• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.211-219
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• 2010

고속철도교량의 설계개념은 정적하중에 따른 충격계수를 고려하여 기존 교량 구조물의 강성을 증가시키기 위한 방안을 적용하고 있으며, 전반적인 구조설계 과정은 선진 외국기술에 의존하고 있는 실정이다. 그러나 고속철도(Korea Train eXpress: KTX)의 긴 연장(380 m)과 고속(300 km/h) 주행은 공진현상에 상당한 영향을 미치기 때문에 고속철도교량의 동적증폭계수(DAF) 및 동적성능 평가는 상세한 검토가 필수적으로 수행되어야 할 것이다. 따라서 이 연구에서는 전형적인 PSC 박스 거더 고속철도교량을 대상으로 동적성능을 효율적으로 검토하고자 하며, 합리적인 구조설계를 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 이를 위해, 기존문헌을 토대로 KTX의 하중선도를 고려하여 정적해석을 수행하였다. 또한 다양한 해석변수를 고려하여 KTX의 이동하중을 시계열하중으로 변환하였으며, 변환된 시계열하중을 이용하여 시간이력해석을 합리적으로 평가하였다. 이때, 시계열하중을 산정하기 위한 변수는 KTX의 하중재하 절점간격, 시간증분 및 속도변화를 고려하였다. FE해석 결과를 바탕으로 PSC 박스 거더 고속철도교량의 동적성능을 체계적으로 검토하였으며, 국내외 관련규정에 따라 구조안전성을 정량적으로 평가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제69권3호
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• pp.347-359
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• 2019

This paper aims to evaluate the behavior of Dorim-Goh bridge in Seoul, Korea, under static and dynamic loads effects by ambient trucks. The prestressed concrete (PSC) girders and reinforcement concrete (RC) slab of the bridge are evaluated and assessed. A short period monitoring system is designed which comprises displacement, strain and accelerometer sensors to measure the bridge performance under static and dynamic trucks loads. The statistical analysis is used to assess the static behavior of the bridge and the wavelet analysis and probabilistic using Weibull distribution are used to evaluate the frequency and reliability of the dynamic behavior of the bridge. The results show that the bridge is safe under static and dynamic loading cases. In the static evaluation, the measured neutral axis position of the girders is deviated within 5% from its theoretical position. The dynamic amplification factor of the bridge girder and slab are lower than the design value of that factor. The Weibull shape parameters are decreased, it which means that the bridge performance decreases under dynamic loads effect. The bridge girder and slab's frequencies are higher than the design values and constant under different truck speeds.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.67-80
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• 2014

동시베리아 지역에 분포하는 영구 동토층의 두께는 평균적으로 200~500m이며, 기온에 따라 지반물성이 변화하는 계절동토층이 지역에 따라 지표면에서 약 0~4m까지 형성되어 있다. 계절 동토의 전단파 속도는 흙의 종류에 따라 여름에는 약 80m/s에서 겨울철 동결상태에서는 약 1500m/s까지 크게 변이한다. 융해시 계절 동토층과 하부의 영구 동토층 사이의 전단파 속도 차이 때문에 매우 큰 임피던스가 발생하고 이로 인해 지진파가 증폭될 수 있다. 특히, 경계면에서 큰 변위가 발생할 수 있으므로 내진설계 시 이의 영향을 고려해야 한다. 본 연구에서는 계절 동토층의 두께와 전단파 속도 변화에 따른 영향이 지반 증폭특성 및 지반변형에 미치는 영향을 규명하기 위하여 1차원 등가정적 지반응답해석을 수행하였다. 동시베리아의 Yakutsk와 Chara 지역에 대한 지질보고서를 바탕으로 지반주상도를 선정하였으며 입력지진파의 영향을 증명하기 위해 총 20개의 계측지진파를 사용하였다. 계절 동토층의 두께가 증가할수록 증폭현상이 크게 발생하였으며, 계절동토층과 영구 동토층 사이의 전단파 속도 차이가 클수록 증폭계수가 증가하는 것으로 나타났다. 특히 동시베리아 지역에 넓게 분포되어 있는 유기질토인 토탄은 증폭에 큰 영향을 미치므로 설계시 이를 반드시 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권1호
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• pp.70-76
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• 2017

The pollution problem of fossil energy sources has caused the development of green energy harvesting systems. Piezoelectric energy harvesting technology has been developed under those external environmental factors. A piezoelectric energy harvester can be defined as a device which transforms mechanical vibration or impact energy into electrical energy. Most researches have focused on bender structures. However, these have a limitation on energy efficiency because of the small effective electromechanical coupling factor, around 10%. Therefore, we should look for a new design for energy harvesting. A cymbal energy harvester can be a good candidate for the high-power energy harvester because it uses a high amplification mechanism using endcaps while keeping a higher electromechanical coupling factor. In this research, we focused on energy efficiency improvements of the cymbal energy harvester by changing the polarization direction, because the electromechanical coupling factor of the k33 mode and the k15 mode is larger than that of the k31 mode. Theoretically, we checked the cymbal harvester with radial polarization and it could obtain 6 times larger energy than that with the k31 direction polarization. Furthermore, we verified the theoretical expectation using the finite element method program. Consequently, we could expect a more efficient cymbal harvester with the radial polarization by comparing two polarization directions.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.421-432
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• 2002

