• Title/Summary/Keyword: 고유진동수 변화효과

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

  • Park, Byung-Cheol;Chang, Sung-Hee;Kim, Young-Hoon
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2010.04a
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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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Comparison of Measured Natural Frequencies of a Railway Bridge Specimen Between Different Excitation Methods (철도교량 시험체의 가진방법에 따른 고유진동수 측정치 변동에 대한 비교 분석)

  • Kim, Sung-Il;Lee, Jungwhee;Lee, Pil-Goo;Kim, Choong-Eon
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.30 no.6A
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    • pp.535-542
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    • 2010
  • Precise estimation of a structure's dynamic characteristics is indispensable for ensuring stable dynamic responses during lifetime especially for the structures which can experience resonance such as railway bridges. In this paper, the results of forced vibration tests of different excitation methods (vibration exciter and impact hammer) are compared to examine the differences and the cause of differences of extracted natural frequencies. Consequently a natural frequency modification method is suggested to eliminate effects of non-structural disturbance factors. Also, sequential forced vibration tests are performed before and after track construction according to the construction stage of a railway bridge, and the variation of natural frequencies are examined. Effect of added mass of vibration exciter and variation of support condition due to the level of excitation force are concluded as the major cause of natural frequency differences. Thus eliminating these effects can enhance the reliability of the extracted natural frequencies. Construction of track affects not only the mass of structure but also the stiffness of the structure. Also, the amount of increase in stiffness varies according to the level of structural deflection. Therefore, reasonable estimation of the level of structural response during operation is important for precise natural frequency calculation at design phase.

A Method to Reduce the Wind-Load Applied on High-Rise Buildings using the Resizing Method (재분배기법의 고유진동수 조절 특성을 이용한 고층건물에 작용하는 풍하중 감소 방법)

  • Choi, Se-Woon;Park, Sung-Woo;Park, Hyo-Seon
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2010.04a
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    • pp.725-728
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    • 2010
  • 풍력실험결과를 이용한 풍하중 산정 방법은 고층건물에 작용하는 풍하중을 산정하는 대표적인 방법이다. 일반적인 고층건물의 경우, 이 방법은 구조물의 형상에 변화가 없다면, 구조물의 고유진동수가 증가할수록 구조물에 작용하는 풍하중 크기는 감소하는 특성을 가지고 있다. 한편, 재분배기법은 단위하중법을 통해 계산되는 변위기여도를 근거로 하여 구조물의 형상은 유지하면서 각 부재 단면의 크기만을 변화시켜서 구조물의 강성을 조절하는 설계기법이다. 이 방법은 효과적인 물량 재분배를 통해 구조물의 강성을 증가시키고 이를 통해 구조물의 고유진동수를 증가시키는 특징을 가진다. 본 논문에서는 재분배기법을 이용하여 고층건물 구조설계 시 구조물에 작용하는 풍하중 크기를 합리적으로 감소시키는 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 풍력실험을 실시한 실구조물에 적용한 결과 구조물에 작용하는 풍하중 크기가 감소하고, 이를 통해 구조물량을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

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Free Vibrations of Shear Deformable Circular Arches with Rotationally Flexible Supports (전단변형을 고려한 회전 가능한 지점을 갖는 원호 아치의 자유진동)

  • Oh, Sang-Jin;Yoon, Hee-Min;Park, Kwang-Kyou
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.1181-1184
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    • 2007
  • The differential equations governing free, in-plane vibrations of linearly elastic circular arches with rotationally flexible supports, including the effects of rotatory inertia, shear deformation and axial deformation, are solved numerically using the corresponding boundary conditions. The lowest four natural frequencies and the corresponding mode shapes are obtained over a range of non-dimensional system parameters: the subtended angle, the slenderness ratio, and the rotational spring stiffness.

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Follower Effect of the Axisymmetric Shells under External Pressure (축대칭 쉘 구조물에 작용하는 외압의 부가효과)

  • Hwang, Chul-Sung
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.8 no.1
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    • pp.195-202
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    • 2004
  • The shell due to the effect of initial normal pressures on the shell surface was based on the assumption that the directions of the pressures are always normal to the undeformed shell surface, and that the change in the surface area of the shell is negligible. But the fact that the pressure are always normal to the deforming surface leads "follower force". The follower effect in the analysis can significantly alter the solution for natural frequency and buckling load as compared to the case when the direction of the pressures are assumed to be normal to the uniform shell surface. The expression for the part of strain energy contribution from normal pressure due to the effect of follower force was derived and added to the element stiffness matrix of axisymmetric shell. In the case of increasing external pressure, the natural frequencies decrease until one of them reaches zero. Theoretically the smallest applied load that reduces the frequency of any mode to zero, will have same magnitude as that of the buckling load. In order to determine the bucking load of the shell a few sets of frequencies are computed and the results considering the follower effects are well with the exact solution while the case without that are quite different. But in case of hemispherical dome, there are little difference in buckling pressure between with and without the effect of follower force.

