• 전력전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.86-93
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• 2018

In this work, control methods and operating modes are proposed to manage standalone microgrid. A standalone microgrid generally consists of two sources, namely, battery energy storage system (BESS) and diesel generator (DG). BESS is the main source that supplies active and reactive power regardless of load conditions, whereas DG functions as an auxiliary power source. BESS operates in a constant voltage constant frequency (CVCF) control, which includes proportional-integral + resonant controller in a parallel structure. In CVCF control, the concept of fundamental positive and negative transformation is utilized to generate a three-phase sinusoidal voltage under imbalanced load condition. Operation modes of a standalone microgrid are divided into three modes, namely, normal, charge, and manual modes. To verify the standalone microgrid along with the proposed control methods, a demonstration site is constructed, which contains 115 kWh lead-acid battery bank, 50 kVA three-phase DC - AC inverter, and 50 kVA DG and controllable loads. In the CVCF control, the total harmonic distortion of output voltage is improved to 1.1% under imbalanced load. This work verifies that the standalone microgrid provides high-quality voltage, and three operation modes are performed from the experimental results.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.594-601
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• 2011

본 논문은 상용의 전원 전압이 불평형 및 왜곡을 갖는 경우, 전원전압 불평형 및 왜곡 보상기능을 갖는 전류제어기를 제안한다. 일반적으로 3상 전원 시스템은 공통 입력 단자 (Point of Common Coupling)에 단상 부하 및 비선형 부하가 3상 부하와 같이 연결될 수 있어, 종종 불평형과 왜곡이 발생한다. 이런 조건하에서 3상 PWM 정류기를 일반적인 전류 제어기로 제어 할 경우, 3상 PWM 정류기 입력 전류가 불평형 및 왜곡을 갖는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 간단한 모델 기반 적응 제어 시스템(Model Reference Adaptive System)기법을 이용하여 3상 입력 전압의 불평형 및 왜곡을 관측하고 전향 보상하는 전류 제어기를 제안하며, 모의해석과 실험을 통하여 그 효용성을 입증한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.199-210
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• 2022

This study build finite element analysis (FEA) models describing the bending events of coiled tubing (CT) at the wellhead and trips into the hole, accurately provide the state of stress and strain while the CT is in service. The bending moment and axial force history curves are used as loads and boundary conditions in the diametrical growth models to ensure consistency with the actual working conditions in field operations. The simulation diametrical growth results in this study are more accurate and reasonable. Analysis the factors influencing fatigue and diametrical growth shows that the internal pressure has a first-order influence on fatigue, followed by the radius of the guide arch, reel and the CT diameter. As the number of trip cycles increase, fatigue damage, residual stress and strain cumulatively increase, until CT failure occurs. Significant residual stresses remain in the CT cross-section, and the CT exhibits a residual curvature, the initial residual bending configuration of CT under wellbore constraints, after running into the hole, is sinusoidal. The residual stresses and residual bending configuration significantly decrease the buckling load, making the buckling and buckling release of CT in the downhole an elastic-plastic process, exacerbating the helical lockup. The conclusions drawn in this study will improve CT models and contribute to the operational and economic success of CT services.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권1호
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• pp.1-16
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• 2023

The free vibration of temperature-dependent functionally graded plates (FGPs) resting on a viscoelastic foundation is investigated in this paper using a newly developed simple first-order shear deformation theory (FSDT). Unlike other first order shear deformation (FSDT) theories, the proposed model contains only four variables' unknowns in which the transverse shear stress and strain follow a parabolic distribution along the plates' thickness, and they vanish at the top and bottom surfaces of the plate by considering a new shape function. For this reason, the present theory requires no shear correction factor. Linear steady-state thermal loads and power-law material properties are supposed to be graded across the plate's thickness. Uniform, linear, non-linear, and sinusoidal thermal rises are applied at the two surfaces for simply supported FGP. Hamilton's principle and Navier's approach are utilized to develop motion equations and analytical solutions. The developed theory shows progress in predicting the frequencies of temperature-dependent FGP. Numerical research is conducted to explain the effect of the power law index, temperature fields, and damping coefficient on the dynamic behavior of temperature-dependent FGPs. It can be concluded that the equation and transformation of the proposed model are as simple as the FSDT.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권5호
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• pp.551-568
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• 2023

