• 대한안전경영과학회지
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• 제4권2호
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• pp.11-22
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• 2002

In this study, an asymmetric lifting posture prediction model was developed, which was a three-dimensional model with 12 links and 23 degrees of freedom open kinematic chains. Although previous researchers have proposed biomechanical, psychophysical, or physiological measures as cost functions, for solving redundancy, they lack in accuracy in predicting actual lifting postures and most of them are confined to the two-dimensional model. To develop an asymmetric lifting posture prediction model, we used the resolved motion method for accurately simulating the lifting motion in a reasonable time. Furthermore, in solving the redundant problem of the human posture prediction, a moment weighted Joint Range Availability (JRA) was used as a cost function in order to consider dynamic lifting. However, it is known that the moment weighted JRA as a cost function predicted the lower extremity and L5/S1 joint motions better than the upper extremities, while the constant weighted JRA as a cost function predicted the latter better than the former. To compensate for this, we proposed a hybrid moment weighted JRA as a new cost function with moment weighted for only the lower extremity. In order to validate the proposed cost function, the predicted and real lifting postures for various lifting conditions were compared by using the root mean square(RMS) error. This hybrid JRA reduced RMS more than the previous cost functions. Therefore, it is concluded that the cost function of a hybrid moment weighted JRA can be used to predict three-dimensional lifting postures. To compare with the predicted trajectories and the real lifting movements, graphical validations were performed. The results also showed that the hybrid moment weighted cost function model was found to have generated the postures more similar to the real movements.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.129-138
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• 2004

본 연구는 현장 계측 실험에 의하여 주행 차량하중을 받는 2경간 P.S.C. 박스형 교량의 동적 해석을 수행하였다. 본 연구에서 적용한 이동하중은 차량 속도의 증가에 대해 주행하중, 급제동하중, 연행하중, 역주행하중, 역 주행 충격하중 등으로 분류하여 실험을 행하였다. 각 주행 하중에 대해 박스 거더 단면에서의 계측위치를 달리하여 동적 거동의 변화 및 특성을 살펴보았으며, 절점당 6개의 자유도를 갖는 4절점 쉘요소를 이용한 유한요소 해석 프로그램을 개발하고 수치해석을 하여 실험결과와 비교 분석하였다. 박스 거더의 동적 거동은 주행하중에 의한 응답보다 급제동이나 역주행 충격하중에 의한 응답이 더 크게 나왔으며 수치해석 결과는 기존의 1차원 보요소를 사용하여 해석한 결과보다 실험값에 근접함을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.11-18
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• 2012

이 논문에서는 유리-에폭시 섬유 보강 복합재료판에 $K_I$ 과 $K_{II}$ 에 의한 혼합모우드 상태의 균열된 알루미늄판의 응력확대계수의 수치해석 산정을 다루고 있다. 응력확대계수 산정을 위한 가상균열닫힘법과 2단계 확장법이 고려된다. 에너지 방출률과 응력확대계수의 항으로 표현되는 파괴역학 매개변수 계산을 위하여, p-수렴 부분 층별모델이 채택된다. 고려되는 p-수렴 방식은 저매개변수 요소의 개념에 기초한다. 1개 층에 대해 가정된 변위장, 변위-변형률 관계, 그리고 3차원 구성방정식은 2차원과 1차원 고차 형상함수의 조합으로 정의된다. 고려되는 요소는 변위장의 보간과 수치적분을 수행하기 위해 로바토 형상함수와 가우스-로바토 적분법이 사용된다. 언급된 모델과 기법들을 사용하여, 경사각도의 변화에 따른 적층판 형상의 효과와 접착제의 강도가 팻치보강 시스템에 미치는 영향이 조사된다. 중립축 변화에 따른 팻치보강 적층판의 면외 휨 효과도 분석된다. 고려되는 모델의 정확성과 단순성 등에 관해서 응력확대계수, 응력분포, 자유도 수, 에너지 방출률 등의 항목을 가지고서 평가된다.

• 한국음향학회지
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• 제37권2호
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• pp.99-109
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• 2018

현존하는 진동 측정 센서는 정밀도 면에서는 대부분의 진동을 측정하기에 충분하나, 센서 한 개로 하나의 지점이나 방향에 한정하여 측정할 수밖에 없다는 단점을 갖고 있다. 반면 카메라의 경우, 정밀도나 측정 가능한 주파수 영역의 면에서는 다소 불리하지만, 한 번에 광범위한 영역의 진동을 측정할 수 있고 가격 면에서 유리하며 다자유도의 진동을 동시에 측정할 수 있다는 큰 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 저가의 머신 비전 카메라가 진동 측정 센서로서 어느 정도의 오차 범위 내에서 진동을 측정할 수 있는지 알아본 후, 실제 외팔보의 진동을 측정하였다. 카메라의 2차원 평면 이미지는 두 방향의 직선 운동과 한 방향의 회전 운동을 나타낼 수 있다. 먼저 단일 점의 진동을 카메라로 측정하고, LDV(Laser Doppler Vibrometer) 측정을 기준으로 한 카메라 측정의 오차를 실험적으로 교정하였다. 다음으로 다중점의 진동을 한 번에 측정하여 회전 진동과 외팔보 전체 형상의 진동을 측정하였다. 외팔보 전체 형상 진동은 주파수와 시간 영역 모두에 대하여 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권1호
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• pp.31-40
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• 2017

