• 제목, 요약, 키워드: 고유 진동

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고유진동수비 측정에 기초한 구조물 손상탐지 (Damage detection of a structure based on natural frequency ratio measurements)

  • 황호연
    • 한국항공우주학회지
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    • v.35 no.8
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    • pp.726-734
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    • 2007
  • 구조물에 손상이 발생하면 구조물의 강성변화로 구조물의 고유진동수에 변화가 발생하게 된다. 실험을 통해 얻을 수 있는 손상 전 구조물의 고유진동수와 해석적 방법을 사용하여 구하는 고유진동수가 같다고 가정하고 해석적인 방법으로 손상전후 고유진동수비를 구하여 3차원 그래프로 표시하였다. 손상이 한 부위에 존재할 경우 진동실험으로 구한 고유진동수비를 고유진동수비 그래프와 비교하여 손상의 위치, 크기 및 방향을 알 수 있었으나 여러 지점에 손상이 발생할 경우에는 손상을 파악하기 위해 고유진동수비 그래프 외에 주파수 응답함수를 병행하여 사용하였다.

고유진동수 조절이 가능한 새로운 형태의 액체댐퍼 (A new type liquid damper with adjustable natural frequencies)

  • 이혜리;민경원;박지훈
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.161-165
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    • 2011
  • 본 논문에서는 고유진동수 조절이 가능한 새로운 형태의 액체댐퍼를 개발하였다. 동조댐퍼는 구조물의 설계단계에서 응답평가를 통해 필요성이 요구된다. 건물은 설계단계에서 고유진동수와 시공 후 고유진동수가 상이하다. 액체댐퍼의 형태는 설계단계에서 건물의 고유진동수를 동조시킬 수 있도록 설계되기 때문에 고유진동수가 고정이 될 수 있다. 본 연구에서는 제안한 댐퍼의 전체적인 형태는 기존의 Liquid Column Vibration Absorber(LCVA)와 같다. 기존의 LCVA는 시공 후 건물의 고유진동수에 동조시키기 위해 물높이를 조절하나 층고 때문에 제한이 있다. 우리가 제안한 새로운 형태의 액체댐퍼는 물높이 조절 뿐 아니라 수직관의 면적을 조절하여 고유진동수를 조절 할 수 있도록 개발하였다. LCVA의 수직관을 일정한 면적의 독립된 셀로 나누었으며 이 셀을 각각 밀폐시킬 수 있도록 하였다. 밀폐된 셀 안으로는 공기압력에 의해 물이 차지 않고 차 있는 물도 움직이지 않게 된다. 밀폐된 셀의 개수를 조정하여 수직관의 면적이 조절하여 고유진동수를 변화시킬 수 있다. 제작된 액체댐퍼의 밀폐된 셀 개수를 조절하여 진동대 실험을 통해 댐퍼의 고유진동수를 파악하였다. 실험으로 나온 고유진동수와 이론적으로 산정한 고유진동수를 비교하여 댐퍼의 사용성을 평가하였다. 개발된 액체 댐퍼의 수직관의 면적 조절을 통해 고유진동수 조절이 용이하여 실제로 사용이 가능함을 확인할 수 있었다.

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계측을 통한 벽식아파트의 동적특성 분석 (Comparison of Measured Natural Frequencies with Analyzed Results for the Reinforced Concrete Shear Wall)

  • 조자옥;김지영;유은종;김미진;김대영
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.525-528
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    • 2009
  • FE 해석은 구조물의 고유진동수 판단 및 거동 예측 등에 사용되며 따라서 실구조물과 동일하게 FE 해석모델을 작성할수록 실제 구조물의 고유진동수 및 거동을 정확하게 예측할 수 있다. 그러나 실 구조물과 동일하게 모델링 하는 것이 어렵기 때문에 FE 해석을 통해 예측한 구조물의 고유진동수와 실제 구조물의 고유진동수는 차이가 발생한다. FE 해석을 통한 고유진동수에 대하여 정확성을 판단할 수 있는 방법은 실제 계측을 통하여 얻은 고유진동수와 비교하는 것이다. 따라서 본 연구는 미진동하의 구조물에 대하여 계측을 실시함으로써 대상건물의 고유진동수를 파악하고, 실제 고유진동수에 대한 FE 해석의 고유진동수 비교를 통하여 FE 해석의 정확도를 판단하였다.