Free Vibrations of Arches with Rectangular Hollow Section having Constant Area (단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동)

  • Lee, Tae-Eun;Lee, Byoung-Koo;Park, Kwang-Kyou
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.21 no.4
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    • pp.357-364
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    • 2008
  • This paper deals with the free vibrations of arches with rectangular hollow section having constant area. The differential equations governing free vibrations of arches are derived in polar coordinates, in which the effect of rotatory inertia is included. Natural frequencies is computed numerically for parabolic arches with clamped-clamped, clamped-hinged and hinged-hinged ends. Comparisons of natural frequencies between this study and reference are made to validate theories and numerical methods developed herein. The lowest four natural frequency parameters are reported, with the rotatory inertia, as functions of three non-dimensional system parameters: the breadth ratio, the thickness ratio and the shape ratio

전기장에 의한 물 분자의 O-H 신축 진동수 변화

  • Im, Jong-Hyeon;Jo, Dae-Heum;Lee, Jin-Yong
    • Proceeding of EDISON Challenge
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    • 2016.03a
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    • pp.8-14
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    • 2016
  • 화학 결합을 이해하는 중요한 방법 중 하나는 결합이 가지는 고유한 진동 모드를 분석하는 것이다. 진동 모드의 변화를 관측함으로써 다양한 외부 자극과 분자의 상호작용에 대한 연구도 가능하다. 본 연구에서는 전기장이 가해진 물 분자의 진동 모드 변화를 분석함으로써 전기장과 물분자의 상호작용이 화학 결합에 미치는 영향을 알아보았다. 물 분자의 특정 O-H 결합 방향으로 전기장을 걸어주었을 때 신축 진동수의 변화를 살펴봄으로써 결합의 변화를 분석했다. 전기장에 따른 결합의 진동수 변화를 vibrational Stark effect (VSE)라 하고 그 정도를 Stark tuning rate ${\Delta}{\mu}$ ($={\Delta}v/{\Delta}E$, ${\Delta}v$ :진동수의 변화, ${\Delta}E$: 전기장의 변화)로 정의한다. 이때 Stark tuning rate에 영향을 미치는 요소는 전기장에 의한 (1) 분자 구조 변화(geometric effect)와 (2) 전자 구조의 분극현상(polarization effect)으로 나누어 생각해 볼 수 있다. 본 연구에서 물 단일체, 이중체, 사중체의 O-H 결합에 대해 살펴본 결과, VSE 효과에 주로 영향을 미치는 것은 전기장에 의한 구조 변화인 것으로 나타났다. 이를 통해 전기장이 주는 전자 구조 분극 효과는 크지 않지만 이를 통해 유발되는 구조 변화에 의해 진동수 (또는 화학 결합의 세기)가 크게 변한다는 것을 알 수 있다. 그렇기 때문에 수소 결합 안정화로 인해 구조 변화가 쉬운 물 이중체, 사중체에서 VSE 효과가 크게 나타났다. 추가적으로 물 클러스터에서 형성되는 내부 전기장과 O-H 결합의 포텐셜 비조화성(anharmonicity)이 VSE에 주는 영향에 대한 연구도 수행하였다.

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An Analysis on Performance Test of TLD and MTLD Using Shaking Table (진동대를 이용한 TLD와 MTLD의 성능실험에 대한 분석)

  • You, Jang-Youl;Song, Chang-Hyun;You, Ki-Pyo;Kim, Young-Moon
    • Proceeding of KASS Symposium
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    • 2008.05a
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    • pp.139-144
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    • 2008
  • Experimental studies using tuned liquid damper(TLD) and multiple tuned liquid damper(MTLD), which are passive control devices consisting of a rigid tank filed with liquid, are used to suppress vibration of structures. This TLD and MTLD are attributable to several potential advantage -low costs, easy; easy to install in existing structures: effective even for small amplitude vibrations. For this, we conducted shaking table experiments for two natural frequencies (0.44Hz, 0.55Hz) according to the excitation amplitude(1mm, 3mm, 5mm, 10mm, 20mm) So, the majority of studies suggested optimized natural frequence and excitation amplitude for control devices.(TLD and MTLD type : circle, rectangular) As the analysis result, we verified vibration reduction effects of a MTLD by analyzing the performance experiment of TLD and MTLD

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Damage Detection of a Steel Member Using Modal Testing (강부재의 손상발견을 위한 모달실험 기법)

  • Jang, Jeong Hwan;Lee, Jung Whee;Kim, Sung Kon;Chang, Sung Pil
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.9 no.4 s.33
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    • pp.467-477
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    • 1997
  • A series of experimental tests have been performed on a tube beam in which artificial damage is applied in order to address damage detectability using modal analysis. Modal parameters considered are frequency, displacement mode shape and strain mode shape CoMAC(Coordinate Modal Assurance Criterion) and Modal Vector Error have been adopted for presenting the change of displacement mode shape and strain mode shape. It is revealed strain mode shape is the most sensitive to damage.

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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.