1990년대 중반에 개발된 절대절점좌표는 탄성체 동역학 해석에 활용되고 있다. 운동방정식을 유도하는 과정에서 변위장을 이루는 다항식의 차수가 증가하면 필연적으로 자유도가 증가하게 되고, 이는 해석 시간의 증가로 이어진다. 따라서 본 연구에서는 차원 운동방정식을 무차원 운동방정식으로 전환함으로써 해석 시간을 단축시키고자 하였다. 위치 벡터를 이루는 형상 함수는 무차원으로, 절점 좌표는 길이 차원으로 정리한 후 무차원화하는 변수를 통해 무차원 질량행렬, 무차원 선형 강성행렬 및 무차원 보존력을 유도하였다. 무차원 운동방정식의 검증과 효율성은 정적 처짐에 대한 정해가 존재하는 외팔보 및 단진자 예제를 통해 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권5호
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• pp.552-560
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• 2013

본 연구에서는 기존의 블록 조립 후 정도 계산 절차와 블록 조립의 특성을 고려한 최적 정도 계산 알고리즘 개발을 위한 연구를 수행하였다. 여기서 제안된 알고리즘은 생산관리점들 중 특정한 관리점을 기준으로 생산관리점들의 설계와 측정 데이터 사이의 평균제곱근 오차의 합을 목적함수로 가진다. 생산관리점들은 접합면 상의 데이터와 그 외의 데이터로 구분하였으며, 구분된 데이터는 정합 과정에서 사용되어지는 6가지 자유도 조합 결정에 있어 다양한 제약조건 구성과 목적함수 계산에 사용하였다. 목적함수 및 제약조건과 함께 탑재공정을 고려하여 설계와 측정 계산 대상점들 간의 오차가 허용 오차 이내에 포함되는지를 확인하는 과정이 포함되는 점과 점 관계를 이용하는 변형 ICP 알고리즘과 sampling법을 혼합하여 최소 오차 범위를 계산하는 최적 정도 계산 알고리즘을 개발하였다. 실제 공정에서 확인된 블록 측정 데이터를 개발된 알고리즘에 적용한 결과에 따르면 최적 정도 계산의 대상점은 접합면 상의 점들만으로 계산을 수행하는 것보다 전체 점을 대상으로 계산하는 것이 더 작은 오차를 가지며 접합면의 한 점을 고정된 일치점으로 두고 모든 생산관리점들을 대상점으로 계산 하는 것이 최소 오차를 가지는 최적 정도 계산방법이라는 결론을 도출하였다.

• 센서학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-8
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• 2001

기존의 진동형 마이크고 자이로스코프는 고감도화를 이루기 위해 구동 모드와 검출 모드를 동조시킬 필요성이 있었다. 본 연구에서는 고유하게 조율된 두 개의 공진 모드를 갖는 광진기를 이용하여 자가동조 특성을 갖는 마이크로 자이로스프로의 응용에 대한 타당성을 검증한다. 진동하는 두 축에 대해 대칭의 구조를 가지는 2자유도 수평 공진기가 모드 동조의 필요성을 최소화하는 자이로스코프로의 응용을 위해 소개된다. 자이로스코프의 적용을 고려한 동역학적 모델이 도출되고 이는 제조된 마이크로 자이로스코프와 실험을 통해 비교 검증 된다. 마이크로 자이로스코프의 구조체는 산화막 위의 폴리실리콘 박막으로 구성되어 간단한 2마스크 공정으로 제조 가능하다. 자가동조 특성을 갖는 진동형 자이로스코프로서의 타당성이 해석 결과와 실험을 통해 검증되었다. 8개의 실험 시편에 대해서 구동 및 검출 모드의 공진 주파수를 측정했을 때, 구동 및 검출 모드의 공진 주파수에 대한 표준편차가 각각 1232Hz와 1214HZ인데 반해 비동조 주파수의 평균값은 91.75Hz를 나타내 우수한 자가동조 특성을 보였다. 샘플 중 최소 비동조 주파수는 68Hz였고 이때의 감도는 $0.034mV/sec/^{\circ}$로 측정되어 공정의 불균일성이 개선되면 녹은 감도를 구현학 수 있는 자이로스코프로서의 타당성을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.614-621
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• 2019

