• Title, Summary, Keyword: 고유 진동

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Efficient Modal Analysis of Prestressed Structures via Model Order Reduction (모델차수축소법을 이용한 프리스트레스 구조물의 효율적인 고유진동해석)

  • Han, Jeong-Sam
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.35 no.10
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    • pp.1211-1222
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    • 2011
  • It is necessary to use prestressed modal analysis to calculate the modal frequencies and mode shapes of a prestressed structure such as a spinning blade, a preloaded structure, or a thermally deformed pipe, because the prestress effect sometimes causes significant changes in the frequencies and mode shapes. When the finite element model under consideration has a very large number of degrees of freedom, repeated prestressed modal analyses for investigating the prestress effects might become too computationally expensive to finish within a reasonable design-process time. To alleviate these computational difficulties, a Krylov subspace-based model order reduction, which reduces the number of degrees of freedom of the original finite element model and speeds up the necessary prestressed modal analysis with the reduced order models (ROMs), is presented. The numerical process for the moment-matching model reduction is performed directly on the full order models (FOMs) (modeled in ANSYS) by the Arnoldi process. To demonstrate the advantages of this approach for performing prestressed modal analysis, the prestressed wheel and the compressor impeller under their high-speed rotation are considered as examples.

A Study on the relationship between natural frequency and span of Spatial Structure (대공간 구조물의 고유진동수와 스팬의 상관관계)

  • Yoon, Sung-Won;Park, Yong
    • Proceeding of KASS Symposium
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    • pp.155-158
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    • 2008
  • As the span of spatial structure is getting longer, the law frequency of the structure makes the wind-induced response much increased. However, there are lots of hardships to establish the economical structural systems due to the fact that an relative equation between the frequency and the span of the domestic spatial structures is not existed in the stage of the basic planning design. Therefore, among the large-span structures, this paper focused on the relationship between the frequency and the span of the world-cup stadium built in 2000s. The relative equation between the frequency and span is compared with the data measured in Japan. Moreover, we are willing to provide the basic study by suggesting the summary equation in this paper.

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Natural Frequency and Mode Shape Sensitivities of Non-Proportionally Damped Systems : Part II, Multiple Natural Frequencies (중복 고유치를 갖는 비비례 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 민감도 해석법)

  • 김동옥;김주태;박선규;이인원
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.1
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    • pp.103-109
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    • 1999
  • 본 연구에서는 중복 고유치를 갖는 비비례 감쇠 진동계의 고유치와 고유벡터의 민감도를 계산하는 새로운 방법을 제시하였다. 제안 방법은 매우 간단하면서도 수치적 안정성이 보장되고 정확한 해를 주는 방법이다. 제안 방법에서는 (n+m)차의 대칭 행렬로 이루어진 대수방정식을 해석함으로써 n개의 자유도를 갖는 감쇠계에 있어서 m차의 중복도를 갖는 고유치와 고유벡터의 설계변수에 대한 미분을 구한다. 제안 방법의 검증을 위해 5자유도를 갖는 단순구조물의 민감도해석을 예제에서 다루고 있다. 예제에서의 설계변수는 모델의 부분강성으로 하였다.

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Natural Frequencies of Simply Supported Tapered Beams (단순지지된 변단면 보의 고유진동수)

  • 김준희;김순철;이수곤
    • Journal of KSNVE
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    • v.9 no.3
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    • pp.607-612
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    • 1999
  • Natural frequencies of non-symmetrically tapered beams with simply supported ends were determined by solving the frequency equations. In the case of symmetrically tapered beams. the finite element method was adopted for frequency computation. Computed frequencies of tapered beams were expressed as functions of taper ratio. a. and sectional properties. ( m, n).

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Analysis of Natural Frequency According to Span of Foot-bridges (보도교의 구조시스템별 고유진동수 분석)

  • Do, Ki Young;Yoon, Sung Won
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.26 no.5
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    • pp.375-383
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    • 2014
  • In Seoul, total 166 places of foot-bridges were constructed but a study on correlation between resonance occurrence status by gait vibration and natural frequency by each span and that between span based on structural system and natural frequency is very unsatisfactory in reality. Consequently in this study, time series wave form, power spectrum and natural frequency were analyzed based on resonance occurrence by targeting 65 places of foot-bridges being constructed in Seoul through convenient and simple portable vibration meter.

A Study on Natural Freauencies of Cylindrical Structures Using Modal Lattice Domain (모드 평면을 이용한 원통형 구조물의 고유진동수 해석에 관한 연구)

  • 김정태;김동혁;이용봉
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.15 no.3
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    • pp.789-798
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    • 1991
  • 본 연구에서는 원통형 구조물의 진동해석을 위하여 통계에너지 분석방식(st- atistical energy analysis:SEA)이 사용되었다. SEA는 4개의 물리적 변수인 구조물 질량(Mi), 주파수대역에 존재하는 고유진동수(Ni), 내부손실계수(internal loss fact- or) 및 상호손실계수(coupling loss factor)를 이용하여 구조물의 진동수준과 구조물 상호간의 에너지 교환을 해석하는 방법으로서 비록 넓은 주파수 범위에 걸쳐 정확한 진동예측을 하기에는 어느정도 오차가 예상되는 단점이 있으나 진동해석이 용이하고 복잡한 계산을 필요로 하지 않기 때문에 대형구조물의 진동해석에 많이 사용되고 있 는 기법이다. 따라서 연구의 대상인 원통형 구조물의 고유진동수를 예측하기 위하여 일차적으로 반경에 의한 곡률영향을 배제시킨 평판에 대한 분석이 시도되었다. 이와 함께 주어진 주파수 대역에 걸쳐 평판및 원통형 구조물의 고유진동수의 차이를 비교하 였다.그결과로부터 원통형 구조물에 대한 고유진동수 계산식을 평판구조물의 굽힘 강성과 곡률반경으로 야기되는 표면응력에 의한 함수로 표현하였다.

