• Title, Summary, Keyword: 비선형동적해석

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A Study on Numerical Simulation for Dynamic Analysis of Towed Low-Tension Cable with Nonuniform Characteristics (불균일 단면을 갖는 저장력 예인케이블의 동적해석을 위한 수치해석적 연구)

  • 정동호
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.16 no.1
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    • pp.69-76
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    • 2003
  • Low-tension cables have been increasingly used in recent years due to deep-sea developments and the advent of synthetic cables. In the case of low-tension cables, large displacements may happen due to relatively small restoring forces of tension and thus the effects of fluid and geometric non-linearities and bending stiffness. A Fortran program is developed by employing a finite difference method. In the algorithm, an implicit time integration and Newton-Raphson iteration are adopted. For the calculation of huge size of matrices, block tri-diagonal matrix method is applied, which is much faster than the well-known Gauss-Jordan method in two point boundary value problems. Some case studies are carried out and the results of numerical simulations are compared with a in-house program of WHOI Cable with good agreements.

Seismic analysis of tunnel considering the strain-dependent shear modulus and damping ratio of a Jointed rock mass (절리암반의 변형률 의존적 전단탄성계수 및 감쇠비 특성을 고려한 터널의 내진 해석)

  • Song, Ki-Il;Jung, Sung-Hoon;Cho, Gye-Chun;Lee, Jeong-Hark
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.12 no.4
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    • pp.295-306
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    • 2010
  • Contrary to an intact rock, the jointed rock mass shows strain-dependent deformation characteristics (elastic modulus and damping ratio). The maximum elastic modulus of a rock mass can be obtained from an elastic wave-based exploration in a small strain level and applied to seismic analyses. However, the assessment and application of the non-linear characteristics of rock masses in a small to medium strain level ($10^{-4}{\sim}0.5%$) have not been carried out yet. A non-linear dynamic analysis module is newly developed for FLAC3D to simulate strain-dependent shear modulus degradation and damping ratio amplification characteristics. The developed module is verified by analyzing the change of the Ricker wave propagation. Strain-dependent non-linear characteristics are obtained from disks of cored samples using a rock mass dynamic testing apparatus which can evaluate wave propagation characteristics in a jointed rock column. Using the experimental results and the developed non-linear dynamic module, seismic analyses are performed for the intersection of a shaft and an inclined tunnel. The numerical results show that vertical and horizontal displacements of non-linear analyses are larger than those of linear analyses. Also, non-linear analyses induce bigger bending compressive stresses acting on the lining. The bending compressive stress concentrates at the intersection part. The fundamental understanding of a strain-dependent jointed rock mass behavior is achieved in this study and the analytical procedure suggested can be effectively applied to field designs and analyses.

Dynamic Nonlinear Analysis of Ocean Cables Subjected to Wave Forces (파력을 받는 해양케이블의 동적 비선형 해석)

  • 김문영;김남일;이정렬
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.11 no.4
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    • pp.173-188
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    • 1999
  • Kim et al.(I999) presented a non-linear finite element formulation of spatial ocean cables using multiple noded cable elements. The initial equilibrium state of ocean cables subjected to self-weights, support motions, and current forces was determined using the load incremental method and free vibration analysis were performed considering added mass, In this paper, the methods to generate regular and irregular waves and calculate wave forces due to these waves are discussed and challenging example problems are presented in order to investigate dynamic non-linear behaviors of ocean cables subjected to wave loadings.

