• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권4호
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• pp.389-403
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• 2023

In order to explore the influence of tooth root cracks on the dynamic characteristics of multi-stage planetary gear transmission systems, a concentrated parameter method was used to construct a nonlinear dynamic model of the system with 30-DOF in bending and torsion, taking into account factors such as crack depth, length, angle, error, time-varying meshing stiffness (TVMS), and damping. In the model, the energy method was used to establish a TVMS model with cracks, and the influence of cracks on the TVMS of the system was studied. By using the Runge- Kutta method to calculate the differential equations of system dynamics, a series of system vibration diagrams containing cracks were obtained, and the influence of different crack parameters on the vibration of the system was analyzed. And vibration testing experiments were conducted on the system with planetary gear cracks. The results show that when the gear contains cracks, the TVMS of the system will decrease, and as the cracks intensify, the TVMS will decrease. When cracks appear on the II-stage planetary gear, the system will experience impact effects with intervals of rotation cycles of the II-stage planetary gear. There will be obvious sidebands near the meshing frequency doubling, and the vibration trajectory of the gear will also become disordered. These situations will become more and more obvious as the degree of cracks intensifies. Through experiments, the theoretical results are in good agreement with experimental results, verifying the correctness of the theoretical model. This provides a theoretical basis for fault diagnosis and reliability research of the system.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.31-41
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• 2024

This study aims to investigate the seismic response of a large span thin shell structures and assess their displacement under seismic loads. The study employs finite element analysis to model a thin shell structure subjected to seismic excitation. The analysis includes eigenvalue analysis and time history analysis to evaluate the natural frequencies and displacement response of the structure under seismic loads. The findings show that the seismic response of the large span thin shell structure is highly dependent on the frequency content of the seismic excitation. The eigenvalue analysis reveals that the tenth mode of vibration of the structure corresponds to a large-span mode. The time history analysis further demonstrates, with 5% damping, that the displacement response of the structure at the critical node number 4920 increases with increasing seismic intensity, reaching a maximum displacement of 49.87mm at 3.615 seconds. Nevertheless, the maximum displacement is well below the allowable limit of the thin shell. The results of this study provide insight into the behaviour of complex large span thin shell structures as elevated foundations for buildings under seismic excitation, based on the displacement contours on different modes of eigenvalues. The findings suggest that the displacement response of the structure is significant for this new application of thin shell, and it is recommended to enhance the critical displacement area in the next design phase to align with the findings of this study to resist the seismic impact.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.155-161
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• 2024

질화붕소나노튜브와 탄소나노튜브는 가장 대표적인 1차원 나노구조체로, 기존의 금속 및 세라믹재료에 비해 매우 뛰어난 물성을 가지고 있음이 알려지면서 다기능성 경량복합재의 강화재로 가장 큰 주목을 받아왔다. 각각 저 차원 무기나노소재와 유기나노소재를 대표하는 이들 나노구조는 우열을 가리기 어려울 정도로 뛰어난 기계적강성과 강도 그리고 열전도 특성을 가지고 있다. 따라서 구조용 복합소재 및 방열 복합재 분야에서 이 두 나노튜브의 강화효과는 고분자기지와 혼합되면서 형성되는 재료 간 계면 물성이 어떠한가에 의해 크게 영향을 받게 된다. 본 논문에서는 질화붕소나노튜브와 탄소나노튜브가 복합재 내 기지와 형성하는 계면 물성에 대한 비교 연구 사례를 통해 두 나노튜브의 강화효과에 대해 고찰한다. 기계적특성을 좌우할 수 있는 계면에서의 하중전달 특성을 튜브의 인발거동과 분자모델링을 통한 상호작용 에너지를 통해 분석한 결과와 더불어, 나노튜브에 결함이 존재하는 경우 두 나노튜브가 보이게 되는 상반되는 계면특성변화에 대해 점탄성 거동을 예시로 하여 소개한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.23-33
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• 2012

