• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권1호
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• pp.1-16
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• 2023

The free vibration of temperature-dependent functionally graded plates (FGPs) resting on a viscoelastic foundation is investigated in this paper using a newly developed simple first-order shear deformation theory (FSDT). Unlike other first order shear deformation (FSDT) theories, the proposed model contains only four variables' unknowns in which the transverse shear stress and strain follow a parabolic distribution along the plates' thickness, and they vanish at the top and bottom surfaces of the plate by considering a new shape function. For this reason, the present theory requires no shear correction factor. Linear steady-state thermal loads and power-law material properties are supposed to be graded across the plate's thickness. Uniform, linear, non-linear, and sinusoidal thermal rises are applied at the two surfaces for simply supported FGP. Hamilton's principle and Navier's approach are utilized to develop motion equations and analytical solutions. The developed theory shows progress in predicting the frequencies of temperature-dependent FGP. Numerical research is conducted to explain the effect of the power law index, temperature fields, and damping coefficient on the dynamic behavior of temperature-dependent FGPs. It can be concluded that the equation and transformation of the proposed model are as simple as the FSDT.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1083-1089
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• 2010

형상기억합금은 지능형 재료와 구조물에 널리 쓰인다. 큰 힘과 변위를 발생시키는 것이 특징이며 작동기, 소음 및 진동감쇠, 동역학적 튜닝, 형상의 변형 제어 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다. 본 논문에 서는 형상기억합금튜브와 초탄성 스프링으로 구성된 형상기억합금 비틀림 작동기를 제안하였고 각각의 거동 특성을 알아보았다. 열전달 해석을 통해 저항열과 히터의 열을 동시에 형상기억합금튜브에 가하면 작동기의 성능을 더 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 접촉 해석으로는 실제 작동기의 거동을 시뮬레이션하였고 정상적으로 작동함을 알 수 있었다. 3 차원 형상기억합금의 거동을 표현하기 위해 비선형 구성방정식을 유한요소 법으로 풀고 ABAQUS 의 U-MAT 기능을 이용하여 비선형 해석을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권9호
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• pp.711-723
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• 2017

본 연구에서는 재형상 특성을 지닌 유기적 비행 어레이의 비행 제어 시스템 설계에 대한 내용을 제안하였다. 단일 덕티드팬의 결합과 분리를 기반으로 구성되는 유기적 비행어레이는 주어진 임무나 주변 상황에 대해 유기적으로 어레이 형상을 변화시킬 수 있는 장점을 가진다. 이와 더불어 덕티드팬 비행체 기반이기 때문에 호버링이 가능하여 실내 정찰, 통신 중계, 레이더 재밍과 같은 미션에 유용하게 사용 된다. 비행 어레이의 동역학모델링은 단일 덕티드팬 비행체의 동역학 모델을 기반으로 구성되며, 비선형 제어기법을 적용하기 위해 어파인 형태의 동역학 식에 대한 유도를 수행한다. 비행체 자세 제어를 위해 Backstepping 제어기법을 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 위치 제어 루프를 구현한다. 또한 수치 시뮬레이션을 통해 제안 된 제어기가 주어진 상황에서 충분한 성능을 보이는지를 검증하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권4호
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• pp.185-191
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• 2004

계측주라인은 부체를 일정 위치에 유지시키기 위한 구조요소로 이용된다 본 연구에서는 부소파제의 계류라인으로 사용되는 체인에 대한 동적거동 특성을 파악하기 위해서 체인에 대한 구조해석을 수행하였다. 먼저 체인에 대한 3차원 동적방정식을 유도하는데, 장력이 0부근인 영역에서 복원력을 표현하기 위하여 굽힘강성 성분을 포함시켰다. 수치적인 방법 통하여 3차원 동적 방정식을 해석하였다. 유한차분법을 적용하였는데, 조건에 상관없이 안정적인 음해법과 함께 비선형 해법인 뉴톤-랍슨 반복법을 사용하였다. 본 연구를 통하여 가진 주기에 따른 계류라인의 위치에 따른 장력응답 경향을 파악할 수 있었으며, 본 연구의 해석결과는 참고문헌의 실험결과와 그 경향이 잘 일치하였다. 본 연구결과는 향후 부소파제를 위한 계류라인 설계에 잘 이용될 수 있을 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권7호
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• pp.574-581
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• 2012