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Responses of a roll-pitch coupled nonlinear system to the primary resonance of the roll mode (횡동요 모드와 주공진 된 횡-종동요연성 비선형계의 응답)

  • 오일근
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.11 no.3
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    • pp.107-115
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    • 1997
  • 비성형 동력학계로 모델링된 부유수송체의 동적응답을 조사하고 그 운동의 안정성을 해석하였다. 종동요 모우드의 고유주파수가 횡동요 모우드의 고유주파수의 두배가 되는, 즉, 2:1 내부공진 혹은 자기계수공진인 조건하에서, 이부유수송체는 한 운동 모우드의 직접가진에 의해 간접가진된 다른 모우드가 대진폭 응답을 보일 수 있음을 밝혔다. 또항, 종동요 모우드의 감쇠력은 비교적 넓은 범위의 운동에 대해 선형적임에 반해, 횡동요 모우드의 감쇠력은 점성의 영향이 대단히 커서 비선형성이 대단히 강한 것으로 알려져 왔다. 이 문제를 수학적으로 모델링하기 위하여, 종동요 모우드의 운동방정식에는 선형및 제곱형의 합의 형태인 감쇠력 모형을 사용하였다. 다중척도법을 사용하여 이 두가지 운동 모우드의 주기적 응답및 그의 안정성에 미치는 제곱형 비선형 횡동요 감쇠력의 영향을 밝혔다. 조우주기가 횡동요 모우드의 고유주기와 근사한 경우에 대하여 이 비선형계의 응답을 구하고 주파수-응답 곡선으로 나타내었다.

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Dynamic problem of Beams with Geometric nonlinear analysis research by the Collocation Method (선점법에 의한 기하학적 비선형을 고려한 보의 동적문제 해석 연구)

  • Park, Sung-Jin;Son, Jee-hyun
    • Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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    • pp.134-137
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    • 2015
  • 본 연구에서는 다른 해법과 비교하여, 비선형 진동문제 선점법 적용성, 유효성을 확인하고, F.E.M 결과와의 응답 곡선에 비교하여, 비선형 동적응답문제의 선점법 적용성을 연구한다. 또한 축방향 관성은 세장비가 크기에 따라 그 영향이 어떻게 나타나는지 연구한다.

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Vibration Analysis of Composite Laminated Plates Considered in Material-Nonlinearity (재료비선형을 고려한 복합적층판의 진동해석)

  • Seok, Keun-Yung;Kang, Joo-Won;Shin, Young-Shik
    • Journal of the Korean Association for Spatial Structures
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    • v.6 no.4
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    • pp.45-52
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    • 2006
  • FRP laminated plates have strong material-nonlinearity. Through vibration Analysis of FRP laminated plates, the result of nonlinearity analysis is compared with the result of linearity analysis according to stacking angle and squency. This study is a fundamental study about displacement in nonlinearity dynamic behavior of FRP laminated plates.

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Stochastic Nonlinear Dynamics of a Piecewise-Linear System via the Path-Integral Solution of the Fokker-Planck Equation (Fokker-Planck 방정식의 Path-Integral Solution을 이용한 구분적선형시스템의 비선형동적거동분석)

  • 마호성
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.2
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    • pp.251-264
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    • 1999
  • 본 연구에서는 추계론적 동적시스템의 응답거동을 예측할 수 있는 반해석적 절차를 개발하였으며, 이를 이용하여 구분적선형시스템의 동적거동특성을 확률적 영역에서 분석하였다. 반 해석적 절차는 시스템의 추계론적 미분방정식에 상응하는 Fokker-Planck 방정식을 path-integral solotion을 이용하여 풂으로써 구할 수 있다. 결합확률밀도함수의 시간에 따른 전개과정을 통하여 시스템의 동적 응답거동 특성의 예측과 분석을 하고 시스템의 거동에 미치는 외부노이즈의 영향 또한 조사하였다. 반 해석적 방법은 위상면 상에서 결합확률밀도 함수를 통하여 응답거동의 예측은 물론 거동특성에 대하여 적절한 정보를 제공하는 것을 밝혔다. 혼돈거동의 특성은 외부노이즈가 존재하는 상황에서도 시스템의 응답 안에 잔재하는 것을 밝혔다.