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고층건물의 상시진동계측을 통한 고유진동수 (Natural Frequency of Tall Building Through Ambient Vibration Measurement)

  • 윤성원;주영규
    • 한국강구조학회 논문집
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    • v.15 no.2
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    • pp.117-124
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    • 2003
  • 고층건물의 사용성설계는 가속도와 같은 풍응답진동에 의하여 자주 영향을 받으므로, 이때 고유진동수의 올바른 산정은 중요하다. 설계단계에서 사용되고 있는 이러한 진동수 경험식들은 상호간에 서로 다른 결과치를 제시하는 경향이 있다. 이 논문은 철골조 건물의 진동주기에 대한 것으로서, 건물의 진동실험방법과 상시진동실험에서 얻은 고유주기를 예측하기 위한 방법을 제시하였다. 서울지역 21개동의 상시진동 계측데이터에서 고유주기를 산정하였다. 철골조 고층건물의 고유주기 근사식을 제안하였으며, 고유주기의 근사식을 국내외 기준 및 고유치해석의 결과와 비교하였다.

교량 상부구조물의 모델링 방법에 따른 교각 고유진동수 변화분석 (Analysis of Natural Frequency Change of Pier According to Bridge Superstructure Modeling Methods)

  • 박병철;장성희;김영훈
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.187-190
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    • 2010
  • 기초세굴에 따른 교각에서의 1차 모드 고유진동수 변화를 이용하여 교량 세굴 건전성을 정량적으로 평가하기 위하여 공용중인 광탄1교의 T형 교각 1기에 대하여 충격진동실험을 수행하였으며, 교축직각방향의 1차 모드 고유진동수를 수치해석결과와 비교하였다. 교량 상부구조물의 모델링 방법에 따라 상부구조물을 전체 모델링한 방법과 교각만을 모델링하고 상부구조물의 영향범위를 가정하여 교량받침 위치에 질점질량으로 변환하여 적용한 방법으로 구분하여 수치해석을 수행하였다. 상부구조물을 전체 모델링한 경우와 집중하중 형태로 상부구조물을 모델링한 경우 모두 고유진동수는 충격진동실험결과와 큰 차이를 보였다. 충격진동실험을 통해 얻은 고유진동수는 교각의 국부적인 진동수로 사료되는 반면, 수치해석을 통해 구한 결과는 교량 상부와 하부의 Coupling 효과가 반영된 시스템 전체의 고유진동수이기 때문에 결과의 큰 편차가 생기는 것으로 판단된다. 따라서 충격진동실험에서 구한 고유치 양상을 올바로 구현하기 위한 모델링을 찾기 위해서는 새로운 접근 방법이 필요할 것으로 사료된다.

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Elastica형 아치의 자유진동 (Free Vibrations of Elastica Shaped Arches)

  • 이병구;오상진;이태은;김권식
    • 대한토목학회논문집
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    • v.28 no.6A
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    • pp.827-833
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    • 2008
  • 이 논문은 elastica형 아치의 자유진동에 관한 연구이다. Elastica형 아치의 선형은 항상 일정한 곡선길이를 갖는 후좌굴 기둥의 정확탄성곡선을 이용하였다. 이 Elastica형 아치의 곡률항을 일반아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식에 적용하여 고유진동수 및 진동형을 산출하였다. 수치해석 예에서는 회전-회전, 회전-고정 및 고정-고정의 지점조건을 고려하였다. 회전관성이 고유진동수에 미치는 영향을 분석하고, 아치의 높이비 및 세장비와 고유진동수와의 관계를 그림에 나타내었다. Elastica형 아치와 포물선형 아치의 고유진동수를 비교한 결과, elastica형 아치의 고유진동수가 포물선 아치의 고유진동수보다 매우 크게 나타나는 동적 특성을 보였다. 진동형의 전형적인 예를 그림에 나타내었다.

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?과 회전관성을 고려한 수평 곡선보의 자유진동 해석 (Free Vibration Analysis of horizontally Curved Beams considering Warping and Rotatory Inertia)

  • 이병구;박광규;오상진;진태기
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.14 no.1
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    • pp.35-42
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    • 2001
  • 본 연구는 변화곡률 수평 곡선보의 면외 자유진동에 관한 연구이다. 뒴과 회전관성을 고려한 변화곡률 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식이 유도되었고, 이 지배미분방정식을 수치해석하여 곡선보의 고유진동수를 산출하였다. 지배미분방정식을 수치적분하기 위하여 Runge-Kutta method를 이용하였고, 고유진동수를 산출하기 위하여 Regula-Falsi method와 결합한 행렬값 탐사법을 이용하였다. 본 연구의 이론적 타당성을 검증하기 위하여 타문헌의 고유진동수와 비교하였고, 실험실 규모의 모형실험을 실시하여 이론값과 실험값의 고유진동수를 비교하였다. 수치해석의 결과로 무차원 재변수들의 변화에 따른 무차원 고유진동수를 제 3모드까지 산출하였고, 그 결과들을 고찰하였다. 본 연구의 결과는 곡선형 교량 등과 같이 곡선부재로 이루어진 구조물의 설계시에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

