• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.589-596
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• 2014

기계 구조물에서 부재의 결합부가 시스템 전체의 동적 거동에 매우 심각한 영향을 미치고 있다. 따라서 동적인 응답의 정확한 예측은 이러한 결합부를 어떻게 모델링 하느냐에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 본 논문에서는 결합부의 유연성을 정량적으로 표현하기 위하여 서로 대칭이고 마주보는 외팔보의 중앙에 선형 및 비틀림 스프링을 결합부에 이식하였다. 이를 바탕으로 결합부의 강성 변화에 따른 시스템의 재해석은 축약법과 유한요소법으로 계산하였다. 이항 급수로 표현되는 기저 벡터의 수에 따라서 전체 모델의 크기는 획기적으로 감소되어 축약 모델로 매우 짧은 시간에 효율적으로 계산할 수 있었다. 본 연구에서는 두 가지 경우의 수치해석 예가 제시되어 축약 모델의 결과가 정밀해와 잘 일치함을 보여주고 있다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권7호
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• pp.604-611
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• 2004

It is well known that wall impedance essentially determines how sound wave transmits from one place to another. The wall impedance is related with its dynamic properties : for example, the mass, stiffness, and damping characteristics. It is noteworthy, however, that the wall impedance is also function of spatial characteristics of two spaces that is separated by the wall. This is often referred that the wall is not locally reacting. In this paper, we have attempted to see how the acoustic characteristics of the two spaces is affected by various structure parameters such as density, applied tension, and a normalized length of the wall. Calculations are conducted for two different modally reacting boundary conditions by modal expansion method. The variation of the Helmholtz mode and the structural-dominated mode are analyzed as the structure parameters vary. The displacement distribution of the structure, pressure and active intensity of the inside and outside cavity are presented at the Helmholtz mode and the structure-dominated mode. It is shown that the frequency characteristics are governed by both structure-and fluid-dominated mode. The results exhibit that the density of the structure is the most sensitive design parameter on the frequency characteristics for the coupling system as we could imagine in the beginning. The Helmholtz mode frequency decrease as density increases. However. it increases as applied tension and an opening size increase. The bandwidth of the Helmholtz mode is mainly affected by density of the structure and its opening size.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.887-899
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• 2006

본 연구의 목적은 교량 거더 단면의 공기역학적 특성을 나타내는 기본 자료인 공기력계수와 플러터계수가 동적응답과 어떠한 상관관계를 가지는지를 규명하는데 있다. 이를 위해 세 단계의 단면모형실험이 수행되었다. 첫 번째 단계에서는 총 7개의 거더 단면 즉, 6개의 플레이트거더 단면과 1개의 박스거더 단면이 고려되었으며 거더 단면의 기하학적 형상, 영각, 바람의 방향 그리고 기류조건이 공기력계수인 항력계수, 양력계수 그리고 모멘트계수에 미치는 영향을 정적 단면모형실험을 통해 살펴보았다. 두 번째 단계에서는 동적실험을 통해 각 단면의 공기력계수와 동적응답의 상관성을 검증하였다. 마지막으로 2자유도하의 동적 단면모형실험을 통해 세 개의 거더 단면의 플러터계수를 산출하고 이를 동적실험결과와 비교하였다. 주어진 단면형상에 대한 비정상 공기력에 의해 변화되는 시스템의 감쇠와 강성을 가장 잘 반영하는 플러터계수는 초기변위-자유진동시스템을 이용하여 추출하였다. 이를 위해 등류조건에서 풍속별로 교량단면의 수직 및 비틀림 초기변위의 시간에 따른 진폭의 감쇠를 측정하였다. 본 연구에서 제시한 교량단면의 공기력계수와 플러터계수는 공탄석해석 및 버펫팅해석을 위한 기본 자료로 유용하게 쓰일 것으로 보인다.

• 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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.173-182
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• 2000

To find axial and lateral responses of impact-driven H piles in embankment(SM), the H piles are instrumented with electric strain gages, dynamic load test is performed during driving, and then the damage of strain gages is checked simultaneously. Axially and laterally static load tests are performed on the same piles after one to nine days as well. Then load-settlement behavior is measured. Furthermore, to find the set-up effect in H pile, No. 4, 16, 26, and R6 piles are restriked about 1, 2, and 14 days after driving. As results, ram height and pile capacity obtained from impact driving control method become 80cm and 210.3∼242.3ton, respectively. At 15 days after driving, allowable bearing capacity by CAPWAP analysis, which 2.5 of the factor of safety is applied for ultimate bearing capacity, increases 10.8%. Ultimate bearing capacity obtained from axially static load test is 306∼338ton. This capacity is 68.5∼75.7% at yield force of pile material and is 4∼4.5 times of design load. Allowable bearing capacity using 2 of the factor of safety is 153∼169ton. Initial stiffness response of the pile is 27.5ton/mm. As the lateral load increases, the horizontal load-settlement behaves linearly to which the lateral load reaches up to 17ton. This reason is filled with sand in the cavity formed between flange and web during pile driving. As the result of reading with electric strain gages, flange material of pile is yielded at 19ton in horizontal load. Thus allowable load of this pile material is 9.5ton when the factor of safety is 2.0. Allowable lateral displacement of this pile corresponding to this load is 23∼36mm in embankment.

