• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.262-267
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• 2020

고속 가공과 저중량 설계에 대한 수요가 증가함에 따라, 공작기계 주축의 진동 발생 가능성이 증가하고 있다. 또한 초정밀 가공에서 주축의 진동은 공작물 표면 형상에 큰 영향을 끼치게 된다. 다양한 가공 공정의 가공 정밀도를 향상시키기 위해, 공작기계 주축 진동 문제를 해결하여야 한다. 이 논문에서, 공작기계 주축의 진동 억제를 위해 TiC-SKH51 금속 기지 복합재가 사용되었다. TiC-SKH51 복합재의 동적 특성을 확인하기 위해 충격 망치 시험을 수행하였다. FEA의 모드 분석 결과와 충격 망치 시험 결과를 비교하여 FEA의 신뢰성을 확인한 후, 공작기계 주축 모델의 해석이 실행되었다. FEA 결과로부터 진동 발생 억제를 위해 TiC-SKH51 복합재를 적용한 공작기계 주축이 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권4호
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• pp.18-25
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• 2018

가공의 정밀도와 난삭재 가공이 요구되는 항공기부품용 공작기계의 헤드프레임 구조는 정밀 고속가공을 위해 경량화 및 절삭력에 의한 변형최소화가 필요하다. 본 논문에서는 고강성 경량화 구조 최적설계를 위해 유한요소해석을 수행하여 초기형상을 설계하였고, 컴플라이언스를 최소화하여 경량, 고강성 및 저진동 구조의 위상 최적화 설계를 수행하였다. 최적화 설계결과 프레임 중량은 17.3% 감소되었고, 최대 처짐량은 0.007 mm 이하, 고유진동수는 30.6% 증가되었다. 구조 정강성은 각 축 방향으로 증가되었고, 동강성은 축에 따라 상반된 결과를 나타내었다. 위상 최적화 설계 구조에서 저진동의 고강성을 갖는 최적화된 구조를 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권8호
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• pp.99-104
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• 2005

인공위성에서 구조체의 역할은 발사환경 및 궤도상의 모든 발생 가능한 환경에서 위성체를 안전하게 지지하는 것이다. 인공위성의 개발단계에서 구조 및 열 개발모델은 유한요소모델 보정 및 구조강도/특성 확인 등의 구조적인 특징과 열평형시험을 통한 열적 안정성의 확인을 그 목적으로 한다. 이때 얻어진 결과는 실제 비행모델의 개발 시 구조 및 열적 안정성 검증 등의 중요한 자료로써 활용된다. 본 논문에서는 고정밀 지구관측위성의 구조 및 열 개발모델에 대해 구조 관점에서의 설계/해석에 대해 기술하고 또한 모달 시험을 통한 시험결과와 유한요소해석과의 비교에 대해 기술한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권3호
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• pp.257-264
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• 2015

쎄트렉아이에서 개발 한 SpaceEye-1 위성의 구조체는 가혹한 발사 및 궤도 환경에서 다양한 지구 관측 임무를 수행하도록 설계하였다. 본 논문은 SpaceEye-1 위성 개발과정 동안 수행한 구조설계와 해석의 방법론에 대해서 기술하였다. 위성 구조체는 발사환경 하에서 정/동적 하중을 견딜 수 있게 설계하였을 뿐 만 아니라 주 탑재체와 부분체를 보호하도록 설계하였다. 구조 설계 요구사항은 개발 초기부터 발사체, 탑재체와 부분체의 요구사항으로 부터 도출되었다. 3차원 설계는 구조체의 기하학적 적합성을 확인하기 위해 이용되었고, 유한요소해석은 구조체가 발사체와 탑재체로부터 도출 된 기계적인 요구사항을 만족하는지 확인 하는데 적용하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권6호
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• pp.1359-1389
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• 2016

Buckling and free vibration behavior of a laminated cylindrical panel exposed to non-uniform thermal load is addressed in the present study. The approach comprises of three portions, in the first portion, heat transfer analysis is carried out to compute the non-uniform temperature fields, whereas second portion consists of static analysis wherein stress fields due to thermal load is obtained, and the last portion consists of buckling and prestressed modal analyzes to capture the critical buckling temperature as well as first five natural frequencies and associated mode shapes. Finite element is used to perform the numerical investigation. The detailed parametric study is carried out to analyze the effect of nature of temperature variation across the panel, laminate sequence and structural boundary constraints on the buckling and free vibration behavior. The relation between the buckling temperature of the panel under uniform temperature field and non-uniform temperature field is established using magnification factor. Among four cases considered in this study for position of heat sources, highest magnification factor is observed at the forefront curved edge of the panel where heat source is placed. It is also observed that thermal buckling strength and buckling mode shapes are highly sensitive to nature of temperature field and the effect is significant for the above-mentioned temperature field. Furthermore, it is also observed that the panel with antisymmetric laminate has better buckling strength. Free vibration frequencies and the associated mode shapes are significantly influenced by the non-uniform temperature variations.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.1-10
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• 1998

