• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.535-542
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• 2010

철도교량과 같이 주기적 가진에 의해 공진발생의 가능성이 높은 구조물에 있어서, 정확한 구조물의 동적특성치 파악은 설계단계 및 공용중 안정적인 응답을 확보하기 위해 필수적이다. 이 논문에서는 실축척 구조물을 대상으로 하는 강제 진동실험에서 일반적으로 사용할 수 있는 가진방법인 가진기 및 충격해머를 사용한 가진실험의 결과를 상호 비교하여 가진방법에 따른 고유진동수 추출결과의 차이 및 차이의 발생원인을 분석하고, 보다 정확한 구조물의 고유진동수를 산출하기 위한 보정방법을 제안하였다. 또한, 철도교량의 시공단계에 따라 궤도부설 전, 후에 진동실험을 수행하였으며, 궤도부설에 의한 고유진동수 변화를 관찰하였다. 가진방법에 따른 측정 고유진동수의 차이는 가진기의 경우 부가질량의 효과, 충격해머의 경우 동적응답 레벨에 따라 변화하는 지점강성효과에 기인하는 것으로 파악되었으며, 이에 대한 보정을 통해 보다 신뢰성 높은 고유진동수로 환산하는 것이 가능하였다. 궤도부설의 효과는 일반적으로 부가질량으로만 고려하여 궤도부설 전에 비해 고유진동수가 감소하는 것으로 예상되어 왔지만, 이 연구에서 수행한 실험의 결과로 질량추가의 효과에 상당하는 강성기여 효과도 있는 것으로 나타났으며, 강성증가율은 발생변위의 수준에 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 설계단계에서 완성계의 고유진동수 예측시 궤도의 발생변위수준을 고려하여 적절히 강성기여 효과를 고려하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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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.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1181-1184
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• 2007

이 논문에서는 단부가 힌지와 회전스프링으로 지지된 원호 아치의 면내 자유진동에 대한 지배 미분방정식을 수치해석하여 대상 구조에 대한 최저차 4개의 고유진동수 및 진동형을 산출하였다. 축변형, 회전관성 및 전단변형 효과를 고려한 지배방정식을 채택하였으며, 해석결과로서 아치 중심각, 세장비 및 단부의 회전스프링상수 변화에 따른 고유진동수 및 진동형의 변화를 고찰하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.195-202
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• 2004

일반적으로 쉘 표면에 수직한 압력은 변형 전 쉘 표면에 수직한 방향으로 작용한다고 가정하고 쉘 표면의 변형으로 인한 표면적의 변화를 고려하지 않음으로써 이에 의한 변형에너지를 무시한다. 그러나, 변형된 쉘 표면에 수직으로 작용하는 압력은 고유진동수와 좌굴하중에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 구조물의 변형에 의한 쉘 단면적의 변화와 압력의 방향변화에 대한 변형에너지를 구하고 이를 변분하여 부가매트릭스를 산정하였다. 이를 축대칭요소에 추가하여 전산구조해석을 통해 외압의 부가효과를 고려한 고유진동수를 계산하였다. 외압의 크기가 증가함에 따라 쉘 구조물의 고유진동수는 감소하며, 고유진동수가 영이 될 때의 외압의 크기를 좌굴하중으로 볼 수 있다. 이를 이용하여 정해가 존재하는 원통 쉘에 적용한 결과 유사한 해를 얻을 수 있었으며, 부가효과를 고려하지 않았을 경우는 상당한 차를 나타내었다. 그러나, 반구형 돔에서는 원통 쉘에 비해 압력의 부가효과가 거의 나타나지 않는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.357-364
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• 2008

본 논문은 단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동에 관한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 극좌표계에서 유도하였으며, 이 미분방정식에는 회전관성효과를 고려하였다. 본 연구에서는 원호아치에 비해 구조적 안정성이 우수한 포물선형 아치를 대상아치의 선형으로 결정하였으며, 고정-고정, 고정-회전, 회전-회전의 단부조건을 고려하였다. 미분방정식을 효율적으로 해석하여 정확한 고유진동수를 산정할 수 있는 수치해석 알고리즘을 개발하고, 문헌과 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구에서 유도된 이론식 및 수치해석 과정의 타당성을 검증하였으며, 단면폭비, 두께비 및 형상비 등과 같은 제 변수 변화에 따른 무차원 고유진동수의 변화를 고찰하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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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.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.139-144
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• 2008

본 논문은 건물의 형태와 동적특성을 변화시키지 않고 건물에 부가질량을 설치하여 건물의 진동을 제어하는 방법중 수동형 제진장치인 TLD(tuned liquid damper)와 MTLD(multiple tuned liquid damper)의 진동응답을 감소시키기 위해 진동대를 이용한 성능실험을 실시하였다. 따라서 기존의 형태별(원형, 직사각형) TLD 실험의 실험 데이터를 가지고 가진 진폭(1mm, 3mm, 5mm, 10mm, 20mm) 의 변화에 따른 고유진동수(0.44Hz, 0.55Hz)에 대한 MTLD의 형태별 실험을 통하여 TLD와 MTLD의 진동감소효과에 대한 성능실험을 비교 분석 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.467-477
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• 1997

모달실험 기법의 강부재 손상발견 적용성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 단경간 및 2경간 강재보에 손상을 모사한 단계적인 절단을 가하면서 모달실험을 반복하고, 손상 정도에 따른 모달 파라미터의 변화를 관찰하였으며, 실험 결과를 검증할 목적으로 수치해석을 병행하였다. 고려한 모달 파라미터는 고유진동수(Frequency), 변위 모드형상(Displacement Mode Shape), 변형률 모드형상(Strain Mode Shape)이며, 이들 모달 파라미터를 구하기 위하여 가속도계와 변형률계를 사용한 모달실험을 실시하였다. 각각의 손상단계에서 손상에 의한 변위 모드형상과 변형률 모드형상의 변화를 위치에 대해 정량적으로 나타내기 위하여, CoMAC과 Modal Vector Error를 사용하였다. 고유진동수는 손상의 정도가 심해짐에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 손상의 위치를 발견하는 데에 가장 효과적으로 사용될 수 있는 것은 변형률 모드형상이었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1211-1222
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• 2011

일반적으로 회전체나 초기 하중 하의 구조물 또는 열변형된 파이프 등의 프리스트레스 구조물은 이러한 프리스트레스 효과로 인하여 고유진동수 및 고유진동모드가 변화되기 때문에 정확한 고유진동해석을 위해서는 프리스트레스 고유진동해석을 수행해야 한다. 시스템에 따라서는 그 복잡성으로 인하여 수십만~수백만의 큰 자유도를 갖는 대형 유한요소모델이 요구되어 이러한 대형 모델의 프리스트레스 영향을 파악하기 위한 프리스트레스 고유진동해석을 주어진 설계시간 내에 반복적으로 수행하기에는 여전히 시간적 어려움이 많은 형편이다. 따라서, 본 논문에서는 크리로프 부공간에 근거한 축소기법으로 시스템의 초기 유한요소모델에 대하여 고유진동 특성을 정확하게 나타내면서도 작은 차수의 축소모델로 표현하여 프리스트레스 고유진동해석에서의 계산시간 문제를 감소하였다. 초기 시스템과 축소 시스템의 모멘트를 일치하는 수치계산에는 아놀디 과정을 이용하였다. 적용예제로 휠과 컴프레서 임펠러를 선택하여 제안한 방법을 통한 회전에 따른 프리스트레스 고유진동해석의 정확성과 효율성을 보였다.