모우드 중첩법은 구조 동역학 문제의 선형 거동해를 위해서 가장 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 모우드 중첩법의 큰 장점은 보통 저차 모우드의 작은 수 만으로 구조물의 거동해석이 충분하다는 것이다. 그러나 많은 수의 자유도를 갖는 거대 구조물에서는 수렴속도가 느리고, 정확한 모우드 중첩법이 되기 위해서는 많은 수의 모우드 수가 필요하게 된다. 모우드 중첩법의 부정확성은 사용되는 모우드 수의 절삭에 의해서 발생된다. 이러한 단점들은 모우드 가속도법에 의해서 극복될 수 있다. 조화하중을 받는 단순보에 대하여 예제해석을 수행하였으며, 두 방법에 의해서 절점 변위들의 수렴성을 비교하였다. 비교적 낮은 주파수를 갖는 하중에 대하여 모우드 가속도법은 저차 모우드 1개만으로도 좋은 결과를 얻을 수 있었으며, 이 방법은 수치해석에 있어서 더 경제적이며 또한 정확한 해가 된다.
The modal analysis based on deformations is the method to drived dynamic responsed from superposition of natural frequency and mode shape. In order to free vibration analysis of the structures, Aluminum-made model is used in experiment. The dynamic characteristic of the structures are determined from acceleration measurements using impulse hammer. Experimenrt input and output signal are derive from impact hammer and the one accerometer. This paper present three methods for calculating the natural frequencies and mode shapes of the structure with theory value and finite element analysis, experiment. The results were good approximated about natural frequency and mode shape.
본 논문에서는 매트형 거대 부유식 구조물의 동적 응답을 모드중첩법을 이용하여 시간영역에서 해석하였다. 동유체력의 시간기억함수는 고차경계요소법으로 계산한 동유체감쇠력을 푸리에변환하여 구하였으며, 구조물의 동적 응답은 해석적으로 유도한 고유 모드를 시간적분하여 산정하였다. 해석법을 검증하기 위하여 집중하중이 순간적으로 제거되는 경우, 집중하중이 충격적으로 가해지는 경우, 그리고 집중하중이 등속으로 일정거리를 움직인 경우 등 3가지에 대하여 계산을 수행하였다. 이렇게 얻은 수치결과는 3가지 경우 모두 모형에 대한 실험치와 잘 일치하였다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제8권2호
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pp.117-126
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2016
In this paper, a numerical procedure for the natural vibration analysis of plates with openings and carlings based on the assumed mode method is extended to assess their forced response. Firstly, natural response of plates with openings and carlings is calculated from the eigenvalue equation derived by using Lagrange's equation of motion. Secondly, the mode superposition method is applied to determine frequency response. Mindlin theory is adopted for plate modelling and the effect of openings is taken into account by subtracting their potential and kinetic energies from the corresponding plate energies. Natural and frequency response of plates with openings and carlings subjected to point excitation force and enforced acceleration at boundaries, respectively, is analysed by using developed in-house code. For the validation of the developed method and the code, extensive numerical results, related to plates with different opening shape, carlings and boundary conditions, are compared with numerical data from the relevant literature and with finite element solutions obtained by general finite element tool.
The mode superposition method(MSM) for the forced transverse vibration analysis of structures subject to Timoshenko beam analogy, which had originally been developed by Ormondroyd and McGoldrick, is reviewed to formulate it in more general form taking account of rotary inertia, dampings in separate terms of internal and external ones, and simultaneous action of exciting forces and moments. To investigate some general features of the method in practical utilizations, resonant maximum amplitudes of 4 high speed ships under concentrated sinusoidal excitation at the stern are calculated by both MSM and the finite difference method(FDM). For the FDM the hulls are discretized into 40 equal segments, and in utilization of MSM contributions of the first six modes are summed up to obtain responses up to the six-nodes resonant mode. The numerical results show that MSM gives slightly higher values, $4{\sim}10%$, than those by FDM. Since there is always uncertainty in the damping estimation of actual systems, influences of the damping magnitude on resonant amplitudes and a practical method to estimate modal damping coefficients are discussed.