동적 지반-구조물해석과정에는 수많은 불확실성 요소가 내재되어 있다. 이러한 요소는 입력운동의 정의, 지반-구조물시스템의 모델작성, 해석기법 등에 포함된다. 이 논문은 점탄성 층상지반상의 원자로건물의 지진응답에 대한 매개변수해석을 수행한 결과를 제시한 것이다. 많은 매개변수 중에 입력운동의 정의위치, 구조물의 묻힘정도, 상부토층의 두께와 지반의 강성을 선택하여 지진응답에 미치는 영향을 중점적으로 이 연구에서 다루었다. 해석방법은 진동수에 무관한 지반임피던스를 사용하는 부분구조법인 시간영역에서의 모드중첩법이다. 지반-구조물시스템의 모드감쇠값은 각 모드에 대해 변형에너지에 대한 소멸에너지의 비를 구하여 결정되었다. 이 연구결과로부터 부분구조법에 의한 지반-구조물상호작용해석법의 실용적 이용에 참고할 수 있는 지진응답에 미치는 각 파라메터의 민감도가 제시되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.71-75
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• 2021

본 논문에서는 자유도 기반 축소법과 부구조 기법을 적용한 반복 구조물의 효율적인 해석 기법을 소개한다. 기본 구조 반복된다는 특이성을 이용해 계산 방식을 개선하였다. 기본 구조를 하나의 부구조로 가정하고 IRS 기법을 통해 행렬을 축소하였고 부구조들의 결합 위치에 따라 축소된 행렬을 배치하여 계산하였다. 이 과정에서 행렬의 크기가 크게 줄어들어 계산 시간이 감소하고 그와 동시에 해석에 필요한 메모리의 용량이 줄어든다. 행렬 축소에 Guyan 축소법이 아닌 IRS기법을 사용하였기 때문에 추가적인 반복 계산 작업없이도 정확도가 유지된다. 개선된 방식은 수치 예제인 십자가 모양의 기본 구조를 통해 검증되었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권3호
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• pp.367-377
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• 2020

Incremental dynamic analysis (IDA) widely uses for the collapse risk assessment procedures of buildings. In this study, an IDA-based collapse risk assessment methodology is proposed, which employs a novel approach for detecting the near-collapse (NC) limit state. The proposed approach uses the modal pushover analysis results to calculate the maximum inter-story drift ratio of the structure. This value, which is used as the upper-bound limit in the IDA process, depends on the structural characteristics and global seismic responses of the structure. In this paper, steel midrise intermediate moment resisting frames (IMRFs) have selected as case studies, and their collapse risk parameters are evaluated by the suggested methodology. The composite action of a concrete floor slab and steel beams, and the interaction between the infill walls and the frames could change the collapse mechanism of the structure. In this study, the influences of the metal deck floor and autoclaved aerated concrete (AAC) masonry infill walls with uniform distribution are investigated on the seismic collapse risk of the IMRFs using the proposed methodology. The results demonstrate that the suggested modified IDA method can accurately discover the near-collapse limit state. Also, this method leads to much fewer steps and lower calculation costs rather than the current IDA method. Moreover, the results show that the concrete slab and the AAC infill walls can change the collapse parameters of the structure and should be considered in the analytical modeling and the collapse assessment process of the steel mid-rise intermediate moment resisting frames.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권5호
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• pp.695-703
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• 2018

Based on monitoring data collected from the Nanjing Dashengguan Bridge over the last five years, this paper systematically investigates the effects of temperature field and train loadings on the structural responses of this long-span high-speed railway bridge, and establishes the early warning thresholds for various structural responses. Then, some lessons drawn from the structural health monitoring system of this bridge are summarized. The main context includes: (1) Polynomial regression models are established for monitoring temperature effects on modal frequencies of the main girder and hangers, longitudinal displacements of the bearings, and static strains of the truss members; (2) The correlation between structural vibration accelerations and train speeds is investigated, focusing on the resonance characteristics of the bridge at the specific train speeds; (3) With regard to various static and dynamic responses of the bridge, early warning thresholds are established by using mean control chart analysis and probabilistic analysis; (4) Two lessons are drawn from the experiences in the bridge operation, which involves the lacks of the health monitoring for telescopic devices on the beam-end and bolt fractures in key members of the main truss.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제43권2호
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• pp.179-197
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• 2012

This study presents the findings of the structural health monitoring and the real time system identification of one of the first large scale building instrumentations in Turkey for earthquake safety. Within this context, a thorough review of steps in the instrumentation, monitoring is presented and seismic performance evaluation of structures using both nonlinear pushover and nonlinear dynamic time history analysis is carried out. The sensor locations are determined using the optimal sensor placement techniques used in NASA for on orbit modal identification of large space structures. System identification is carried out via the stochastic subspace technique. The results of the study show that under ambient vibrations, stocky buildings can be substantially stiffer than what is predicted by the finite element models due to the presence of a large number of partitioning walls. However, in a severe earthquake, it will not be safe to rely on this resistance due to the fact that once the partitioning walls crack, the bare frame contributes to the lateral stiffness of the building alone. Consequently, the periods obtained from system identification will be closer to those obtained from the FE analysis. A technique to control the validity of the proportional damping assumption is employed that checks the presence of phase difference in displacements of different stories obtained from band pass filtered records and it is confirmed that the "proportional damping assumption" is valid for this structure. Two different techniques are implemented for identifying the influence of the soil structure interaction. The first technique uses the transfer function between the roof and the basement in both directions. The second technique uses a pre-whitening filter on the data obtained from both the basement and the roof. Subsequently the impulse response function is computed from the scaled cross correlation between the input and the output. The overall results showed that the structure will satisfy the life safety performance level in a future earthquake but some soil structure interaction effects should be expected in the North South direction.