구조물의 특성치를 결정하기 위하여 18층 규모의 사무용 건물 3동에 대하여 자연진동 조건하에서 동적계측실험을 수행하였다. 대상건물은 기본적으로 보-기둥 골조시스템에 횡하중을 보다 효율적으로 지지하기 위하여 추가적으로 코아가 배치된 혼합 구조형식을 나타낸다. 매층 마다 측정한 일련의 진동기록으로부터 고유진동수, 모드형태 및 감쇠율 등과 같은 모달계수를 추출하기 위하여 최신 주파수- 및 시간영역-기반 응답의존 시스템판별법인 FDD, pLSCF 및 SSI를 적용하였다. 3방법에 의하여 추출한 결과는 대체로 일치하였으나, 초기 FE 해석결과와 비교하여 저차 3개 고유진동수는 대략 1.2~1.7배나 되는 단단한 거동을 나타냈다. 진동응답으로부터 추출된 값, 기준에서 제시하는 약산식 및 FE해석에 의하여 산정된 고유주기를 비교하여 보면, FE결과가 가장 유연한 거동을 예측하였으며, 높이를 변수로 하는 약산식이 추출된 값에 가장 근접한 결과를 나타냈다. 이러한 차이는 현재의 실험 추출치에는 콘크리트 균열 등과 같은 강성저감 요인을 포함하고 있지 않으며, 또한 FE 해석치는 비구조체 및 사용된 재료의 실제성능 등과 관련된 강성증가 요소를 포함하고 있지 않기 때문이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.533-540
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• 2012

납코어가 삽입된 적층고무받침은 주요 재료가 온도에 대한 의존성을 보유하고 있으므로 온도 환경이 장치의 성능에 미치는 영향이 적지 않다. 따라서, 본 논문에서는 대표적인 면진장치인 납면진받침에 대하여 실규모 장치를 제작하고 온도변화에 따른 강성 및 감쇠 특성변화에 대하여 실험을 통하여 분석하고 평가하였다. 실물 크기의 납면진받침을 사용하여 $-10^{\circ}C$, $0^{\circ}C$, $10^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, $30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$의 온도 조건에 대하여 ISO22762:2010에서 제시하고 있는 특성시험법을 적용하여 수직강성 및 수평특성에 대하여 의존성 경향을 파악하였다. 또한, 면진받침 설계 시 주요한 평가지표로 사용되는 2차강성 및 특성강도에 대하여 해외 제조사에서 제시하고 있는 온도보정식과 시험결과를 비교하였으며 수직강성에 대한 온도의존 경향을 파악하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.71-80
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• 2013

설계를 위한 교량의 해석모델은 구조물의 안전성을 확보하기 위해 자중 및 외부하중은 되도록 크게, 구조물의 강성은 되도록 작게 평가하는 것이 일반적이다. 때문에 설계모델을 이용한 버페팅 응답은 실제 공용교량의 버페팅 응답과 차이를 나타낸다. 공용교량의 버페팅 응답을 정확하게 예측하기 위해서는 공용교량의 동적특성을 계측하여 해석모델이 계측값을 반영하도록 수정하여야 한다. 일반적으로, 실제교량과 동일한 고유진동수를 갖는 MBM(Measurement -based Model)을 구축하기 위해 설계모델의 다양한 물성치를 파라미터로 조정하며 계측된 고유진동수와 일치시키는 MTM(Manual Tuning Method)이 사용되고 있다. MTM은 파라미터의 초기치 설정에 따른 임의성이 높고 여러 수렴점을 가질 수 있어 분석에 상당한 노력이 소요된다. 본 연구는 버페팅해석에 널리 적용되고 있는 단일모드 주파수영역 해석법이 구조물의 모드형상, 고유진동수 및 감쇠비의 동적특성만을 이용하는 점에 착안하여 MTM과정 없이 설계모델의 버페팅 응답을 공용교량의 버페팅 응답으로 보정하는 BRCM(Buffeting Response Correction Method)을 제안하였다. BRCM은 설계모델의 모드형상 별 버페팅 응답을 공용교량의 고유진동수만으로 보정하는 방법이다. 공용교량의 고유진동수는 상시진동에 의한 계측 가속도로부터 산정하였다. BRCM의 적용성을 단순보 모델의 시간이력 버페팅해석을 수행하여 수치적으로 평가하였으며 공용교량모델을 이용한 버페팅해석결과, BRCM과 MTM의 응답 차이는 3% 이하로 나타났다. 공용교량의 실시간 계측시스템에 BRCM을 도입할 경우 사장교의 유지관리 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.69-78
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• 2011

