였다. 본 연구에서는, 구조해석 실무현장에서 사용하고 있는 전단벽 모형화 방법에 따른 해석오류의 원인들을 분석해 보고자 한다. 또한 이러한 분석 결과를 바탕으로 전단벽 모형화를 위한 몇 가지 고려사항들을 제시하고자 한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제36권2호
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• pp.75-81
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• 2020

In this paper, we present an experimental investigation of the leakage and endurance performances of mechanical face seals in a 75-tonf turbopump for the Korea Space Launch Vehicle II first-stage engine. A mechanical face seal is used between the fuel pump and turbine to prevent mixing of the fuel and turbine gas. However, excessive leakage occurs through the carbon attached to the mechanical face seal bellows. To reduce this leakage, we redesign the mechanical face seal such that the contact area between the fuel and carbon is reduced, height of the carbon nose is reduced, and stiffness of the bellows is increased. Then, we conduct static and dynamic leakage tests and endurance tests to compare the performances of the original and modified mechanical face seals. The investigation of the leakage of the old and new mechanical face seals confirms that the leakage performance is significantly improved, by 80%, in the new design in comparison with the old design. The endurance tests demonstrate that the average wear rate of carbon in the new mechanical face seal is 0.1094 ㎛/s. The service lifetime is predicted to be 4,200 s, which is 28 times greater than the requirement. Finally, we present a new mechanical face seal in a 75-tonf turbopump, and perform a validation test in the real-propellant test facility at the NARO Space Center. Based on the test results, we can confirm that the modified mechanical face seal works well under real operating conditions.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.21-32
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• 1999

지진가속도에 의한 부재의 지진거동 특성은 실험적인 방법 또는 등가의 정적실험으로부터 추정되어 온 것이 대부분이다 본 연구에서는 지진가속도에 의한 철근콘크리트 전단벽체의 지진응답 및 파괴거동 특성을 유한요소법을 사용한 해석적인 기법에 의해서 예측하였다 콘크리트 부재에서 균열은 필연적으로 발생하게 되며 이로 인한 부재의 강도 및 강성의 감소 철근의 항복 및 하중의 반복성으로 인한 균열의 개폐등이 수반된다 본 연구에서는 이와 같은 콘크리트와 철근의 비선형 특성을 고려한 이축응력상태에 대한 재료모델과 동적해석 알고리즘을 범용 수치해석기법인 유한요소법을 사용하여 해석프로그램으로 구현하였다 지진가속도를 받는 전단벽을 대상으로 지진응답 및 파괴거동등을 본 연구의 해석적인 방법으로 예측하였으며 그 결과를 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.13-23
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• 2008

본 논문에서는 거더교 형식을 갖는 교량구조물의 격자 유한요소모델에 대한 모델개선을 위해 하이브리드 유전자 알고리즘에 기초한 유한요소 모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 유전자 알고리즘은 유전자 알고리즘과 심플렉스 최적화방법에 기초한 직접탐색기법으로 구성하였다. 제안된 기법에 적용할 수 있도록 고유진동수, 모드형상 및 정적 처짐에 대한 계측값과 유한요소해석 결과를 사용한 적합함수를 제시하고, 강성과 질량을 동시에 개선할 수 있도록 이들 세 가지 적합함수의 선형 조합 형태를 갖는 다중목적함수를 제시하였다. 제안된 방법은 2경간 연속 격자 유한요소모델의 수치예제와 단경간 플레이트 거더교에 대하여 검증하였다. 수치예제의 경우, 랜덤 노이즈를 고려한 계측오차의 영향을 수치해석적으로 평가하였다. 수치해석과 실험적 검증을 통해, 제안된 방법이 거더교 형식의 교량에 대한 유한요소 모델개선에 적합하고 효과적임을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권6호
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• pp.459-465
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• 2016

본 연구에서는 인장이음에 대한 반복하중의 영향을 파악하기 위하여 단순 인장이음을 대상으로 피로시험을 수행하였다. 인장이음의 볼트체결에 따른 축력과 작용하중에 의한 축력의 변화를 측정하였고 반복하중에 의한 볼트의 축력과 파괴양상, 이음의 피로강도를 조사하였다. 인장이음의 구조 상세 변수는 플랜지 두께와 고장력 볼트의 직경으로서 이들의 조합에 따라 볼트와 연결부의 강성이 달라지도록 하였다. 피로시험결과, 반복하중을 받는 인장이음의 파괴모드는 EC3에서 제시하고 있는 정적 파괴모드별 극한하중을 이용하여 평가될 수 있었다. 인장이음의 피로강도는 지레작용을 고려하지 않은 EC3(36)의 피로강도보다 상당히 안전측의 결과로 나타났다. 그러나, 지레작용에 의한 부가축력은 볼트 축력의 증가를 일으키기 때문에 피로강도에 대한 신중한 평가가 필요하다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.1178-1187
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• 2008