로터를 이용한 무인비행체는 노출된 블레이드로 운용 시 위험이 따른다. 반면 덕티드팬은 블레이드 주위를 덕트로 감싸 위험요소를 줄여주고, 동일 동력 하중을 사용한 로터보다 향상된 추력성능을 보인다. 본 논문에서는 덕티드 팬의 장점을 적용하고자 세 개의 덕티드 팬으로 구성된 삼중 덕티드 팬 비행체 형상을 제안한다. 크기가 동일한 두 개의 덕티드 팬과, 크기가 다른 한 개의 덕티드 팬으로 구성되며 3개의 덕티드 팬 중 하나는 추력 방향 조절을 통해 신속한 자세 제어가 가능하다. 삼중 덕티드 팬 비행체의 운동방정식을 유도 하였고, 리아푸노프 함수를 적용하여 시스템을 안정하게 하는 제어 입력을 도출하였다. 그리고 비행체 초기모델의 파라미터를 적용하여 비선형 모델 시뮬레이션을 통해 안정한 자세각이 출력됨을 확인하고 결과를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.9-15
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• 2010

본 논문에서는 압전복합재 작동기가 표면에 부착된 Hull 구조물의 유한요소모델을 구성하여 동적 특성을 고찰하였으며, 구조물의 진동제어 특성을 평가하였다. Hull 구조물은 양 끝이 닫혀있는 실린더형 쉘 구조물을 고려하였으며, 항공기 동체나 잠수함과 같은 수중 구조물 등의 간단한 모델로 사용될 수 있다. 구조물의 진동제어를 위해 최근 NASA Langley 연구소에서 개발된 압전복합재인 Macro-Fiber Composite(MFC)를 적용하였다. MFC는 압전세라믹 섬유를 이용하여 유연성을 향상시키고, 맞물림 전극을 적용하여 면내 방향에서 큰 압전효과를 구현할 수 있도록 하였다. 유한요소모델을 바탕으로 구조물의 지배방정식을 도출하였으며, 동적 특성을 해석하여 실제 제작된 구조물의 실험결과와 비교 검증하였다. 최적제어 알고리즘을 구성하여 구조물의 진동제어 성능을 평가하였으며, 효과적으로 구조물의 진동을 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.529-538
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• 2016

멱 법칙 및 S 형상 함수를 이용한 점진기능재료(FGM) 판의 정적 및 동적해석을 위해 단순화된 전단변형이 고려된 이론을 정식화 하여 동적 평형방정식을 유도하였다. 단순화된 전단변형 이론은 전단보정계수가 필요없으며 수직 전단변형률과 전단응력의 곡선분포를 고려하였고 판의 상부와 하부에서 0이 된다는 조건을 만족한다. 또한 4개의 변수만으로 평형방정식이 유도되고 합응력, 평형방정식 그리고 경계조건이 고전적 이론과 유사한 형태를 가지게 된다. 점진기능재료의 형태는 멱 법칙 및 S 형상 함수로 두께방향으로 변화가 고려된다. Hamilton 원리를 이용하여 동적 평형방정식을 유도하였고 Winkler-Pasternak 탄성지반 모델을 적용하였다. 단순지지된 점진기능재료 판의 정적 및 자유진동 응답을 계산하였고 비교하였다. 본 연구에서 제시한 결과는 참고문헌과 비교하여 정확하고 관련성을 가진다. 거듭제곱 지수, 탄성지반 계수 그리고 폭-두께비의 변화에 따른 정적 및 자유진동 해석결과를 제시하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권5호
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• pp.339-347
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• 2012

예인줄을 여러 개의 유한요소로 분할 한 뒤 각 요소들에 Newton의 운동 제 2법칙을 적용하고 각각에 작용하는 외력은 성분별로 장력, 항력, Coriolis 힘, 중력, 부력, 입수 충격력 등으로 구분하여 예선과 부선을 연결하는 예인줄의 동역학 모델을 정립하였다. 일반적으로 예인줄 요소의 병진 운동만을 고려하는 이전의 연구들과는 달리 본 논문에서는 예인줄 요소의 운동을 횡동요를 제외한 5자유도로 확장하고 외력 고려가 용이한 물체고정좌표계에서 기술하였다. 예인줄 요소들 간에는 연결점에서 인장만 되는 스프링과 감쇠기로 연결하고, 스프링의 강성계수는 실제 적용되는 예인줄의 강성계수와 등가가 되도록 설정하였다. 정립된 예인줄 모델의 검증을 위하여 예인줄의 공기중 및 수면 바로 위에서의 자유낙하, 예인선의 가속운동, 예인선의 조화운동 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 예인선, 부선, 예인줄 요소들의 운동 시계열 값들은 실제 예상치와 유사한 경향을 보이는 것을 확인하였다.