• Title, Summary, Keyword: 고유 진동

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Optimal Design of Viscoelastic Dampers in Building Frames by Eigenvalue Assignment (건축구조물에서 고유값 지전에 의한 점탄성 감쇠기의 최적설계)

  • Son, Dong-In;Lee, Sang-Hyun;Park, Ji-Hun;Kim, Jin-Koo
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.5 no.2
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    • pp.125-138
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    • 2001
  • 고유진동수와 감쇠비는 지진이나 바람과 같은 동적 횡하중에 대해 구조물의 응답을 결정하는 주요한 특성이다. 본 연구는 지진하중에 대하여 목표응답 수준을 만족하는 구조물의 고유진동수와 감쇠비를 지정하고, 이 값을 실현하는 점탄성 감쇠기 파라미터의 처적분포를 구하는 설계방법을 제안한다. 여기서 지정할 고유진동수와 감쇠비는 목표응답 수준을 만족하는 여러 조합 중 설계조건과 원래 건물의 특성에 따라 결정될 수 있다. 제안한 설계방법은 점탄성 감쇠기의 감성 파라미터를 고유값의 기울기 정보를 바탕으로 분포시키므로 최적 위치와 크기에 대한 정보를 동시에 제공한다. 예제로서 평면 10층 전단 건물을 대상으로 최적설계를 수행하여 지정된 고유값을 실현하는 파라미터의 최적분포를 구하고 이를 통해 제안한 최적 설계의 특성을 확인하였다. 또한 더 나아가 3차원 일방향 비대칭 전단전물에 제안된 최적설계를 수행하여 그에 대한 적용가능성을 확인하였다.

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Lowest Symmetrical and Antisymmetrical Natural Frequencies of Shallow Arches on Two-Parameter Elastic Foundations (두 개의 매개변수로 표현되는 탄성지반 위에 놓인 낮은 아치의 최저차 대칭 및 역대칭 고유진동수)

  • 오상진;서종원;이병구
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.15 no.2
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    • pp.367-377
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    • 2002
  • This paper deals with the free vibrations of shallow arches resting on elastic foundations. Foundations we assumed to follow the hypothesis proposed by Pasternak. The governing differential equation is derived for the in-plane free vibration of linearly elastic arches of uniform stiffness and constant mass per unit length. Two arch shapes with hinged-hinged and clamped-clamped end constraints we considered in analysis. The frequency equations (lowest symmetrical and antisymmetrical frequency equations) we obtained by Galerkin's method. The effects of arch rise, Winkler foundation parameter and shear foundation parameter on the lowest two natural frequencies are investigated. The effect of initial arch shapes on frequencies is also studied.

Planar Free Vibrations of Catenary Arcs (현수 곡선부재의 면내 자유진동 해석)

  • Lee, Byoung Koo;Oh, Sang Jin;Suh, Ju Suhk
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.10 no.3
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    • pp.19-28
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    • 1990
  • The main purpose of this paper is to present both fundamental and some higher natural frequencies of catenary arcs. The differential equations governing planar free vibrations for these arcs are derived, in which the rotatory inertia is included, as non-dimensional forms and solved numerically to obtain frequencies and mode shapes. The hinged-hinged and clamped-clamped end constraints are applied in numerical examples. The lowest four natural frequencies are reported as the functions of non -dimensional system parameters; the slenderness ratio and the rise to span length ratio. The effects of rotatory inertia on natural frequencies are reported and some typical mode shapes are also presented.

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Eigen-Frequency of a Cantilever Beam Restrained with Added Mass and Spring at Free End or a Node Point (자유단 혹은 노드점에 작용하는 스프링과 부가질량을 받는 일단 지지보의 고유진동수)

  • Sim, Woo-Gun
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.19 no.12
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    • pp.32-40
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    • 2018
  • In order to avoid excessive vibration, it is required to carry out a vibration analysis of heat-exchanger/nuclear-reactor at the design stage. Information of eigen-frequency in the vibration problem is required to evaluate safety of heat-exchange/nuclear reactor. This paper describes a numerical method, Galerkin's method, to solve the eigenvalue problem occurred in a cantilever beam. The beam is restrained with added mass and spring at the free end or a node point of a mode shape. The numerical results of eigen-frequency were compared with simple analytical and experimental results given by simple approach and simple test, respectively. It is found that Galerkin's method is applicable to estimate the eigen-frequency of the cantilever beam. The frequencies become lower with increasing the added mass and the frequencies increase with the spring force. It is shown the heavy added mass has a role of support on the flexible tube. The eigen-frequency of the first mode, for the system with the added mass mounted at the free end, can be calculated by the approximate analytical method existing with more or less accuracy.

