• Advances in nano research
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• 제13권4호
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• pp.369-378
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• 2022

Dynamic study of concrete plates under impact load is presented in this article. The main objective of this work is presenting a mathematical model for the concrete plates under the impact load. The concrete plate is reinforced by carbon nanoparticles which the effective material proprieties are obtained by mixture's rule. Impacts are assumed to occur normally over the top layer of the plate and the interaction between the impactor and the structure is simulated using a new equivalent three-degree-of-freedom (TDOF) spring-mass-damper (SMD) model. The structure is assumed viscoelastic based on Kelvin-Voigt model. Based on the classical plate theory (CPT), energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Applying DQM, the dynamic deflection and contact force of the structure are calculated numerically so that the effects of mass, velocity and height of the impactor, volume percent of nanoparticles, structural damping and geometrical parameters of structure are shown on the dynamic deflection and contact force. Results show that considering structural damping leads to lower dynamic deflection and contact force. In addition, increasing the volume percent of nanoparticles yields to decreases in the deflection.

• Composites Research
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• 제12권2호
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• pp.1-9
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• 1999

외부 회로가 연결된 압전 재료는 외부 회로의 영향으로 진동수에 영향을 받는 강성(stiffness)과 손실 계수(loss factor)를 가지게 된다. 일반적으로 외부 회로는 두 종류로 구별이 된다. 저항만으로 구성된 경우와 저항과 인덕터(inductor)로 구성된 경우이다. 저항만으로 구성된 경우를 RES(resistive shunting)라 하는데, 이 경우는 압전 재료의 물성이 점탄성 물질과 비슷하게 진동수에 영향을 받는다. 그러나 점탄성 물질에 비해서 더 큰 강성을 지니고, 온도에 영향을 덜 받는다. 저항과 인덕터로 구성된 경우를 RSP(resonant circuit shunting)라 하는데, PMD(proof mass damper)와 비슷한 방법으로 구조물의 공진을 최적으로 조절할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 외부 회로와 연결된 압전 재료를 이용하여 복합재 보의 진동을 수동적으로 제어하는 실험을 수행하여 그 결과를 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권6호
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• pp.745-756
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• 2022

This study aims to determine the cause of the load resistance loss in storage racks that can be attributed to external forces such as earthquakes and to improve safety by developing reinforcement systems that can prevent load resistance loss. To this end, a static cyclic loading test was performed on pallet racks commonly used in logistics warehouses. The test results indicated that a pallet rack exposed to an external force loses more than 50% of its load resistance owing to the damage caused to column-beam joints. Three reinforcement systems were developed for preventing load resistance loss in storage racks exposed to an external force and for performing differentiated target functions: column reinforcement device, seismic damper, and viscoelastic damper. Shake table testing was performed to evaluate the earthquake response and verify the performance of these reinforcement systems. The results confirmed that, the maximum displacement, which causes the loss of load resistance and the permanent deformation of racks under external force, is reduced using the developed reinforcement devices. Thus, the appropriate selection of the developed reinforcement devices by users can help secure the safety of the storage racks.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.79-93
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• 1998

철근콘크리트부재가 갖는 균열의 발생, 항복 및 파괴 등의 단계별 역학적 거동의 특성을 정확히 예측하고 모사할 수 있는 해석기법의 개발을 목적으로 하였다. 이를 위해서 균열발생후의 철근과 콘크리트의 부착거동, 균열면에서의 골재의 맞물림 거동 및 철근항복후의 모델링 등에 의해서 반복하중을 받는 철근콘크리트 구조부재의 항복후 파괴거동을 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였다. 두께가 서로 다릉 부재간의 접합부에서는 단면강성이 급변하기 때문에 기초의 바닥으로부터 철근의 인발, 접합면의 미끄러짐 및 접합면의 관입 등의 국소적인 불연속 변형이 집중하게 된다. 이와 같은 국소적인 불연속 교각구조의 변형능력에 미치는 기여도는 일반적으로 무시할 수 없는 정도이므로, 불연속 변형을 고려하기 위한 접합요소(joint element)를 도입하였다. 또한 축방향철근 및 횡방향 구속철근의 유무 및 그 양 등에 따른 구속효과를 적절히 표현할 수 있는 해석모델을 개발하였다. 각각의 해석모델들을 조합한 유한요소 해석프로그램에 의한 결과를 다른 연구자들의 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.63-71
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• 2014

A single-inverted-pendulum model is presented to simulate and predict the passive response of human balance control. This simplified biomechanical model was comprised of a torsional spring and damper, and a lump mass. An estimation of frequency response function was conducted to parameterize the complexity. The frequency domain identification method is used to identify the parameters of the model. The equivalent viscoelastic parameters of standing body were obtained and there was good conformity between the simulation and experimental result.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권1호
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• pp.57-71
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• 2015

This study investigates the feasibility of retrofitting an existing building by connecting the existing building to a new building using connecting dampers. The new building is base-isolated and viscoelastic dampers are assigned as connecting dampers. Scaled models are tested under three different earthquake records using a shaking table. The existing building and the new building are 9 and 8 stories respectively. The existing building model shows more than 3% increase in damping ratio. The maximum dynamic responses and the root mean square responses of the existing building model to earthquakes are substantially reduced by at least 20% and 59% respectively. Further, numerical models are developed by conducting time-history analysis to predict the performance of the proposed seismic mitigation system. The predictions agree well with the test results. Numerical simulations are carried out to optimize the properties of connecting dampers and base isolators. It is demonstrated that more than 50% of the peak responses can be reduced by properly adjusting the properties of connecting dampers and base isolators.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.45-55
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• 2001

