• 제목/요약/키워드: Twisting Deformation

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Flutter study of flapwise bend-twist coupled composite wind turbine blades

  • Farsadi, Touraj;Kayran, Altan
    • Wind and Structures
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    • 제32권3호
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    • pp.267-281
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    • 2021
  • Bending-twisting coupling induced in big composite wind turbine blades is one of the passive control mechanisms which is exploited to mitigate loads incurred due to deformation of the blades. In the present study, flutter characteristics of bend-twist coupled blades, designed for load alleviation in wind turbine systems, are investigated by time-domain analysis. For this purpose, a baseline full GFRP blade, a bend-twist coupled full GFRP blade, and a hybrid GFRP and CFRP bend-twist coupled blade is designed for load reduction purpose for a 5 MW wind turbine model that is set up in the wind turbine multi-body dynamic code PHATAS. For the study of flutter characteristics of the blades, an over-speed analysis of the wind turbine system is performed without using any blade control and applying slowly increasing wind velocity. A detailed procedure of obtaining the flutter wind and rotational speeds from the time responses of the rotational speed of the rotor, flapwise and torsional deformation of the blade tip, and angle of attack and lift coefficient of the tip section of the blade is explained. Results show that flutter wind and rotational speeds of bend-twist coupled blades are lower than the flutter wind and rotational speeds of the baseline blade mainly due to the kinematic coupling between the bending and torsional deformation in bend-twist coupled blades.

Elastic flexural and torsional buckling behavior of pre-twisted bar under axial load

  • Chen, Chang Hong;Yao, Yao;Huang, Ying
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제49권2호
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    • pp.273-283
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    • 2014
  • According to deformation features of pre-twisted bar, its elastic bending and torsion buckling equation is developed in the paper. The equation indicates that the bending buckling deformations in two main bending directions are coupled with each other, bending and twist buckling deformations are coupled with each other as well. However, for pre-twisted bar with dual-axis symmetry cross-section, bending buckling deformations are independent to the twist buckling deformation. The research indicates that the elastic torsion buckling load is not related to the pre-twisted angle, and equals to the torsion buckling load of the straight bar. Finite element analysis to pre-twisted bar with different pre-twisted angle is performed, the prediction shows that the assumption of a plane elastic bending buckling deformation curve proposed in previous literature (Shadnam and Abbasnia 2002) may not be accurate, and the curve deviates more from a plane with increasing of the pre-twisting angle. Finally, the parameters analysis is carried out to obtain the relationships between elastic bending buckling critical capacity, the effect of different pre-twisted angles and bending rigidity ratios are studied. The numerical results show that the existence of the pre-twisted angle leads to "resistance" effect of the stronger axis on buckling deformation, and enhances the elastic bending buckling critical capacity. It is noted that the "resistance" is getting stronger and the elastic buckling capacity is higher as the cross section bending rigidity ratio increases.

압축-비틀림이 결합된 격자구조의 아이소-지오메트릭 해석 (Isogeometric Analysis of Lattice Structures Having Compression-Twist Coupled Deformation)

  • 강세현;최명진;오명훈;윤민호;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제34권5호
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    • pp.287-292
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    • 2021
  • 본 논문에서는 CAD 시스템에서 사용하는 NURBS 기저함수를 사용하는 아이소-지오메트릭 해석(Isogeometric analysis) 방법과 기하학적으로 엄밀한 빔 모델링(geometrically exact beam model)을 활용하여 회전과 병진 운동이 결합된 새로운 형태의 메타물질(metamaterial)에 대한 해석을 진행하였다. 이차원 셀 구조는 자유형상변환(Free-form deformation) 법과 적절한 내삽법(Interpolation)을 통해 원통 위에 입혀졌다. 원통의 치수와 셀 개수가 비틀림 각도에 미치는 영향이 매개변수 연구(parametric study)를 통해 확인되었다. 비틀림과 병진 운동이 결합된 구조의 메커니즘에 대해 수치 예제를 통해 알아보았다.

가는 막대의 물리기반 실시간 시뮬레이션 (Physics-Based Real-Time Simulation of Thin Rods)

  • 최민규
    • 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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    • 제16권2호
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    • pp.1-7
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    • 2010
  • 본 논문에서는 큰 회전 변형이 일어나는 가는 막대를 실시간에 시뮬레이션하는 기법을 제안한다. 가는 막대는 로프나 머리카락과 같이 일차원적인 구조를 표현하는데 널리 사용될 수 있다. 시각적으로 사실적인 가는 막대의 애니메이션을 실시간에 생성하는 것은 컴퓨터 그래픽스분야에서 오랫동안 주요한 도전 과제였다. 본 논문에서는 연속체 역학에 기반한 지배방정식을 세우고 이를 실시간에 적분하는 가는 막대구조를 위한 모달와핑기법을 개발한다. 이와같은 새로운 시뮬레이션 기법은 삼차원 솔리드를 위해 개발된 종전의 모달 와핑 기법을 확장한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법은 매우 많은 정점으로 이루어진 가는 막대 구조의 큰 휨과 꼬임변형도 실시간에 사실적으로 생성할 수 있다.

