• Smart Structures and Systems
• /
• 제26권3호
• /
• pp.391-401
• /
• 2020

The present article reports the feasibility of the electrical energy generation from ambient low-frequency vibration using a piezoelectric material mounted on a bimorph cantilever beam actuator. A corresponding higher-order analytical model is developed using MATLAB in conjunction with finite element method under low-frequency with both damped and undamped conditions. An alternate model is also developed to check the material and dimensional viability of both piezoelectric materials (mainly focussed to PVDF and PZT) and the base material. Also, Genetic Algorithm is implemented to find the optimum dimensions which can produce the higher values of voltage at low-frequency frequencies (≤ 100 Hz). The delamination constraints are employed to avoid inter-laminar stresses and to increase the fracture toughness. The delamination has been done using a Teflon sheet sandwiched in between base plates and the piezo material is stuck to the base plate using adhesives. The analytical model is tested for both homogenous and isotropic material characteristics of the base material and extended to investigate the effect of the different geometrical parameters (base plate dimensions, piezo layer dimensions and placement, delamination thickness and placement, excitation frequency) on the model responses of the bimorph cantilever beam. It has been observed that when the base material characteristics are homogenous, the efficiency of the model remains higher when compared to the condition when it is of isotropic material. The necessary convergence behaviour of the current numerical model has been established and checked for the accuracy by comparing with available published results. Finally, using the results obtained from the model, a prototype is fabricated for the experimental validation via a suitable circuit considering Glass fibre and Aluminium as the bimorph material.

• 전산구조공학
• /
• 제10권2호
• /
• pp.225-232
• /
• 1997

서로 다른 기지의 성질을 갖는 재료들을 혼합하여 만든 합성재료의 새로운 물성치는 일반적으로 실험으로 규명하고 있다. 혼합하는 재료들의 체적비에 따라 실험으로 측정한 합성재료의 탄성계수와 포와송비는 그 합성재료로 만들어지는 구조물의 역학적 거동을 예측하는 해석적 모델의 기본자료로 사용된다. 합성재료 탄성물성치의 수치적 예측은 합성재료에 대한 유한요소 모델로 해석한 정적변위와 균질.등방성으로 가정한 모델을 해석한 정적변위와의 차이를 최소화하는 구속적 비선형 최적화기법을 사용하여 수행하였다. 유한요소 모델은 체적비에 따라 혼합물질을 분배하기 용이하도록 제안하였으며 구속조건 및 하중조건은 일축인장에 의한 거동을 예측하도록 설정하였다. 본 논문에서는 고체입자를 섞어 만든 합성재료의 탄성물성치를 예제를 통하여 수치적으로 예측하고 그 결과를 실험결과 및 이론식들과 비교.검토하였다.

• Wind and Structures
• /
• 제15권1호
• /
• pp.17-26
• /
• 2012

Modeling swirling wakes is of considerable interest to wind farm designers. The present work is an attempt to develop a computational tool to understand free, far-wake development behind a single rotating wind turbine. Besides the standard momentum and continuity equations from the boundary layer theory in two dimensions, an additional equation for the conservation of angular momentum is introduced to study axisymmetric swirl effects on wake growth. Turbulence is simulated with two options: the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model and the Reynolds Stress transport model. A finite volume method is used to discretize the governing equations for mean flow and turbulence quantities. A marching algorithm of expanding grids is employed to enclose the growing far-wake and to solve the equations implicitly at every axial step. Axisymmetric far-wakes with/without swirl are studied at different Reynolds numbers and swirl numbers. Wake characteristics such as wake width, half radius, velocity profiles and pressure profiles are computed. Compared with the results obtained under similar flow conditions using the computational software, FLUENT, this far-wake model shows simplicity with acceptable accuracy, covering large wake regions in far-wake study.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제40권5호
• /
• pp.637-654
• /
• 2011