Natural Frequency and Mode Shape Sensitivities of Non-Proportionally Damped Systems : Part 1, Distinct Natural Frequencies (비중복 고유치를 갖는 비비례 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 민감도 해석법)

  • 김동옥;김주태;오주원;이인원
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.1
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    • pp.95-102
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    • 1999
  • 본 연구에서는 중복되지 않는 고유치를 갖는 비비례 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 민감도를 계산하는 새로운 방법을 제시하였다. 제안 방법에서는 (n+1)차의 대칭 행렬로 이루어진 대수방정식을 해석함으로써 n개의 자유도를 갖는 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 설계변수에 대한 미분을 구한다. 제안 방법은 매우 간단하면서도 수치적 안정성이 보장되고 정확한 해를 주는 방법이다. 제안 방법의 검증을 위해 7자유도를 갖는 차량모델의 민감도해석을 예제에서 다루고 있다. 예제에서의 설계변수는 콘테이너의 질량으로 하였다.

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Distribution of Natural Frequency of 2-DOF Approximate Model of Stay Cable to Reduction of Area (단면감소에 따른 사장케이블의 2-자유도 근사모델의 고유진동수 분포)

  • Joe, Yang-Hee;Lee, Hyun-Chol
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.18 no.6
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    • pp.147-154
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    • 2014
  • The cable damages of the bridge structures induce very important impact on the structural safety, which implies the close monitoring of the cable damage is required to secure sustained safety of the bridges. Most usual available maintenance techniques are based on the monitoring the change of the natural frequency of the structures by damages. However, existing method are based on vibration method to calculate lateral vibration and system identification can calculate the axial stiffness using sensitivity equation by trial error method. But the frequency study by the longitudinal movement need because of the sag effect in system identification. This study proposes a new method to investigate the damage magnitudes and status. The method improves the accuracies in the magnitudes and status of damages by adopting the natural frequency of longitudinal movement. The study results have been validated by comparing them with the approximate solution of FEM. Thus, the relationship of cable damage and frequency appear with relation that the severe damage has the little frequency. If we know the real frequency we can estimate the cable damage severity using this relationship. This method can be possible the efficient management of the cable damage.

Application of Wave-Type Solutions to the Two Dimensional Free Vibration Problem (2차원 고유 진동 문제의 해석을 위한 파동해의 활용)

  • 김윤영;강정훈
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.173-180
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    • 1994
  • 본 논문에서는 임의 형상의 블록 다각형 박막 고유 진동해석을 위해 파 형태의 해석해를 사용하는 새로운 기법을 제시하였다. 파 형태의 해석해를 임의 형상의 박막에 사용하는 데 있어 나타날 수 있는 시도해의 종속적인 문제점을 지적하고, 이를 극복하는 방안을 제시하였다. 여러 수치 예제를 통해 본 기법의 유용성과 타당성을 보였고, 특히 이 기법은 특정 주파수 대역에서 고유 진동수를 찾고자 할 때, 매우 효율적임을 알 수 있다. 본 논문은 기초 연구로서 제한된 모든 변이 고정된 블록 다각형 형상의 박막의 고유 진동 해석만 수행하였지만, 이 기법을 확장, 발전시켜 나가면, 어떠한 형상이나 경계조건을 갖는 박막뿐만 아니라 평판의 진동 해석에도 적용할 수 있으리라 기대하며, 이를 위한 연구가 진행중이다.