Quality assurance for embankment compaction is one of very important procedures to guarantee high quality construction. However, only sand replacement method (KS F2312) and static plate load test (KS F2310) which are conventional and tiresome methods are used to evaluate degree of compaction at construction fields. Recently, new types of devices such as the geogauge and the light falling weight deflectometer (LFWD), the soil impact hammer (CASPFOL) and dynamic cone penetration test etc. which are able to substitute for the conventional methods are begun to use to evaluate soil stiffness. In this study, a laboratory model test was performed to evaluate correlations among test results obtained from the new devices and to assess the potential use of them. All test results have correlations with relative density and water content. Especially, the coefficients of correlation between $E_G$ from the geogauge and $K_{30'}$ from the soil impact hammer and between $E_G$ from the geogauge and $E_{LFWD}$ from LFWD are more than 0.7 but those between the results from DCP and others are less than those between $E_{G{\cdot}}$ and $K_{30'}$ and $E_G$ and $E_{LFWD}$.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.135-139
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• 2001

This paper describes a string resonator that is used for the interrogation system of a Fiber Bragg Grating(FBG) strain sensor. The strain on the fiber piece is calculated from the measured frequency based on that the natural frequency of a string is a function of the applied absolute strain. Existing research considered a fiber as a string, but a fiber is not a string in the strict sense due to its bending stiffness, thus the fiber should be modeled as a beam accompanied with an axial force. In the vibration modeling, the relationship between the strain and the natural frequency is derived, and then the resonance condition is described in terms of both the phase and the mode shape for sustaining resonant motion. Several experiments verify the effectiveness of the proposed model of the fiber. The performance of the string resonator is analyzed by measuring the frequency change according to the applied strains in the dynamic range of 1100$\mu\varepsilon$ referred to the displacement from capacitance sensor. From the experimental results, the implemented string resonator provides the accuracy of $\pm$3$\mu\varepsilon$, the quasi-static resolution of ~0.1$\mu\varepsilon$(rms) which amount to be $\pm$0.17$\mu\textrm{m}$ and ~6nm respectively, in case of fiber length of 56mm. For a dynamic strain, it can provide the accuracy of ~3$\mu\varepsilon$ until the frequency comes to 8Hz. As a consequence, the string resonator proposed for FBG sensor provides the high accuracy and the high resolution in strain measurement, and also it is expecting to be used, for the application, to not only strain but also displacement measuring device.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권5호
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• pp.527-542
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• 2020

In traditional eccentrically braced steel frames, damages and plastic deformations are limited to the links and the main structure members are required tremendous sizes to ensure elasticity with no damage based on the force-based seismic design method, this limits the practical application of the structure. The high strength steel frames with eccentric braces refer to Q345 (the nominal yield strength is 345 MPa) steel used for links, and Q460 steel utilized for columns and beams in the eccentrically brace steel frames, the application of high strength steels not only brings out better economy and higher strength, but also wider application prospects in seismic fortification zone. Here, the structures with four type eccentric braces are chosen, including K-type, Y-type, D-type and V-type. These four types EBFs have various performances, such as stiffness, bearing capacity, ductility and failure mode. To evaluate the seismic behavior of the high strength steel frames with variable eccentric braces within the similar performance objectives, four types EBFs with 4-storey, 8-storey, 12-storey and 16-storey were designed by performance-based seismic design method. The nonlinear static behavior by pushover analysis and dynamic performance by time history analysis in the SAP2000 software was applied. A total of 11 ground motion records are adopted in the time history analysis. Ground motions representing three seismic hazards: first, elastic behavior in low earthquake hazard level for immediate occupancy, second, inelastic behavior of links in moderate earthquake hazard level for rapid repair, and third, inelastic behavior of the whole structure in very high earthquake hazard level for collapse prevention. The analyses results indicated that all structures have similar failure mode and seismic performance.