• 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.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.32-41
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• 2009

본 연구에서는 한국형기동헬기(KUH) 주로터 블레이드의 축소 설계를 수행하였다. 축소 모델은 공력하중, 익단 와류 및 소음원 측정 시험을 위해 설계되었다. 실제 로터와 동일한 공력 하중을 모사하기 위하여 마하스케일링 기법이 적용되었다. 마하스케일 모델은 블레이드의 익단 마하수가 동일하며, 정규화된 진동수 또한 동일하다. 즉, 마하스케일된 모델은 공력하중 및 구조동역학적 과점에서 상사된 모델이다. 공기역학적 축소과정은 외형 치수의 축소와 회전수의 증가를 통해 완료된다. 구조동역학적 측면에서는 블레이드 단면 설계를 통해 생성된 강성 및 관성 분포가 실제 로터의 회전고유진동수 분포를 나타내는지 확인하는 과정을 통해 완료된다. 본 연구에서는 국내에서 수급 가능한 복합재 프리프레그를 이용한 블레이드 단면 설계를 수행하고, 설계된 모델의 동역학적 특성을 고찰하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제18권8호
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• pp.879-885
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• 2008

A rotordynamic analysis was performed with a decant-type centrifuge, which is a kind of industrial centrifuge. The system is composed of screw rotor, bowl rotor, driving motors, gear box, and support rolling element bearings. These rotors have a rated speed of 4300 rpm, and were modeled utilizing a rotordynamic FE method for analysis, which was verified through 3-D FE analysis. Design goals are to achieve wide separation margins of lateral critical speeds, and favorable unbalance responses of the rotor in the operating range. Then, a complex analysis rotordynamic analysis of the system was carried out to evaluate its forward synchronous critical speeds and mode shapes, whirl natural frequencies, and unbalance responses under various balance grade. As a result of analysis, the rotordynamic analysis performed by separating a screw rotor and bowl rotor may cause an error in predicting critical speed of entire system. Therefore, the rotordynamic analysis of a coupled rotor combining a screw and bowl rotor must be performed in order to more accurately estimate dynamic characteristics of the decanter-type centrifuge as presented in this paper. Also, rolling element bearings with suitable stiffness should be selected to keep enough separation margin. In addition, in establishing balance grade of a screw and bowl rotor, ISO G2.5 balance grade is more recommended than ISO G6.3, in particular balancing correction of a screw rotor based on ISO G2.5 grade is strongly recommended.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제6권1호
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• pp.51-58
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• 2005

The development of the high-efficiency machine-tools equipment and new cutting tool materials with high hardness, heat- and wear-resistance has opened the way to application of high-speed cutting process. The basic argument of using of high-speed cutting processes is the reduction of time and the respective increase of machining productivity. In this sense, the spindle units may be regarded as one of the most important units, directly affecting many parameters of high-speed machining efficiency. One of the possible types of spindle units for high-speed cutting is the air-bearing type. In this paper, we propose the mathematical model of the dynamic behavior of the air-bearing spindle. To provide the high-level of speed capacity and spindle rotation accuracy we need the adequate model of "spindle-bearings" system. This model should consider characteristics of the interactions between system components and environment. To find the working characteristics of spindle unit we should derive the equations of spindle axis movement under the affecting factors, and solve these equations together with equations which describe the behavior of lubricant layer in bearing (bearing stiffness equations). In this paper, the three influence coefficients are introduced, which describe the center of spindle mass displacement, angle of shaft rotation around the axes under the unit force application and that under the unit torque application. These coefficients are operated in the system of differential equations, which describes the spindle axis spatial movement. This system is solved by Runge-Kutta method. Obtained trajectories and amplitude-frequency characteristics were then compared to experimental ones. The analysis shows good agreement between theoretical and experimental results, which confirms that the proposed model of air-bearing spindle is correctis correct

• 한국정밀공학회지
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• 제30권7호
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• pp.769-776
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• 2013

The dynamic compliance characteristics of a prosthetic foot midgait are very important for natural performance in an amputee's gait and should be in a range that provides natural, stable walking. In this study, finite element analysis (FEA) and classical laminate theory were used to examine the mechanical characteristics of a carbon-epoxy composite laminate prosthetic foot as a function of variation in the lamination composition. From this analysis, an FEM model of a prosthetic keel, made from the composite material, was developed. The lamination composition of the keel was designed for improved stiffness. The prototype product was fabricated using an autoclave. Vertical loading response tests were performed to verify the simulation model. The results of the experiments were similar to those from simulations below the loading level of the gait, suggesting use of the proposed simulation model for prosthetic keel design.