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Inelastic Nonlinear Analysis of Plane Truss Structures Using Arc-Length Method (호장법을 이용한 평면 트러스 구조의 비탄성 비선형 해석)

  • Kim, Kwang-Joong;Baek, Ki-Youl;Lee, Jae-Hong
    • Journal of the Korean Association for Spatial Structures
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    • v.8 no.1
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    • pp.41-48
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    • 2008
  • Spatial structure is an appropriate shape that resists external force only with in-plane forte by reducing the influence of bending moment, and it maximizes the effectiveness of structure system. the spatial structure should be analyzed by nonlinear analysis regardless static and dynamic analysis because it accompanys large deflection for member. To analyze the spatial structure geometrical and material nonlinearity should be considered in the analysis. In this paper, a geometrically nonlinear finite element model for plane truss structures is developed, and material nonlinearity is also included in the analysis. Arc-length method is used to solve the nonlinear finite element model. It is found that the present analysis predicts accurate nonlinear behavior of plane truss.

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Nonlinear Dynamic Behaviors of Laminated Composite Structures Containing Central Cutouts (중앙개구부를 갖는 복합신소재 적층 구조의 비선형 동적 거동)

  • Ji, Hyo-Seon;Lee, Sang-Youl
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.23 no.5
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    • pp.607-614
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    • 2011
  • This study deals with thegeometrical nonlinear dynamic behavior of laminated plates made of advanced composite materials (ACMs), which contain central cutouts. Based on the first-order shear deformation plate theory (FSDT), the Newmark method and Newton-Raphson iteration wereused for the nonlinear dynamic solution. The effects of the cutout sizes and lay-up sequences on the nonlinear dynamic response for various parameters werestudied using a nonlinear dynamic finite element program that was developed for this study. The several numerical results agreed well with those reported by other investigators for square composite plates with or without central cutouts, and the new results reported in this paper showed significant interactions between the cutout and the layup sequence in the laminate. Key observation points are discussed and a brief design guide for laminates with central cutouts is given.

A Study on the Behaviour of Nonlinear Dynamic Absorber (비선형 동흡진기의 동적거동에 관한 연구)

  • 박철희;송석홍;신현재
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.55-58
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    • 1992
  • 일반적으로 기계계 또는 기계요소가 외력을 받아 진동할 때 공진이 문제시 되는 경우가 많다. 이러한 계의 공진 제어에는 주로 댐핑재료(damping material)의 사용이 일반화 되어왔다. 그러나 댐핑재료를 사용한 제어에 있어 서는 계의 특성이나 규모등에 따라 많은 제한요소가 따르는데 특히 구조물 의 규모가 커지거나 복잡해지면, 제어 위치선정에도 어려움이 따르며 그 효 과도 기대하기 어렵다. 다른 방법으로는 기계계의 동적 특성치에 변화를 주 는 것이나, 이를 허용하지 않는 계가 많다. 따라서 이러한 단점들을 보완하 기 위해서 고안된 것이 동흡진기(dynamic absorber)이다. 기존의 선형 동흡 진기[1]는 주공진 부근영역에서 가진되는 계에만 적용이 가능하기 때문에, 흡진기와 기계계의 크기비(ratio)의 결정이 제한적이다. 이런 제한을 극복하 여 비교적 넓은 범위의 가진 주파수에 대해서 최대의 응답을 최소화하기 위 해서는 비선형 동흡진기[5]의 해석이 요구되고 있다. 제어대상의 최적응답을 얻기 위해 흡진기의 크기를 변화시키는 과정을 tuning이라 하는데, 이 과정 을 통해 최적의 감쇠값을 결정할 수 있다. 비선형 흡진기의 장점은 tuning 과정시 비선형 파라미터 변화에 의해 제어가 가능한 영역을 확장할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 동흡진기의 tuning 과정시 흡진기의 크기비와 비선형 파라미터비에 따른 효과를 정규모우드를 활용하여 고찰한 후, 최적의 응답을 통해 비선형 동흡진기의 동적 거동을 연구하였다.

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