In this research, a new two-dimensional (2D) and quasi three-dimensional (quasi-3D) higher order shear deformation theory is devised to address the bending problem of functionally graded plates resting on an elastic foundation. The displacement field of the suggested theories takes into account a parabolic transverse shear deformation shape function and satisfies shear stress free boundary conditions on the plate surfaces. It is expressed as a combination of trigonometric and exponential shear shape functions. The Pasternak mathematical model is considered for the elastic foundation. The material properties vary constantly across the FG plate thickness using different distributions as power-law, exponential and Mori-Tanaka model. By using the virtual works principle and Navier's technique, the governing equations of FG plates exposed to sinusoidal and evenly distributed loads are developed. The effects of material composition, geometrical parameters, stretching effect and foundation parameters on deflection, axial displacements and stresses are discussed in detail in this work. The obtained results are compared with those reported in earlier works to show the precision and simplicity of the current formulations. A very good agreement is found between the predicted results and the available solutions of other higher order theories. Future mechanical analyses of three-dimensionally FG plate structures can use the study's findings as benchmarks.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2A호
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• pp.155-162
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• 2009

이 논문은 정다각형 중실단면을 갖는 최강보에 관한 연구이다. 이 연구에서 보의 체적은 항상 일정하다. 이러한 보에 집중하중과 만재 사다리꼴 분포하중이 작용하는 경우에 탄성곡선의 미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 정적 거동을 산정하였다. 미분방정식은 Runge-Kutta법을 이용하여 수치적분을 하였고 미지수인 보의 초기치는 shooting method를 이용하여 산정하였다. 수치해석 예에서는 단순보를 채택하였고, 단면깊이의 형상함수로는 선형, 포물선형 및 정현형의 함수를 채택하였다. 이 연구에서 얻은 수치해석의 결과로부터 보의 정적 최대거동값이 최소가 되는 단면형상 즉 최강단면비를 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3A호
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• pp.251-258
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• 2009

이 논문은 정다각형 중실 단면을 갖는 최강보에 관한 연구이다. 이 연구에서 보의 체적은 항상 일정하다. 이러한 보에 집중하중과 만재 사다리꼴 분포하중이 작용하는 경우에 탄성곡선의 미분방정식을 유도하고 이를 중적분법을 이용하여 풀어 정적 거동을 산정하였다. 미분방정식의 정적분은 Simpson 공식을 이용하였다. 수치해석 예에서는 고정-고정 보 및 고정-회전보를 채택하였고, 단면깊이의 형상함수로는 선형, 포물선형 및 정현형의 함수를 채택하였다. 이 연구에서 얻은 수치해석의 결과로부터 보의 정적 최대거동값이 최소가 되는 단면형상 즉 최강단면비를 산정하였다.

• Advances in nano research
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• 제16권3호
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• pp.289-301
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• 2024

In this work, an analytical model employing a new higher-order shear deformation beam theory is utilized to investigate the bending behavior of axially randomly oriented functionally graded carbon nanotubes reinforced composite nanobeams. A modified continuum nonlocal strain gradient theory is employed to incorporate both microstructural effects and geometric nano-scale length scales. The extended rule of mixture, along with molecular dynamics simulations, is used to assess the equivalent mechanical properties of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) beams. Carbon nanotube reinforcements are randomly distributed axially along the length of the beam. The equilibrium equations, accompanied by nonclassical boundary conditions, are formulated, and Navier's procedure is used to solve the resulting differential equation, yielding the response of the nanobeam under various mechanical loadings, including uniform, linear, and sinusoidal loads. Numerical analysis is conducted to examine the influence of inhomogeneity parameters, geometric parameters, types of loading, as well as nonlocal and length scale parameters on the deflections and stresses of axially functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (AFG CNTRC) nanobeams. The results indicate that, in contrast to the nonlocal parameter, the beam stiffness is increased by both the CNTs volume fraction and the length-scale parameter. The presented model is applicable for designing and analyzing microelectromechanical systems (MEMS) and nanoelectromechanical systems (NEMS) constructed from carbon nanotubes reinforced composite nanobeams.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.759-769
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• 2013