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유한요소해석을 이용한 기초세굴모의 교각의 고유진동수 변화분석 (Analysis of Natural Frequency Change of Foundation Scour Imitation Pier Using FEM)

  • 장성희;박병철;임종혁
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.183-186
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    • 2010
  • 교각에서의 기초세굴 단계 및 상부구조물의 영향에 따른 진동특성을 파악하기 위해 교각 시험체를 이용하여 충격진동실험과 Midas FEA ver.2.0를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 기초세굴 모의는 교각시험체 기초 주위의 지반을 단계별로 굴착하였으며, 상부구조물의 영향은 철근콘크리트 블록을 제작하여 교각 시험체 위에 재하하였다. 충격진동실험과 수치해석결과, 강성이 작아지거나 질량이 커질수록 1차 모드 고유진동수도 작아지는 등 유사한 경향을 나타내었다. 대체적으로 충격진동실험으로 구한 1차모드 고유진동수는 수치해석으로 구한 값보다 작은 경향을 나타내었으며, 이는 지반의 강성변화를 수치해석 모델에서 연속적으로 반영하지 못하는 한계로 인해 발생한 오차로 판단된다. 따라서 1차 모드 고유진동수의 변화를 이용한 교각 세굴 건전성 평가를 위한 유한요소해석을 위해서는 지반물성을 보다 잘 모의할 수 있는 기법의 개발이 필요하였다.

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가스히터의 소음 진동 원인 분석 (A cause analysis of Noise & Vibration of Gas Heater)

  • 고재필;유현석
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • pp.911-915
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    • 2006
  • 가스히터의 연소로부터 발생하는 소음 및 진동의 주원인은 연소소음(combustion roar)과 연소진동음(combustion oscillation)이다. 연소음의 특징은 음압이 넓은 주파수대에 걸쳐 비교적 일정하게 분포하고 있다. 본 논문에서 언급하고 있는 가스히터 초기 조건에서 볼 수 있는 상황으로 소음레벨이 낮고 진동 문제도 발생하지 않는다. 반면 연소진동음은 연소실내 기체의 고유진동수에 대하여 버너계가 Positive Feedback을 일으켜 공진할 때 발생되는 소음 및 진동이다. 연소진동의 발생 원인은 앞서 지적한 바와 같이, 연소할 때의 연소 진동수와 연소실의 구조적 고유진동수가 일치하면 큰 진동 및 소음을 발생시킨다. 따라서 소음 및 진동을 해결 할 수 있는 방법은 두 개의 고유진동수가 일치하지 않도록 하는 방법을 강구하여야 한다. 첫 번째 방법으로는 버너에서 연료와 공기량의 비율을 변화 시켜 진동수를 변화 시키거나, 연료와 공기의 통로길이, 연소실내에서의 연료와 공기의 혼합속도를 변화 시키는 방법이 있다. 두 번째 방법으로, 연소실의 고유진동수를 변화 시키는 방법으로 연소실의 길이나 덕트의 길이를 변경시켜 고유진동수의 주파수를 변경시키는 방법이다. 본 논문에서는 연소실의 조건을 변경하여 공명을 회피하는 방법을 채택하였고, 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

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국내외 장스팬 구조물의 고유진동수 비교 (Comparison of Natural Frequency of Domestic and Foreign Long-spaned Structure)

  • 윤성원;박용
    • 한국공간구조학회논문집
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    • v.9 no.1
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    • pp.79-85
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    • 2009
  • 최근의 대공간구조물은 장스팬화 됨은 물론이고 경량화되면서 면외 방향의 강성이 매우 작아지고 있다. 이로 인하여 공력불안정 진동의 발생 여부는 물론이고 연성구조물의 판단시에도 고유진동수의 정확한 산정이 필요하다. 그러나 국내외 대공간구조물의 고유진동수 제안식에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 국내 7개 공간구조물의 고유치해석에서 얻은 근사식을 일본건축학회 고유치해석에 근거한 2가지 제안식과 일본의 28개 공간구조물의 계측치에서 얻은 고유진동수 근사식을 비교하였다. 지붕의 고유진동수는 스팬이 증가함에 따라서 작아지는 경향을 확인하였다. 국내의 고유진동수 값은 전반적으로 일본의 공간구조물의 해석과 계측에 근거한 고유진동수보다 동일한 스팬에서 작은 경향을 보임을 알 수 있었다. 따라서 국내 공간구조물의 지붕은 일본의 경우보다 비교적 연성구조물인 것을 확인할 수 있다.

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