• Smart Structures and Systems
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• 제17권5호
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• pp.691-708
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• 2016

Recently, number of smart material are investigated and widely used in civil construction and other industries. Present study investigates the application of smart semi-active piezoelectric friction damper (PFD) made with piezoelectric material for the seismic control of the horizontally curved bridge isolated with lead rubber bearing (LRB). The main aim of the study is to investigate the effectiveness of hybrid system and to find out the optimum parameters of PFD for seismic control of the curved bridge. The selected curved bridge is a continuous three-span concrete box girder supported on pier and rigid abutment. The PFD is located between the deck and abutments or piers in chord and radial directions. The bridge is excited with four different earthquake ground motions with all three components (i.e. two horizontal and a vertical) having different characteristics. It is observed that the use of semi-active PFD with LRB is quite effective in controlling the response of the curved bridge as compared with passive system. The incorporation of the smart damper requiring small amount of energy in addition with an isolation system can be used for effective control the curved bridge against the dynamic loading.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.531-536
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• 2004

In-arm type hydropeumatic suspension unit(ISU) is an equipment of armed tracked vehicle to absorb impact load and vibration from the irregular ground. During the operation of ISU, main piston moves forward and backward and oil flowing through damper transmits the external impact load to floating piston. Heat is generated in ISU by the oil pressure drop through the damper orifice and the friction between cylinder wall and two pistons. On the other hand, internal heat dissipatis outside via heat convection. Occurrence of high temperature can deteriorate durability of major components and basic function of ISU. And, it can cause fatal problem in the ISU life time and the sealing performance of piston rings. As well, the spring constant change of nitrogen gas that is caused by the temperature rise exerts the negative effect to the vehicle stability. Therefore, in this paper, we analyze the heat transfer analysis of the entire ISU unit, by finite element method, with the outside flow velocities 8m/s and 10m/s.

• Smart Structures and Systems
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• 제8권5호
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• pp.501-524
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• 2011

Recent studies have discovered that a conventional passive isolation system may suffer from an excessive isolator displacement when subjected to a near-fault earthquake that usually has a long-period velocity pulse waveform. Semi-active isolation using variable friction dampers (VFD), which requires a suitable control law, may provide a solution to this problem. To control the VFD in a semi-active isolation system more efficiently, this paper investigates experimentally the possible use of a control law whose control logic is similar to that of the anti-lock braking systems (ABS) widely used in the automobile industry. This ABS-type controller has the advantages of being simple and easily implemented, because it only requires the measurement of the isolation-layer velocity and does not require system modeling for gain design. Most importantly, it does not interfere with the isolation period, which usually decides the isolation efficiency. In order to verify its feasibility and effectiveness, the ABS-type controller was implemented on a variable-friction isolation system whose slip force is regulated by an embedded piezoelectric actuator, and a seismic simulation test was conducted for this isolation system. The experimental results demonstrate that, as compared to a passive isolation system with various levels of added damping, the semi-active isolation system using the ABS-type controller has the better overall performance when both the far-field and the near-fault earthquakes with different PGA levels are considered.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권6호
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• pp.21-30
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• 2005

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성구조물을 대상으로 층전단력 분포에 기초한 마찰감쇠기의 설계방법을 제시하였다. 먼저 마찰감쇠기의 슬립하중(slip-load)을 정규화하는 방법 별로 단자유도 시스템의 수치해석을 수행하고 비교하였다. 이를 통해 슬립하중과 가새 강성의 영향을 파악하였으며, 설치용 가새와 원구조물의 최적강성비를 찾았다. 다음으로는 다양한 고유주기와 층수를 갖는 구조물을 대상으로 수치해석을 통해 마찰감쇠기의 설치 층수와 위치의 결정방법 및 슬립하중의 분배 방법을 도출하였다. 이 과정에서 설치 층수가 포함된 성능지수를 사용하여 슬립하중의 총합으로부터 최적의 설치 층수를 도출하는 경험식을 제시하였다. 마지막으로 실제 지진하중을 사용한 수치해석을 통해 기존의 최적설계 방법과 비교하여 제안된 방법의 우수성을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.694-702
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• 2017

선하역사의 경우 차량-궤도에서 발생하는 하중 및 진동이 직접적으로 전달되는 구조적 한계로 인하여 발생하는 구조체 전달 형태의 진동과 소음레벨이 다른 역사형식 대비 월등히 높음으로 인하여 역사 내 상업 및 업무시설 이용객과 종사자들의 불편과 민원이 증가하고 있다. 선하역사에 발생하는 소음 진동을 저감하기 위한 대책중 하나로 알려진 플로팅 궤도의 경우 궤도 하부에 고무 마운트나 패드 요소를 적용한 장치가 주로 설치되어 댐퍼 역할을 한다. 이러한 장치의 경우, 열차 운행 시 발생하는 비선형 하중에 대하여 정확한 강성 및 감쇠비를 설계하기 어렵다는 단점이 있다. 본 연구에서는 플로팅 궤도에 적용 가능하며 정확한 강성 설계가 가능한 마찰 쐐기형 방진장치를 소개한다. 또한, 방진장치 강성 설계값과 시험값을 비교 분석하고 마찰 쐐기형 블록 배치에 따른 감쇠비를 열차 하중조건에 따라 도출하였다. 방진장치의 성능시험은 DIN45673-7 규정에 의거하여 진행하였으며 시험항목인 정적 및 동적하중 시험을 모두 포함한다. 성능시험 하중조건은 DIN 규정에 따라 열차 및 궤도 중량을 고려하여 적용하였으며 수직 하중 및 수평 하중에 대한 시험을 진행하여 방진장치 적용에 따른 궤도의 구조안전성을 확보한다. 더불어, 하중재하속도에 따른 마찰재의 마찰계수 변화 양상을 확인함으로서 다양한 하중재하속도 조건에 대한 마찰쐐기형 방진장치의 진동저감 성능을 확인한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.465-474
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• 2008