본 연구에서는 스마트 TMD를 효과적으로 제어할 수 있는 퍼지제어알고리즘을 개발하기 위하여 다목적 유전자알고리즘을 이용한 최적화기법을 제안하였다. 예제구조물로는 풍하중을 받는 76층 벤치마크건물을 선택하였다. 스마트 TMD를 구성하기 위하여 100kN 용량의 MR 감쇠기를 사용하였고, 스마트 TMD의 진동주기는 예제구조물의 1차모드 고유진동주기에 맞추어 조율되었다. MR 감쇠기의 감쇠력은 예제구조물의 풍응답을 최소화할 수 있도록 퍼지제어기를 통해서 조절된다. 퍼지제어기의 입력변수는 75층의 가속도 응답과 스마트 TMD의 변위응답으로 하였고, 출력변수는 MR 감쇠기로 전달되는 명령전압으로 하였다. 퍼지제어기의 최적화를 위하여 다목적 유전자알고리즘인 NSGA-II 기법이 사용되었고, 이때 75층의 가속도 응답과 스마트 TMD의 변위응답을 목적함수로 사용하였다. 최적화 결과, 구조물의 풍응답과 STMD의 변위응답을 동시에 적절히 제어할 수 있는 다수의 퍼지제어기를 얻을 수 있었다. 수치해석을 통해서 스마트 TMD의 성능이 수동 TMD에 비하여 월등히 뛰어남을 알 수 있었고 경우에 따라서는 샘플 능동 TMD보다 더 우수한 제어성능을 발휘하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제10권6호
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• pp.335-343
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• 1998

현재 미국에서는 강한 지진지역에서의 골조구조에 대한 새로운 실험규정이 만들어지고 있으며, 이의 목적은 비교적 신뢰성이 높은 실험결과를 얻고 이들 실험결과를 다른 연구자들이 서로 이용 가능하도록 하는 것이다. 이 실험규정에서는 실험방법 뿐만 아니라, 실험후의 분석방법 특히, 실험체가 최소한 보유하여야 할 층위변각, 에너지 소산성능, 강성, 강도 등이 규정되어 있다. 이러한 지침이 설정됨으로 인하여, 여태까지 주관적으로 평가된 시험결과의 분석들이 비교적 객관적으로 평가될 수 있게 될 것으로 보여진다. 전단벽 구조 역시 지진저항에 매우 효과적인 시스템으로서, 이러한 실험지침이 필요하다. 그러나 전단벽 구조의 주 부재인 전단벽은 횡력에 의해서 발생하는 구조물의 횡변위를 억제시키고, 강성과강도를 증가시키는 역할을 하기 때문에 그 거동 특성이 골조주조와는 다소 다르다. 본 연구에서는 이러한 전단벽의 층변위와 에너지 소산성능에대하여 연구를 하고 구조실험시 요구된느 적정 값들을 제시하고자 하였다. 구조실험시(반복하중실험), 높은 지진지역의 전단벽 구조가 보유해야할 최소변형능력(횡변위)을 구하기 위해 기존 연구자들에 의해 실험된일련의실험자료들을 분석할 뿐만 아니라 전단벽을 켄틸레버로 이상화하여 층변위를 형상비, 변위 연성비로 관계로 나타내고, 현재 각 국가의 내진설계 규정에서 정하고 있는 건물의 층변위각을 고려하여 전단벽의 최소 층변위를 제시하였다. 또한 미국의 NEHRP 규준에서 규정하고 있는 소산에너지와 감쇠의 관계를 이용하고, 변위 연성비를 도입하여 구조실험시 요구되는 전단벽의 최소 소산에너지값을 제시하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.127-136
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• 2001