이축 및 일축대칭 단면의 적층복합 보의 휨 해석과 좌굴해석을 위해 일반화된 보 요소를 제안하였다. 전단변형보 이론을 사용하여 유도된 보 요소는 휨 전단변형 및 휨 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려하였다. 서로 다른 단면에 대해 해석적 기법으로 구한 단면 강성계수와 함께 평면응력과 평면변형률 가정을 사용하였다. 대칭 및 역대칭 적층복합 보의 휨 거동을 조사하기 위해 뒴 변형을 포함하여 절점 당 7개의 자유도를 가진 두 가지 유형의 3절점, 4절점 보 요소를 제안하였다. 전단잠금 현상을 완화하기 위해 본 연구에서는 감차적분 기법을 사용하였다. 또한, 유도된 기하학적 블록강성을 사용하여 축방향 압축력을 받는 적층복합 보의 좌굴하중을 산정하였다. 제시한 보 요소의 정확성과 효율성을 검증하기 위해 3절점 보 요소에 근거한 결과를 다른 연구자와 ABAQUS 유한요소 해석결과와 비교하였다. 적층복합 보의 휨 거동과 좌굴하중에 대한 연계강성과 전단변형, 경계조건, 하중형태, 길이-높이 비, 적층형태의 영향을 조사하였다. 두 개의 다른 보 요소의 수렴성도 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.21-28
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• 2017

농기계 상하차를 위한 전동 유압 슬라이딩 데크 시스템을 개발하는데 있어 경량화가 필수적이며, 이를 해결하기 위해 덤프 각도에 따른 슬라이딩 데크의 진출길이를 계산하고, 허용가능 각도 중 가강 큰 하중 받는 각도에서 재질과 두께를 변경하며 구조해석을 진행, 최적 두께와 재질을 선정하였다. 먼저 슬라이딩 데크 진출길이 계산식을 도출하기 위해 전체 시스템의 구성을 파악하고, 시스템을 단순화 하는 작업을 시행하였다. 또한 시스템의 입 출력 관계를 파악하기 위해 자유도 계산을 수행 하였고, 단순화한 모델을 이용하여 덤프각도에 따른 슬라이딩 데크의 진출길이 계산식을 도출하였다. 도출한 계산식을 수치해석 프로그램을 이용하여 덤프각도에 따른 슬라이딩 데크 진출길이 계산을 수행하였고, 시스템의 최대 최소 각도에서의 진출길이를 파악 하였다. 신뢰성 확보를 위해 시스템의 축소모형을 제작하여 실험을 통해 계산식을 검증하였다. 슬라이딩 데크 재질과 두께를 결정하기 위해 데크를 단순화 하였고, 데크 제작에 쓰이는 대표적인 재질 두 가지를 선정하였다. 단순화한 모델을 해석 프로그램을 사용하여 최대 하중을 받는 조건에서 두께와 재질에 따른 변형량과 응력을 비교하였다. 해석결과 ATOS80을 이용할 경우 두께를 줄이면서 더 적은 변형량을 가지게 되어 경량화를 이룰 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제46권6호
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• pp.491-500
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• 2022

큰 상부 형상을 가지는 FLNG (Liquefied Natural Gas Floating Production Storage Offloading Units, LNG FPSOs) 등의 해양구조물은 안정적인 운동성능 확보 및 계류라인 설계에 있어 정도 높은 풍하중 추정이 필수적이다. 따라서 본 연구의 목적은 FLNG의 풍하중 추정을 위한 수치해석 기법을 개발하는 데 있다. 특히, 본 연구에서 개발한 수치해석 기법은 저자의 이전연구를 FLNG에 맞추어 수정하였다. 풍하중 추정을 위한 수치해석은 15° 간격으로 0-360° 범위에서 균일 풍속 조건과 풍속 프로파일을 적용한 NPD (Norwegian Petroleum Directorate) 조건에서 수행하였다. 먼저, NPD 모델 풍속 프로파일 모델 개발을 위해 Sand-Grain Roughness 변화에 따른 풍속 프로파일을 분석하였다. 개발된 NPD 모델을 이용하여 3가지 풍향 (Head, Quartering & Beam)에 대한 메쉬 수렴성 시험을 수행하였다. 최종적으로 개발된 NPD 모델과 메쉬를 이용하여 균일한 풍속 조건과 NPD 조건에서의 풍하중을 평가하고 비교하였다. 본 연구에서는 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) 기반 Solver인 STAR-CCM+ (17.02)를 이용하였다. 결과를 요약하면, 풍속 프로파일을 적용한 NPD 모델에서의 풍하중은 균일 풍속(10m/s) 조건과 비교하여, Surge와 Yaw 하중이 최대 20.35 % 와 34.27% 증가하였다. 특히, 특정 일부 구간에서만 큰 하중의 차이를 보인 Sway (45°< α < 135°, 225°< α < 315°)와 Roll (60° < α < 135°, 225° < α < 270°)은 구간별 평균 증가율이 15.60%와 10.89% 수준으로 나타났다.