기동중인 헬리콥터는 공기역학적인 현상에 의하여 발생하는 불규칙 진동과 회전날개의 작동으로 인한 정현파 진동이 합성되어 발생하는 진동, 작업 및 착륙 시 발생하는 충격, 그리고 갑작스런 기동 시 발생하는 가속도와 같은 동적 하중에 노출 된다. 이때 발생하는 진동과 같은 동적 하중은 기체내부로 전달되어 헬리콥터운용에 필요한 전자장비를 가진 한다. 과거에 이러한 현상을 최소화하기 위하여 진동크기 감쇠시키기 위한 완충기를 전자장비의 장착대에 적용하여 왔다. 그러나 헬리콥터의 경우, 저주파에서 정현파 가진이 발생하므로 완충기 적용은 오히려 장착 플레이트 및 전자장비 부품의 파손을 발생시킬 수 있다. 이 연구에서는 완충기를 제거한 장착대를 동적 하중에 강건하며 전자장비에 전달되는 진동크기를 최소화 하도록 설계하였다. 완충기를 제거한 장착 대를 적용 시, 무게와 부피를 획기적으로 줄일 수 있으며 전자장비를 기체에 체결하는 나사 수가 적어짐에 따라 체결작업에 필요한 시간이 감소되는 장점을 갖는다. 최적화 해석에 적용되는 동적 하중을 선정하기 위하여 진동, 충격, 가속도하중을 비교 분석하여 가장 결정적인 동적 하중인 진동에 의한 하중을 선정하였다. 전체모델 유한요소 해석을 통하여 전자장비의 동적 거동을 분석하고 최적화 해석에 필요한 단순화 모델을 구축하였으며, 모달 테스트를 통해서 동특성을 검증하였다. 위상 최적화를 적용하여 강성대비 체적비가 큰 장착대의 형상을 도출한 후 고유진동수, 응력을 제약조건으로 무게가 최소화 되도록 하는 파라미터 최적화를 수행하여 장착대의 최종 형상 및 치수를 결정하였다. 개선모델은 체적 및 질량이 약 13 % 감소하였으며 사용시간은 규격대비 9.2배 증가하였다. 마지막으로 최적화된 장착대를 운용중인 실제 장비에 적용하여 진동환경에 대한 안정성을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.567-578
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• 2018

본 연구는 기존에 동적하중에 의한 군말뚝의 응력감소효과를 알아보기 위하여 동적 p-y곡선을 수립하고, 이를 통하여 동적 p-승수를 산정하고자 하였다. 이를 위하여 건조 사질토 지반에서 $2{\times}2$ 군말뚝, 단말뚝 및 $5{\times}5$ 군말뚝, 단말뚝에 대해 말뚝-지반시스템 하부에 정현파를 입력, 동적 수치해석을 수행하였다. 이때 군말뚝의 경우, 말뚝의 중심간격을 말뚝 지름의 2.5배, 5.0배로 변화시켜 해석을 실시하였다. 동적 수치해석결과에 따라 단말뚝과 군말뚝의 동적 p-y 곡선을 작성 및 비교를 하여, 말뚝 중심 간격 및 군말뚝 말뚝의 열위치에 따른 말뚝의 동적 군말뚝 효과를 분석하였다. 해석 결과 동적 p-승수 값은 좌표원점을 기준으로 대칭성을 보였으며, 그 값은 $5{\times}5$ 군말뚝(말뚝간격=2.5D), 단말뚝의 경우 군말뚝의 말뚝번호 3, 말뚝번호 23에서 0.26 ~ 0.30, 말뚝번호 13에서 0.14, 말뚝번호 8, 말뚝번호 18에서 0.07 ~ 0.14로 나타났다. 이 값들은 특히 하중조건이 달라서 정적 p-승수와 차이를 보였으며, 향후 다양한 종류의 입력 동하중을 통한 동적 p-승수($P_{dm}$) 산정을 통해 토목기초 구조물의 군말뚝-지반 시스템의 동적설계나 해석에 이용하는 것이 바람직하다고 판단된다.