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Vibration Analysis of Rotating Thin Shells of Revolution by Finite Element Method (유한요소법에 의한 회전하는 얇은 축대칭 셸의 진동에 관한 연구)

  • 김현실;이영환
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.9 no.4
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    • pp.487-496
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    • 1985
  • 회전하는 축대칭 얇은 셸구조물의 진동 특성을 유한요소법에 의하여 해석하였다. 2개의 절점을 가진 Conical Frustrm 형태의 축대칭 요소를 사용하였으며 원주방향의 변위는 Fourier Series로 분해하여서 방정식의 수를 상당히 줄일 수 있었다. Sanders-Koiter의 셸이론을 사용하였으며 진 동 모우드는 회전의 영향을 설명하기 위하여 대칭 및 비대칭 모우드를 모두 고려하였다. Coriolis 행렬을 포함하는 운동방정식에서 고유 진동수를 계산하기 위해서 질량, 강성 및 Coriolis 행렬로 이루어지는 Hermitian 행렬의 Sturm Sequence Property를 이용하였으며, 좁은 밴드를 갖는 대형 행렬에 알맞는 Determinant Search 방법을 확장하여 고유진동수 및 벡터를 구하였다. 원통형 셸에 대하여 정지한 경우 계산한 고유진동수를 실험치 및 이론치와 비교한 결과 잘 일치됨을 알 수 있었다. 여러 가지 회전 속도에 대해서 얻어진 고유진동스를 이론치와 비교한 결과 잘 일치 됨을 알 수 있어\ulcorner며 회전의 영향으로 traveling wave진동의 현상이 나타남을 알 수 있었다.

Natural frequency control of machine room of refrigerator (냉장고 기계실 평판의 고유진동수 제어)

  • Kim, Hae-Seung;Yang, Jung-Min;Hwang, Sang-Jae;Lee, Moon-Seek;Kim, Ue-Kan
    • Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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    • pp.224-224
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    • 2011
  • 본 연구에서는 냉장고 압축기를 지지하고 있는 평판의 고유진동수를 제어하여 냉장고 전체에 전달되는 진동의 저감을 꾀하고자 한다. 평판의 과도한 진동의 원인을 분석하기 위해 먼저 실험 모드 해석을 수행하였다. 평판의 고유진동수를 효과적으로 제어하기 위해 평판의 고유진동수와 진동모드에 미치는 영향을 상용 구조 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 검토하였다. 해석의 신뢰성은 먼저 수행한 실험 모드 해석 결과와의 비교를 통해 검증하였다. 이들 일련의 과정을 통해 냉장고 압축기를 지지하는 평판의 최적 형상 설계 방법 도출하였다.

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Maximizing Eigenfrequency of Geometrical Nonlinear Structure using Topology Optimization (위상최적화를 이용한 기하 비선형 구조물의 고유진동수 최적화)

  • Yoon, Gil-Ho
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.89-92
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    • 2009
  • 본 논문에서는 비선형구조물의 위상최적화를 위하여 개발된 요소 연결 매개법 (Element Connectivity Parameterization Method)을 이용하여 기하비선형 구조물의 고유진동수(Eigenfrequency)를 최적화하는 연구를 소개한다. 기존의 밀도를 기반으로 한 위상최적화기법은 비선형 구조물의 위상최적화를 수행할 때 약한 탄성계수를 가지는 요소가 대변형을 일으켜 전체 강성행렬(Tangent Stiffness Matrix)이 양정정성(Positive definiteness)를 잃어버리는 문제점이 있어서 위상최적화를 수행하기 어렵다. 이 문제점을 해결하기 위하여 최근에 요소 연결 매개법(Element Connectivity Parameterization Method)이 개발되었다. 이 요소 연결 매개법은 요소의 강성을 설계하는 것이 아니라 요소의 연결성을 설계하는 기법으로 이를 이용하여 비선형 구조물의 위상최적화를 효과적으로 수행할 수 있다. 이 연구에서는 요소 연결 매개법을 동적인 문제에 적용하기 위한 연구를 수행하며 이를 이용하여 비선형 구조물의 고유진동수를 최적화 하는 위상최적화 문제에 적용하였다. 비선형 수치 예제를 통하여 기하 비선형 구조물의 고유진동수를 최대화를 통하여 기하 비선형 구조물의 강성최대화 문제와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

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