콘크리트 암거와 같은 지중구조물의 뒷채움시에 부등침하를 줄이기 위해서는 양질의 뒷채움 재료사용과 대형진동 다짐장비를 이용한 정밀한 다짐을 실시하는 것이 중요하다. 또한 효과적인 정밀 다짐은 진동 롤러의 강한 진동을 함께 구조물부에 근접하여 다지는 것이 필요하다. 그러나, 이와 같은 다짐방법은 과도한 충격하중 발생으로 구조물의 벽체균열 발생을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 콘크리트 암거의 뒷채움 시공을 위하여 충격완화재의 종류와 다짐방법을 변화하여 다짐시의 구조물에 발생하는 다짐토압을 현장계측을 통하여 분석하였다. 타이어칩과 발포 폴리 스틸렌을 사용한 패널들을 뒷채움 다짐시공전 암거 벽면에 부착하였다. 충격완화재 Type A(Rubber)와 Type B(EPS)의 성능 비교를 위한 실내시험 결과 Type A는 Type B보다 작은 탄성계수와 큰 재료감쇠를 가지고 있어 보다 큰 충격완화효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 다짐장비는 대부분 큰 다짐에너지를 위하여 고주파수인 30Hz를 적용하였다. 현장계측 결과로부터 다짐하중에 의한 동적 수평토압의 크기는 다짐장비의 가진여부, 측정깊이, 다짐장비 이격거리 및 다짐방향에 의존하고 있었다. 암거의 동적 수평토압 측정결과로부터 롤러 다짐장비를 콘크리트 구조물에 직각방향으로 다짐작업을 실시하는 것이 수평방향으로 다짐하는 것 보다 다짐효과를 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.124-135
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• 2011

연속교의 교대부와 교각부에 설치되는 받침 용량은 통상적으로 각 지점에 작용하는 최대수직반력의 크기에 따라 결정되며 교각부에 더 큰 용량의 받침이 위치한다. 본 연구에서는 지진격리장치가 적용된 세 가지 받침배치에 따른 사교의 지진거동 변화를 비교 분석하여 연속 사교의 지진성능 향상 가능성을 검토하였다. 기존 받침배치(Case A)를 기준으로 교각부에 설치되는 납고무받침(LRB)의 수평강성에 변화를 주어 세 가지 받침배치(Case A, Case B, Case C)를 선정하였다. 납고무받침 자체의 감쇠효과가 고려된 hybrid response spectrum을 이용한 응답스펙트럼 해석을 수행하여 총 36개의 연속 플레이트 거더 사교들의 지진거동을 조사하였다. 해석결과 교대부에 설치된 LRB와 유사한 수평강성 또는 작은 수평강성을 가진 LRB를 교각부에 설치할 때 훨씬 바람직한 사교의 지진거동이 유발되었다. 즉, 교각부에 설치되는 LRB의 수평강성 변화는 사교의 고유진동주기를 길게 하고 모드형상에 변화를 유발시켜 전체밑면전단력과 교각부에서의 최대밑면전단력 그리고 거더에 걸리는 응력을 크게 감소시킨다. 비록 하부구조의 유연성이 증가할수록 받침배치 변경에 따른 지진거동의 긍정적인 효과가 다소 감소되지만, 10m 미만의 교각 높이를 가지면서 지진격리받침(LRB)이 설치된 연속 플레이트 거더 사교의 경우 제안된 받침배치는 지진성능 향상을 가져온다.