투과성 이중 반원통 구조물과 경사 입사파간의 상호작용문제를 선형포텐셜 이론을 사용하여 살펴보았다. 투과성 이중 반원통 구조물은 바닥에 고정된 동심원상으로 배열된 2개의 원통 구조물로 이루어지며 각 원통 구조물의 전면은 일정한 공극율을 갖는 투과벽으로 후면은 투명한 벽으로 구성된다. 전면 투과벽의 공극율과 간격 그리고 파랑특성(주파수, 입사각)을 변화시키면서 파랑하중과 처올림 파형 그리고 파 차단성능을 살펴보았다. 파 차단 성능의 척도로서 차단영역내의 평균제곱 변위의 제곱근(R.M.S.)을 사용하였다. 투과성 반원통 구조물은 불투과성 구조물과 비교하여 차단영역내의 파도응답을 감소시키며 구조물에 작용하는 파랑하중을 크게 줄여준다. 특히 이중 구조물은 고주파주 영역에서 단일 구조물보다 파를 차단하는데 효과적이다.
Ice loads can determined by many factors like ice properies and dimension, velocity and type of structures. The magnitude of ice load varies with the failure mode which can be predicted by failure maps if the aspect ratio and strain rate are known. To reduce the ice force, various types of structure have been investigated and it is now known that the identor shape plays an important role in reducing ice load on Arctic offshoe structures. The conical and wedge structures are good applied examples in the Arctic region. In this study, ice forces on single wedge indentors are investigated for crushing failure mode. The ice loads on wedged indentors are compared with those on cylindrical structures. Also the concept of "ice annual"is introduced to verify the ice loads to multi and single wedge structures.tructures.
본 논문에서는 2차원 구조물의 고주파수 대역 진동 해석을 위하여, 원형파를 기본으로 한 레이 추적 기법(RTM)의 특성에 관한 논의를 하였다. 발산되는 원형파를 묘사하는 레이튜브 개념을 사용하여, 연성경계에서 입사파, 전달파, 그리고 반사파가 경계조건을 만족하도록 관계식을 유도하였다. 제안된 레이 모델을 직렬 배열 연결 평판 구조물에 적응하였는데, 직렬로 배열된 2개의 연결된 평판, 3개 및 4개의 연결된 평판에 대한 해석 결과를 통계적 에너지 해석법(SEA) 및 파동 인텐시티 해석법(WIA)과 비교하여 보았다. 그 결과, SEA 보다 개선된 예측을 할 수 있으며, WIA와는 비슷한 예측 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한, 제안된 RTM을 사용하면 진동 에너지와 진동 인텐시티의 대략적 공간 분포를 알 수 있는 장점이 있다. 제안된 RTM은 2차원 연성 구조물의 고주파수 진동 해석을 위한 유용한 기법으로써 쓰일 것으로 기대된다.
Wind effects on roofs are usually considered by equivalent static wind loads based on the equivalence of displacement or internal force for structural design. However, for large-span spatial structures that are prone to dynamic instability under strong winds, such equivalent static wind loads may be inapplicable. The dynamic stability of spatial structures under unsteady wind forces is therefore studied in this paper. A new concept and its corresponding method for dynamic instability-aimed equivalent static wind loads are proposed for structural engineers. The method is applied in the dynamic stability design of an actual double-layer cylindrical reticulated shell under wind actions. An experimental-numerical method is adopted to study the dynamic stability of the shell and the dynamic instability originating from critical wind velocity. The dynamic instability-aimed equivalent static wind loads of the shell are obtained.
The automated scanning laser Doppler vibrometer (LDV) has been designed, and built to measure in-plane displacements associated with waves propagating on vibrating structures. Use of optical fibers allows the compact design of a laser probe head which can be scanned over the vibrating structures. An algorithm for automated self-alignment of the laser probe is developed. The system is completely automated for scanning over the structures, focusing two laser beams at each data point until the detected vibration signal is stable, and for recording and transferring the data to a system computer. The automated system allows one to get extensive data of the vibration field over the structures. The system is tested by scanning a piezoelectric cylindrical shell and a plate excited by a continuous signal and by a pulse signal, respectively. Results show that the automated scanning LDV system can be a useful tool to measure the in-plane vibration field and to detect the elastic waves propagating on the vibrating structures.
To prevent major cracking and failure during earthquakes, it is important to design reinforced concrete liquid storage structures, such as water and fuel storage tanks, properly for the hydrodynamic pressure loads caused by seismic excitations. There is a discussion in recent Codes that most of the base shear applied to liquid containment structures is resisted by inplane membrane shear rather than by transverse flexural shear. The purpose of this paper is to underline the importance of the membrane force system in carrying the base shear produced by hydrodynamic pressures in both rectangular and cylindrical tank structures. Only rigid tanks constrained at the base are considered. Analysis is performed for both tall and broad tanks to compare their behavior under seismic excitation. Efforts are made to quantify the percentage of base shear carried by membrane action and the consequent procedures that must be followed for safe design of liquid containing storage structures.
A cylindrical structure has a very long period of heave and pitch motion response in ocean waves. To obtain the dynamic stability of a cylindrical structure, it is necessary to obtain the suitable metacentric height (GM). However, in a structure with sufficient metacentric height, Mathieu instability can occur if the natural frequency of the heave motion is double the natural frequency of the roll and pitch motion. This study carried out numerical calculations and experiments for vertical-axis wind turbines with cylindrical floaters, which had three different centers of gravity. In the regular wave experiment, the divergence of the structure motion without yaw was observed when the natural frequency of the heave motion was double the natural frequency of the roll and pitch motion. In the irregular wave experiment, the motion spectra of the structures with the different centers of gravity were compared, and one was very high when the natural frequency of the heave motion was double the natural frequency of the roll and pitch motion.
쌍안정 장치는 서로 다른 두 가지 상태에서 안정성을 갖는 시스템이며, 구동에 있어 에너지 효율 측면에서 이득을 얻을 수 있다. 이러한 쌍안정 장치는 다양한 방법을 통해 구현되며, 전개형 구조물, 스위치 시스템 그리고 파지 로봇 등, 주된 동작이 두 종류로 구분되는 모핑 시스템에 적용될 수 있다. 하지만 기존 장치들의 복잡성과 구조적 제한 때문에, 링크 구조물처럼 회전하는 구조를 포함하는 모핑 시스템을 구현하는 것은 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 원통형 영구자석을 이용하여 회전운동에 있어 쌍안정성을 갖는 장치를 구현하는 방법이 제안된다. 원통형 영구자석의 전자석 모델을 도입하여 자기장과 자기력을 도출했으며, 이를 이용하여 원통형 영구자석을 포함하는 두 링크 사이의 힘 관계를 추정했다. 대칭 쌍안정성을 위한 원통형 영구자석의 배열을 선정했으며, 제안하는 쌍안정 장치를 회전 조인트로 연결된 링크 구조물에 적용하여 외부 토크에 대한 안정성을 실험을 통해 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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