The present paper studies the variation of the natural frequencies and mode shapes of rectangular plates carrying a three degree-of-freedom spring-mass system (subsystem), when the subsystem changes (stiffness, mass, moment of inertia, location). An analytical approach based on Lagrange multipliers as well as a finite element formulation are employed and compared. Numerically reliable results are presented for the first time, illustrating the convenience of using the present analytical method which requires only the solution of a linear eigenvalue problem. Results obtained through the variation of the mass, stiffness and moment of inertia of the 3-DOF system can be understood under the effective mass concept or Rayleigh's statement. The analysis of frequency values of the whole system, when the 3-DOF system approaches or moves away from the center, shows that the variations depend on each particular mode of vibration. When the 3-DOF system is placed in the center of the plate, "new" modes are found to be a combination of the subsystem's modes (two rotations, traslation) and the bare plate's modes that possess the same symmetry. This situation no longer exists as the 3-DOF system moves away from the center of the plate, since different bare plate's modes enable distinct motions of the 3-DOF system contributing differently to the "new' modes as its location is modified. Also the natural frequencies of the compound system are nearly uncoupled have been calculated by means of a first order eigenvalue perturbation analysis.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제23권2호
• /
• pp.169-173
• /
• 2010

Because of power consumption increase, global warming, and limitation of installation, not only high reliability and interruption capability but also compact and light power apparatuses are needed. In this paper, E field calculation and experiment were processed to identify the influence of the shape of end shield and gap distance. It is expected that the results of FEM simulation and experiments could be the basic data to develop VI. the results of FEM simulation and experiments are as following. Firstly, maximum E fields were compared by means of finite element method as a function of the shape of end shield. 3 types of models were used to analyze maximum E field of each model and the influence of shape of shield could be identified. As a result, proposed L type shield could reduce the maximum E field by 20%. Secondly, the influence of the gap distance between end shields on E field was analyzed. As the gap distance become short the gap distance between inner walls of ceramic also become short. And the maximum E field concentrated on inner wall of ceramic finally increased. Thirdly, the experiment was conducted by fabricating each prototype. As a result, no creepage occurred in shieldless model. In other words, creepage occurred in the shield-installed models. And creepage inception voltages were different from each other because of the difference of maximum E field. Fourthly, The equation that shows relation between calculated E field and measured creepage inception voltage was proposed as a result of FEM analysis and experiment. It is concluded that when designing VI this equation could be important data to reduce time and cost by identifying indirectly the optimal gap distance and the shape of shield required to prevent creepage.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.159-164
• /
• 2008

본 연구에서는 경상남도 양산시를 통과하여 흐르는 양산천 유역에서의 홍수범람을 3차원 공간정보를 이용하여 모의하였다. Saint-Venant 방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 지배방정식의 선형항은 풍상차분기법을 이용하여 해석하였고 비선형항을 해석하기 위해서 Leap-frog 기법을 사용하였다. 홍수빈도에 따른 수치모의 결과는 3차원으로 가시화 되어 웹(web)상에서 제공되며 결과를 3차원적으로 가시화를 시킴으로서 2차원 도면상에 표시하여 제공하는 수치모의결과보다 대상 행정기관의 업무능률 향상과 대민서비스의 질을 향상시킬 수 있을 것이다. 본 연구를 통해 얻어진 수치모의 결과는 GIS를 이용한 3차원 홍수지도 작성에 사용될 수 있으며, 각 지방자치단체에 제공하므로서 홍수로 인한 피해를 감소시키는데 효율적일 것이다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.626-633
• /
• 2019

연구목적 : 동일한 단면 2차 모멘트를 갖는 곡선 거더의 형상 변화에 따른 곡선 교량의 확률론적 안전성 평가인 지진 취약도 평가를 수행하고자 한다. 연구방법 : I, T, Box Shape 단면을 갖는 곡선 교량을 유한 요소 모델로 구축하였으며 경주 및 포항지진을 포함하여 24개의 입력지진을 적용하여 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구결과 : 거더의 응력에 대한 지진 취약도의 경우 T-Shpae 거더에서 가장 큰 파괴확률이 나타났으며 수평변위에 대한 지진 취약도의 경우 3개의 곡선 교량에서 비슷하게 발생하는 것으로 나타났다. 결론 : 3개의 곡선 교량에 대한 지진 취약도 분석을 수행하였으며 비틀림 저항이 가장 큰 Box-Shape 거더의 파괴확률이 가장 낮은 것으로 나타났다. 추후 연구에서는 추가적인 매개변수를 고려하여 지진 취약도 평가를 수행하고자한다.