압전섬유작동기를 이용한 형상적응날개 (Morphing wing using Macro Fiber Composite actuator)

  • 나영호;김지환
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.9-12
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    • 2005
  • Recently, research on the morphing wing is an interesting issue to develop the capability of the wing such as improving the lift and reduction of drag during the operation of an aircraft by changing the wing shape from one configuration to another. A more efficient weight reduction of the wing using smart or morphing wing concept can be achieved in comparison with the conventional flaps. In this study, it is investigated the behaviors of the morphing wing using Macro Fiber Composite (MFC) actuators. Generally, MFC is the piezocomposite actuator with the rectangular PZT fiber and epoxy matrix, and uses the interdigitated electrode to produce more powerful actuation in the in-plane direction. Furthermore, it can produce the twisting actuation as compared with the traditional PZT actuators. In the formulation, the first-order shear deformation plate theory is used, and finite element method is adopted in the numerical analysis of the model. Results show the characteristics of the static behavior of the morphing wing according to the change of the actuation voltage.

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비축대칭 평금형 압출에서 유동제어에 관한 실험적 연구-I (Experimental Investigation on the Flow Control in Non-Axisymmetric Flat Die Extrusion-1)

  • Bae, W.B.;Kim, Y.H.;Park, J.W.
    • 한국정밀공학회지
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    • 제13권12호
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    • pp.136-141
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    • 1996
  • In this paper, the design variables of the extruded parts involving flat die through model experiment are investigated to overcome some current problems such as bending and twisting and get more improved quality products. Above all, the deformation behavior is analyzed in experiment and investigated flow charactristics inside container. Finally, the straight extruded product is obtained by modified bearing land width on the basis of the exit velocities distribution from bended and twisted products.

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사각 주름판의 굽힘강성 및 굽힘해석 (Bending Analysis and Flexural Rigidity of Rectangular Corrugated Plates)

  • 정강;김영완
    • 동력기계공학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.38-44
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    • 2012
  • In this paper, the bending characteristics of the corrugated plates is analyzed. The trapezoidally, triangularlly and sinusoidally corrugated plates are considered. The corrugated plate is treated as an orthotropic plate that has different flexural properties in two perpendicular directions. The equivalent bending and twisting rigidities for the equivalent orthotropic plates are derived. The equivalent flexural rigidities are estimated under the following postulations: (1) The angle of continuously corrugated plate is not changed after the deformation. (2) When the pure bending moment is applied in corrugated direction of the plate, the its plane is in pure bending. Several numerical examples are analyzed with the proposed method and compared with published results.

능동 화이버 복합재의 모델링 및 적용 연구 (Modeling and Application of Active Fiber Composites)

  • 하성규;이영우;김영호
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권8호
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    • pp.1261-1268
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    • 2001
  • Effective material properties of active fiber composites with interdigitated electrodes are derived as a function of the fiber volume fraction. For the purpose of applying the rule of mixture, three unit cell models are introduced; each for the deformation and stress continuities in the out of plane and in-plane directions, and the continuity of the electrical displacement in the longitudinal direction. Derived effective material properties are compared with the results by the finite element method; good agreements are observed between them. As an application, the electromechanical behavior of the angle ply laminates with the active fiber layers bonded on the top and bottom surfaces are investigated; the angle of piezoelectric fiber to maximize the twisting curvature is obtained using the present model.

자동차 차체 조립공장에서 주성분 분석의 응용 : 사례 연구 (Application of Principal Component Analysis in Automobile Body Assembly : Case Study)

  • 이명득;임익성;김은정
    • 산업경영시스템학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.125-130
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    • 2008
  • 이 논문은 자동차 차체 조립과정에서, 품질관리의 일환으로써, 비접촉 자동측정시스템을 이용하여 검사해야 하는 수많은 비독립적인 검사점을 다변량분산분석과 주성분분석을 이용하여 효율적으로 검사점을 감소시키는 방법을 설명하고 있다. 이 연구의 목적은 다변량분산분석, 주성분 분석의 개념과 이러한 기법들을 산업체 제조분야에서 응용하는 방법을 설명하여 독자의 사례 응용 이해를 돕는데 있으며, 또한 특히 주성분분석을 이용하여 수 많은 비독립적인 검사점을 어떻게 유효하게 줄여나가는지를 보여주고자 한다. 독자의 이해를 돕기 위하여 위와 같은 절차를 순서대로 설명하였으며, 실제 자동차 조립공장에서 발생하는 사례를 수치 예를 들어 설명하였다.

얇은 쉘의 실시간 시뮬레이션을 위한 모달 와핑 기법의 확장 (An Extended Modal Warping Approach to Real-Time Simulation of Thin Shells)

  • 최민규;우승용;고형석
    • 한국게임학회 논문지
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    • 제7권2호
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    • pp.11-20
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    • 2007
  • 본 논문에서는 큰 변형이 일어나는 얇은 쉘을 실시간에 시뮬레이션하는 기법을 제안한다. 쉘이란 나뭇잎이나 종이와 같이 이차원 구조라 할 수 있는 얇은 물체이다. 얇은 쉘의 시각적으로 사실적인 애니메이션을 실시간에 생성하는 것은 컴퓨터 그래픽스 분야에서 오랫동안 주요한 도전 과제였다. 본 논문에서는 연속체 역학에 있어서 가장 복잡한 쉘 이론에 의존하는 대신 Grinspun 등이 제안한 이산 쉘 에너지 함수를 채용하고, 지배방정식의 실시간 적분을 위해서는 쉘 구조를 위한 모달 와핑 기법을 개발한다. 이와 같은 새로운 시뮬레이션 기법은 삼차원 솔리드를 위해 개발된 종전의 모달 와핑 기법을 확장한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법은 매우 많은 정점으로 이루어진 메쉬 구조의 큰 휨과 큰 꼬임 변형도 실시간에 사실적으로 생성할 수 있다.

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