본 연구에서는 진동제어를 목적으로 강성이 평면에서 비대칭적으로 분포된 구조물에 감쇠기를 설치할 경우 감쇠편심과 강성편심에 따른 모드특성 및 변위응답의 변화에 관하여 연구하였다 모드 특성으로는 고유진동수, 모드 감쇠비, 모드참여계수, 동적 증폭계수 등의 변화를 분석하였으며, 변위는 지진이력에 대한 약변, 강변, 무게중심 등에서의 변위를 비교하였다. 또한 이를 바탕으로 비틀림 응답을 최소화하기 위한 감쇠기의 적정 감쇠 편심 및 적정 감쇠 분배 문제에 대해 논하였으며, 단층구조물에서 유도된 적정 감쇠분배 방법을 다층구조뭍에 적용하고 그 효과를 확인하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제13권1호
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• pp.79-87
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• 2017

Seismic analysis of local site conditions is fundamental for a reliable site seismic hazard assessment. It plays a major role in mitigation of seismic damage potential through the prediction of surface ground motion in terms of amplitude, frequency content and duration. Such analysis requires the determination of the transfer function, which is a simple tool for characterizing a soil profile by estimating its vibration frequencies and its amplification potential. In this study, numerical simulations are carried out and are then combined with a statistical study to allow the characterization of design sites classified by the Algerian Building Seismic Code (RPA99, ver 2003), by average transfer functions. The mean transfer functions are thereafter used to compute RPA99 average site factors. In this regard, coming up seismic fields are simulated based on Power Spectral Density Functions (PSDF) defined at the rock basement. Results are also used to compute average site factor where, actual and synthetic time histories are introduced. In absence of measurement data, it is found that the proposed approach can be used for a better soil characterization.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.67-76
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• 2016

아스팔트콘크리트 궤도는 궤도구조에서 유지관리와 경제적 측면에서 많은 장점들을 가지고 있어 최근 많은 관심을 받고 있다. 이와 더불어 개발에 따른 실용성을 효과적으로 검증할 수 있는 방법 또한 제시되어야 한다. 본 연구에서는 기 개발된 아스팔트콘크리트 궤도에서 사용된 아스팔트콘크리트 재료의 탄성 및 점탄성 특성과 주어진 설계 두께를 고려한 수치해석을 통하여 아스팔트콘크리트 궤도에서 발생 가능한 동적특성을 분석하였다. 해석의 불확실성을 줄이기 위하여 3차원 동적해석을 수행하여 실제적인 거동분석이 가능하도록 하였으며, 궤도노반의 영향거리 분석을 통한 최적 모델링 도출과 무한요소 경계조건을 이용하여 반무한지반을 고려하였다. 아스팔트콘크리트 도상을 등방 탄성체로 간주한 기본설계 조건에서의 거동을 점탄성재료 조건과 비교하였으며 동적증폭계수 산정을 통하여 아스팔트 콘크리트 궤도의 향후 설계방향을 제시하고자 하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.23-32
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• 2004

본 논문에서는 국내 148개 지반에 대한 전단파속도 주상도, 기반암 깊이 및 지반의 동적변형특성을 획득하여 미국 서부해안지역의 지반특성과 비교하였고, 등가선형해석을 수행하였다. 해석은 1등급 붕괴방지수준인 0.154g를 암반노두에 적용하여 수행하였다. 해석결과 국내 지반특성에 적합한 증폭계수 $F_a$와 $F_v$는 UBC 기준의 증폭계수와 매우 다른 경향을 보였다. 단주기 증폭계수 $F_a$의 경우 UBC 기준보다는 큰 값이 얻어졌고, 장주기 증폭계수 $F_v$는 UBC 기준보다 작은 값으로 나타났다. 따라서, 국내 지반특성을 적절히 반영할 수 있는 설계지반운동 결정방법을 개선해야할 필요를 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제39권2호
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• pp.61-71
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• 2023

This study proposes a procedure for designing a labyrinth seal that meets both leakage flow rate and rotordynamic performance criteria (effective damping, amplification factor, separation margin, logarithmic decrement, and vibration amplitude). The seal is modeled using a one control volume (1CV) bulk flow approach to predict the leakage flow rate and rotordynamic coefficients. The rotating shaft is modeled with the finite element (FE) method and is assumed to be supported by two linearized bearings. Geometry, material and operating conditions of the rotating shaft, and the supporting characteristics of the bearings were fixed. A single labyrinth seal is placed at the center of the rotor, and the linearized dynamic coefficients predicted by the seal numerical model are inserted as linear springs and dampers at the seal position. Seal designs that satisfy both leakage and rotordynamic performance are searched by modifying five seal design parameters using the multi-grid method. The five design parameters include pre-swirl ratio, number of teeth, tooth pitch, tooth height and tooth tip width. In total, 12500 seal models are examined and the optimal seal design is selected. Finally, normalization was performed to select the optimal labyrinth seal designs that satisfy the system performance requirements.

• Advances in Computational Design
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• 제4권3호
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• pp.307-326
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• 2019

A low computational cost semi-analytical method is developed, based on eigenfunction expansion, to study the vibration of rectangular plates subjected to a series of moving sprung masses, representing a bridge deck under multiple vehicle or train moving loads. The dynamic effects of the suspension system are taken into account by using flexible connections between the moving masses and the base structure. The accuracy of the proposed method in predicting the dynamic response of a rectangular plate subjected to a series of moving sprung masses is demonstrated compared to the conventional rigid moving mass models. It is shown that the proposed method can considerably improve the computational efficiency of the conventional methods by eliminating a large number of time-varying components in the coupled Ordinary Differential Equations (ODEs) matrices. The dynamic behaviour of the system is then investigated by performing a comprehensive parametric study on the Dynamic Amplification Factor (DAF) of the moving loads using different design parameters. The results indicate that ignoring the flexibility of the suspension system in both moving force and moving mass models may lead to substantially underestimated DAF predictions and therefore unsafe design solutions. This highlights the significance of taking into account the stiffness of the suspension system for accurate estimation of the plate maximum dynamic response in practical applications.