실시간 하이브리드 실험법(real-time hybrid testing method)은 구조물의 수치해석부와 실험부 부분구조를 운동방정식으로 통합하여 실시 간으로 동시에 계산과 실험을 수행하는 방법이다 본 연구는 실시간 하이브리드 실험법을 사용하여 수동 및 준능동 MR감쇠기가 설치된 건축구조물의 내진성능을 정량적으로 평가한다. 건물 모델은 실물 크기 5층 건물을 강제진동실험 결과를 통해 식별한 수치모델로 사용하였고, MR감쇠기는 실험적 부분구조르 UTM에 설치되었다. 본 연구에서 수행되는 실시간 하이브리드 실험은 사인파 및 지진파 가진을 통하여 얻은 결과와 전류에 따른 MR감쇠기의 제어력을 이용하여 얻은 Bouc-Wen모델을 사용하여 얻은 해석모델과 일치함으로 그 유효성을 입증하였다. 또한 예비연구로써 구조물의 응답을 최적으로 제어하기 위한 clipped-optimal 제어알고리즘과 modulated homogeneous friction 준능동 제어알고리즘을 MR감쇠기에 적용하였다. 각 전류별 Bouc-Wen모델을 곡선맞춤하여 각각의 Bouc-Wen모델 파라미터를 식별하였으며 그 결과를 준능동 제어알고리즘 수치해석에 적용하였다. 또한 실시간 하이브리드 실험법을 이용한 준능동 제어 실험결과와 해석결과를 비교하여 준능동 제어알고리즘의 성능을 평가함에 있어 실시간 하이브리드 실험이 합리적임을 보여준다.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권5호
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• pp.479-500
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• 2022

In this study, a new type of isolation bearing is proposed by combining S-shaped steel plate dampers (SSDs) with a spherical steel bearing, and the seismic control effect of a five-span standard high-speed railway bridge is investigated. The advantages of the proposed S-shaped steel damping friction bearing (SSDFB) are that it cannot only lengthen the structural periods, dissipate the seismic energy, but also prevent bridge unseating due to the restraint effectiveness of SSDs in the large relative displacements between the girders and piers. This study first presents a detailed description and working principle of the SSDFB. Then, mechanical modeling of the SSDFB was derived to fundamentally define its cyclic behavior and obtain key mechanical parameters. The numerical model of the SSDFB's critical component SSD was verified by comparing it with the experimental results. After that, parameter studies of the dimensions and number of SSDs, the friction coefficient, and the gap length of the SSDFBs were conducted. Finally, the longitudinal seismic responses of the bridge with SSDFBs were compared with the bridge with spherical bearing and spherical bearing with strengthened shear keys. The results showed that the SSDFB can not only significantly mitigate the shear force responses and residual displacement in bridge substructures but also can effectively reduce girder displacement and prevent bridge unseating, at a cost of inelastic deformation of the SSDs, which is easy to replace. In conclusion, the SSDFB is expected to be a cost-effective option with both multi-stage energy dissipation and restraint capacity, making it particularly suitable for seismic isolation application to high-speed railway bridges.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1242-1247
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• 2011

This study investigates vertical vibration control method for railway structure by using vertical vibration control device. The device consists of high stiffness polyurethane spring and friction damper recognized by National Center for Earthquake Engineering Research of USA for durability. To confirm the capacity of vertical vibration control, at first, behavior equation is established by considering correlation among the components. Then, hysteresis curve is drawed from behavior equation. By considering both dynamic behaviors and material nonlinearities, more reasonable behavior of the device can be simulated. After that, the Validity of the vibration control trend is proved by FEM(Finite Element Method).

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.458-461
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• 2009

본 논문에서는 2개의 구조물이 마찰댐퍼로 연결된 연결제진구조물에 대한 지진응답해석을 실시하였다. 연결제진구조물의 지진시의 제진효과를 파악하기 위하여 마찰댐퍼의 복원력특성을 완전탄소성형으로 설정하고 두 구조물의 고유주기 및 연결강성의 변화에 따른 각 지진파별 시간이력지진응답해석을 실시하였다. 또한, 응답해석결과를 바탕으로 마찰댐퍼의 특성지표(연결강성배율 $\alpha$, 항복내력비 $\beta$)를 결정하는 제진성능곡선을 제안하였다. 제진성능곡선을 통한 마찰댐퍼의 특성지표에 근거하여 연결제진구조물에 마찰댐퍼를 효율적으로 사용할 수 있는 최적의 마찰댐퍼량을 결정 할 수 있는 자료를 제시하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.234-240
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• 2011

This study deals with progressive collapse of a structure retrofitted with MR dampers. In order to assess their effect of mitigation which prevents progressive collapse, control force ratio is defined by friction force of MR dampers divided by external force. First, simple model of a structure with MR dampers is suggested. Using the model, exact solution with the control force ratio is obtained. When and where the system is stopped is predicted by the derived solution. Through the dissipated energy by MR dampers during collapse event, equivalent damping ratio is derived. Finally, comparison of exact and equivalent solutions is presented.