본 연구는 점탄성 감쇠기의 최적설계에 관한 연구로서 기존에 독립적으로 설계되던 점탄성 감쇠기와 설치용 가새 강성의 동시 최적설계 방법을 제시하였다. 이를 위해 직렬 연결된 점탄성 감쇠기와 가새를 상태방정식으로 모델링하였으며 최대응답계수를 이용해서 각층 최대 층간변위를 구속조건으로 하여 최적화 문제를 구성하였다. 구속조건에 대한 기울기 정보를 계산하는 과정에서 구조물의 동적거동에 관한 구속조건을 포함시켜서 문제를 재구성함으로써 변수를 줄일 수 있었다. 설계예제를 통해 현실적으로 충분한 가새 강성이 제공될 수 없는 경우에는 층간변위 구속조건을 만족시키기 위해서 가새 강성을 고려한 감쇠기 설계가 필요함을 확인할 수 있었다. 또한 가새 강성을 최적화 변수에 포함시킴으로써 불필요한 가새 강성을 줄일 수 있었으며 이를 보상하기 위한 감쇠기 물량의 상대적인 증가는 크지 않다는 것을 확인할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권1호
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• pp.21-31
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• 2018

In this work, the dynamic stability of carbon nanotubes (CNTs) reinforced composite pipes conveying pulsating fluid flow is investigated. The pipe is surrounded by viscoelastic medium containing spring, shear and damper coefficients. Due to the existence of CNTs, the pipe is subjected to a 2D magnetic field. The radial induced force by pulsating fluid is obtained by the Navier-Stokes equation. The equivalent characteristics of the nanocomposite structure are calculated using Mori-Tanaka model. Based on first order shear deformation theory (FSDT) or Mindlin theory, energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Using harmonic differential quadrature method (HDQM) in conjunction with the Bolotin's method, the dynamic instability region (DIR) of the system is calculated. The effects of different parameters such as volume fraction of CNTs, magnetic field, boundary conditions, fluid velocity and geometrical parameters of pipe are shown on the DIR of the structure. Results show that with increasing volume fraction of CNTs, the DIR shifts to the higher frequency. In addition, the DIR of the structure will be happened at lower excitation frequencies with increasing the fluid velocity.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권2호
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• pp.249-260
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• 2023

The uncertainties involved in structural performances are of importance when the optimum number and property of seismic retrofit devices are determined. This paper proposes a seismic retrofit design framework for asymmetric soft-first-story buildings, considering uncertainties in the soil condition and seismic retrofit device. The effect of the uncertain parameters on the structural performance is used to find a robust and optimal seismic retrofit solution. The framework finds a robust and optimal seismic retrofit solution by finding the optimal locations and mechanical properties of the seismic retrofit device for different realizations of the uncertain parameters. The structural performance for each realization is computed to evaluate the effect of the uncertainty parameters on the seismic performance. The framework utilizes parallel processing to decrease the computationally intensive nonlinear dynamic analysis time. The framework returns a robust design solution that satisfies the given limit state for every realization of the uncertain parameters. The proposed framework is applied to the seismic retrofit design of a five-story asymmetric soft-first-story case study structure retrofitted with a viscoelastic damper. Robust optimal parameters for retrofitting a structure to satisfy the limit state for the different realizations of the uncertain parameter are found using the proposed framework. According to the performance evaluation results of the retrofitted structure, the developed framework is proved effective in the seismic retrofit of the asymmetric structure with inherent uncertainties.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권5호
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• pp.1-7
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• 2022

최근 인공위성 임무 고도화에 따라 고성능의 전장품이 탑재되어 시스템 소요전력이 증가되고 있다. 이에 따라 충분한 전력확보를 위하여 태양전지판 크기 또한 점차 증가하고 있다. 태양전지판의 크기 증가 및 중량화는 위성체 자세 기동 시 발생하는 진동과의 커플링 등에 의해 태양전지판 탄성 진동의 크기 증가를 유발한다. 상기 진동은 힌지 및 요크를 통해 위성체에 전달되어 지향성능이 요구되는 고정밀 관측위성의 지향성능과 직결되어 고해상도 영상 획득 임무 성능을 저하시킨다. 종래에는 태양전지판의 탄성 진동을 저감시키고자 고강도 설계에 집중 또는 별도의 보강재 및 댐퍼 시스템을 적용하였다. 그러나, 이는 부피 및 무게를 증가시키며 시스템 복잡성이 증가하는 한계점이 존재한다. 본 연구에서는 상기 한계점을 극복하고자 초탄성 형상기억합금(SMA: Shape Memory Alloy) 양면에 점탄성 테이프로 박막층을 적층함으로써 댐핑 특성을 극대화하였으며, 별도 시스템 적용없이 작은 부피 및 무게로 진동을 저감하여 시스템 경량화에 기여할 수 있는 설계기법을 제안하였다. 제안한 초탄성 SMA 적층형 태양전지판 요크를 태양전지판 더미에 적용시켜 자유감쇠시험 및 온도시험을 통해 설계 유효성을 입증하였다.