A Study on the Structural Modification of the Open Box Type Structure by Using the Stiffener (스티프너를 이용한 열린 상자형 구조물의 구조변경법에 관한 연구)

  • 오창근;최창우;박석주
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.61-66
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    • 1995
  • 본 연구에서는 스티프너를 이용한 열린 상자형 구조물의 구조변경법에 대하여 고찰해 보았고, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 감도해석법을 이용하여 고유진동수 감도를 쉽게 구할 수 있었고 구해진 고유진동수 감도를 이용하여 변경할 위치를 결정할 수 있었다. 2. 최적구조변경법에 의해 변경량을 정량적으로 구할 수 있었고, 고유진동수를 목표한 값으로 바꿀 수 있었다. 3. 기둥을 이용한 구조변경에서 문제시 되었던 동위상의 고유진동모우드에 대해서도 효과적으로 고유진동수를 변경할 수 있었다. 스티프너는 설치위치에 대허여 비교적 제약을 받지 않으므로 구조물의 동특성 변경에 효과적일 것으로 생각된다. 그리고 구조변경을 더욱 효율적으로 수행하기 위해서는 구조물의 치수, 형상, 재료 등의 종합적인 설계변수를 고려하는 감도해석과 이를 바탕으로 하는 최적구조변경이 필요할 것이다.

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핵연료봉 내압 및 지지조건의 변화가 핵연료봉의 진동모드에 미치는 영향

  • 강흥석;윤경호;송기남;전태현;정연호
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.297-302
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    • 1998
  • 유한요소법을 이용하여 스프링으로 연속 지지되고 축방향 하중이 작용하는 핵연료봉의 자유진동 해석올 수행하였다. 본 해석에는 지지격자 지지점에서 핵연료봉의 변위가 구속되지 않는 실제 경계조건을 반영하였다. 이러한 경계조건은 지지점 스프링 상수에 의하여 핵연료봉 해석모델의 탄성항이 약화되는 현상을 반영할 수 있어서 지지점이 구속된 기존의 모델보다 고유진동수를 작게 예측한다. 스프링 상수가 어떤 임계값 이하를 갖는 경우 고유진동수 뿐만 아니라 모드형상도 크게 변하기 때문에 지지점을 구속한 모델에 의한 해석은 실제 진동현상을 상당히 왜곡 할 수 있다. 핵연료봉에 작용하는 축방향력이 인장력에서 압축력으로 감소함에 따라 고유진동수도 감소하지만 핵연료봉의 고유형상은 변하지 않았다. 지지격자 스프링 상수의 점진적인 감소와 핵연료봉 축방향 압축력의 감소를 동시에 적용하는 경우 고유 진동수는 두 변수를 별도로 적용했을 때 얻은 최소값의 변화에 따르는 경향을 나타내었다.

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Design to Reduce Structure-borne Noise in Outdoor Unit of Air Conditioner Using Structural Optimization with Frequency Constraints (고유진동수 제약식을 갖는 구조 최적화를 통한 에어컨 실외기의 구조기인소음 저감 설계)

  • 최상현;박남규;박윤식
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.179-184
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    • 2001
  • 대부분의 제품 생산 시에는 시제품을 제작하여 이에 대한 성능 심사를 통해 미비한 부분을 보완하기 위한 재설계 작업과정을 필요로 한다. 설계 작업에 가장 중요한 부분인 특정 설계 변수에 대한 민감도의 파악은 설계 작업의 핵심적인 역할을 하고 있다. 대개의 경우 진동설계를 위한 설계변수로 구조물의 단위면적, 길이, 재료의 성질과 같은 물리적인 변수를 많이 활용하고 있으며 이러한 변수들에 대한 민감도 해석 기법들은 이미 많은 연구를 통해 실용화되고 있다. 그러나 이러한 변수만으로는 주어진 조건을 만족하도록 설계하기가 어려운 경우가 있다. 이런 경우는 부가구조물을 첨가하여 저진동 설계조건을 만족하는 구조물을 제작하는 것이 보편적이다. 한편, 구조물의 최적화 과정에서 고유진동수를 고려해야 하는 경우가 많다. 저주파 영역의 문제에서는 첫번째 고유진동수가 구조물의 진동량에 관계되는 중요한 요인이 되고, 또한 공진에 의한 문제가 발생했을 경우에는 고유진동수를 옮겨서 공진을 회피할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 에어컨 실외기의 진동을 저감하고 그로 인한 구조기인 소음을 저감하기 위하여 음압 레벨을 바탕으로 정한 관심 주파수 영역에 고유진동수가 존재하지 않도록 부가구조물을 최적화하였다. 최적화에 필요한 민감도는 신뢰성 있는 유한요소 모델을 구성하는 것이 쉽지 않으므로 실험으로 구한 주파수 응답함수를 이용하였다.

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Natural frequency equations of tapered beams (변단면 보의 고유진동수 방정식 추정)

  • 이병구;오상진;모정만
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.159-161
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    • 1991
  • 보는 토목, 건설, 기계, 선박, 항공등 각종 구조공학 관련분야에서 가장 기본이 되는 구조단위 중에 하나이다. 구조물에서 단면을 변단면으로 하는 경우에는 재료가 절약되는 경제적 잇점이 있을 뿐만 아니라 미적 감각등 여러가지 이유로 변단면을 많이 사용하는 추세이다. 이 논문은 변단면 보의 자유진동을 해석한 결과를 통계적으로 처리하여 변단면 보의 고유진동수를 산정할 수 있는 고유진동수 방정식을 추정하는데 연구목적이 있다.

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