• 한국정보처리학회논문지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.261-274
• /
• 1999

최근에 자동화된 업무처리 시스템으로써, 워크플로우 시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 기존 연구에서는 태스크 자체에 시간적 특성을 고려하지 않고 태스크의 상태 변이 특성만을 고려하였다. 본 연구는 태스크의 최소 처리시간과 마감시간을 고려함으로써, 시간 제약을 포함한 워크플로우 모델링 및 검증방안을 제안한다. 이를 위해 첫째, 마감시간을 위배하지 않는 태스크의 철회에 대해 대안 태스크를 결정할 수 있는 우선 순위 함수를 제안한다. 우선 순위 함수는 대안 태스크에 대한 시간요소, 의미적 호환 수준을 고려함으로써, 가장 적절한 대안 태스크를 결정한다. 둘째, 기존 연구에서는 순차 및 병행 종속성만을 고려하였으나, 본 연구에서는 태스크간 종속성을 순차 종속성이외에 다양한 병행 종속성인 동시 수행 종속성, 동시시작 종속성, 동시종료 종속성, 간섭된 종속성, 그리고 중첩된 종속성으로 구분하여 제안한다. 셋째, 기술된 워크플로우에 존재할 수 있는 논리적 모순을 발견하기 위해 그래프를 이용한 검증기법을 제안한다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제23권3호
• /
• pp.1-1
• /
• 1987

이상으로부터 다음의 결론을 얻는다. 조파저항 이론의 전개에서 Michell 적분보다 더욱 정밀한 Neumann-Kelvin 문제가 복잡한 kernel 함수 때문에 많은 시간과 노력이 필요하지만, 원점 부근에서 Kelvin 소오스의 점근거동을 조사하여 세장체 근사를 행함으로 N-K 문제의 kernel 함수에 대한 근사와 동등하게 처리될 수 있었다. 조파저항의 계산 결과가 Michell 적분과 비슷한 경향을 보이나, 실험치와의 정확한 비교를 할 수 없었다. 그러나 세장선 이론을 적용함으로써 훨씬 복잡하고 지루한 작업을 들 수 있었다. 전진 속도를 갖는 경우에는 수정된 Green정리를 이용하면 될 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제11권5호
• /
• pp.99-106
• /
• 2007

본 연구에서는 건설비용, 노무비 절감, 공기단축 등의 요구에 대응하기 위해, 일체형 및 분절형 PSC 거더의 구조적인 거동을 평가하는데 연구목적을 두었다. 본 논문에서는 동일한 단면을 갖는 총 3개의 실험체를 제작하였으며, 접합부와 긴장재의 양을 주요변수로 하여 모멘트-처짐 거동을 비교 분석하였다. 첫 번째 거더는 거더를 일체로 제작하여 세 개의 강연선을 배치하였고 두 번째 거더는 5개의 분절된 세그먼트로 제작하여 세 개의 강연선을 이용하여 각각의 세그먼트를 접합하였다. 그리고 세 번째 거더는 두 번째 거더와 같이 분절된 거더로써 추가 강연선을 배치하였다. 수행된 실험의 결과를 분석함으로써 일체형 거더와 분절형 거더의 거동 차이를 알 수 있었으며, 수행된 2차원 비선형유한요소해석은 실험결과와 비교하여 모멘트-처짐 곡선을 비교적 잘 예측하였다.