본 연구는 변위를 추정하기 위한 가속도 시간 적분 방법의 단점을 완화하기 위해 구조물의 가속도와 모드 형상을 이용한 보 구조물 변위 추정 기법을 제안하였다. 기존의 가속도 시간 적분 방법은 구조물의 초기 조건을 알기 어렵고 잡음에 의한 오차가 누적되기 쉽다는 문제가 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 모드 중첩법에 기반을 두는 변위 추정기법을 도출하였고 기법의 타당성을 검증하기 위해 2가지의 외팔보 진동 실험을 수행하였다. 실험으로부터 측정된 가속도 데이터와 외팔보의 모드 형상을 이용하여 보 구조물 정적 변위와 동적 변위를 추정하였고 레이저 변위 센서를 이용하여 직접 측정된 변위와 비교하였다. 이를 통해 제안된 보 구조물 변위 추정 기법의 타당성 및 유용성을 검증하였으며 추정한 변위와 직접 측정한 변위가 잘 일치함을 확인하였다.
소프트웨어 시스템이 복잡해지면 고장의 원인이 하나의 강도함수에 의해서만 일어나지 않고 여러 원인이 중첩되어 발생할 수 있다. 이러한 복잡한 시스템에 의한 우도함수의 계산상의 어려움 때문에 반복표본을 이용하는 깁스 샘플링 기법이 고려되었다. 관찰된 고장시점은 중첩모형으로 표현이 가능한 잠재(latent)변수들을 이용하여 깁스 알고리즘을 적용하였다. 단순모형과 중첩모형의 비교를 위해 사후베이즈 요인과 상대오차의 합을 이용하여 모형선택을 시도하였다. 수치적인 예에서 GOS 속성을 가진 Goel-Okumoto 모형과 Weibull 모형을 선택하고 NHPP의 자료는 Lewis와 Shedler[25]에 의해 제시된 Thining 알고리즘을 이용하여 발생된 자료를 이용하고 사전분포는 상대적으로 확산분포(diffuse priors)를 이용한 모수추정과 사후베이즈요인과 상대오차를 이용한 모형선택을 한 결과 단순모형들 보다 중첩모형이 좋은 형으로 간주할 수 있음을 보여 주었다.
Acoustic radiation efficiency is a crucial factor to estimate Underwater Radiated Noise (URN) of ships accurately. This paper describes a numerical method to analyse acoustic radiation efficiency of one side-wetted rectangular Mindlin plate with simply supported boundaries excited by a harmonic point force. Transverse displacements of plate and acoustic radiation pressures are evaluated by the mode superposition method. The acoustic radiation efficiencies analyzed by both Mindlin and thin plate theories show little differences at monopole and corner modes of low frequency regions but relatively large differences at edge and critical modes of high frequency regions. Especially, the critical frequency with the highest acoustic radiation efficiency evaluated by the Mindlin plate theory is higher than that of thin plate theory. In addition, the acoustic loading effect of fluid also increases bending wave-number of plate and its critical frequency. Finally, the acoustic radiation characteristics of plates with different aspect ratios and thicknesses through numerical analyses are investigated and discussed.
This paper investigates the dynamics of a HDD spindle system due to the change of FDBs. Flying height of the HDD spindle system is determined through the static analysis of the FDBs, and the stiffness and damping coefficients are calculated through the dynamic analysis of the FDBs. Free vibration characteristics and shock response of the HDD spindle system are analyzed by using the finite element method and the mode superposition method. Experimental modal test is also performed to verify the accuracy of the proposed method. This research shows that the stiffness coefficients of journal heating mostly affect the rocking frequencies because their magnitude are within the range of the stiffness of supporting structure. It also shows that the damping coefficients of thrust bearing mostly affect the axial frequency because the stiffness of thrust bearing is much smaller that that of supporting structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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