본 연구에서는 NREL 5MW 풍력발전기 타워 설계 모델을 다물체 동역학과 신뢰성 기반 최적 설계를 이용하여 최적화하는 연구를 수행하였다. 타워 모델은 티모센코 빔 이론을 이용하여 얻은 동특성을 내포한 링크와 조인트로 이루어진 수학적 모델로 표현하였다. 최적화 문제에서는 높이가 일정한 타워에서 두께, 내 외곽 지름이 변할 때 나타나는 민감도 변화를 비교하여 결과를 도출하였으며, 비교 기준으로 굽힘 응력과 좌굴 안정성을 사용하였다. 일계 이차 모멘트법을 이용한 최적화 알고리즘에서 얻은 최종 모델은 유한요소법을 이용한 정하중 해석에서 최대 응력 분포를 이용한 안전성을 고려를 통해 유효성을 검증하였다. 본 연구 방법을 통해 동역학적 모델과 유한요소 모델간의 연계성을 확인하고, 낮은 타워 설치 비용으로 더 강건한 시스템을 구축할 수 있는 설계 방향을 제시하였다.
This study aims to investigate dynamic interaction characteristics between Maglev train and 3 span continuous guideway. The integrated model including a 3D full vehicle model based on multibody dynamics, flexible guideway by a modal superposition method, and levitation electromagnets with the feedback controller is proposed. The proposed model was applied to the Incheon Airport Maglev Railway to analyze the dynamic response of the vehicle and guideway from the numerical simulation. Using field test data of air gap and guideway deflections, obtained from the Incheon Airport Maglev Railway, the analysis method is verified. From the results, it is confirmed that Maglev railway system are designed and constructed safely according to the design criteria.
Since the performance of the circuit breaker mainly depends on the spring operating mechanism, the analysis of the spring operating mechanism is required. The spring, especially closing spring, stores the deformation energy due to the compression and then accelerates the big loads rapidly in the circuit breaker. To accurately carry out the kinematic and dynamic analysis of the circuit breaker, the precise modeling of the spring behavior is necessary. In this paper, the static stiffness of the spring is captured by using the tester. When the spring is used in the circuit breaker, it is installed horizontally. Therefore, Sine excitation tests are carried out horizontal and vertical direction. Three types of spring models such as a linear spring model, modal spring model, and nodal spring model are suggested and compared with the experimental results.
A procedure to model and simulate control systems is presented using CADyna and MATLAB/Simulink computer codes. For the plant modeling, a technique for obtaining the state matrices from CADyna is presented. To obtain state matrices from CADyna models, perturbation theory is used. These state matrices are then used in NATLAB to design a controller for the plant. The controller design can subsequently be incorporated into the CADyna model and its closed loop performance is evaluated. Examples are presented to verify the developed methodology.
A study on the dynamic analysis of a tracked vehicle for mining on deep-sea bed with very soft soil is presented. An equation for the interaction between track and soft soil is employed to develop a track/soil interaction module called TVAS. The vehicle is modeled as a multi-body dynamic system using a multi-body dynamic analysis program. The developed module is incorporated into the multi-body dynamic analysis program with a user subroutine. The dynamic behavior and design of the mining vehicle on deep-sea bed is investigated.
A nano-imprinting stage has been widely used in various fields of nano-technology. In this study, A 4-axis nano-imprinting stage is modeled with using the 3D-CAD Tool. Structural components such as an upper-plate, bearings and cross-roller-guides are modeled with finite elements to analyze flexibility effect during the precision stage motion. In addition, Dynamic analysis is executed to reproduce actual motion of 4-axis nano imprinting stage.
A multi body simulation (MBS) model is developed for predicting the impact harshness of the vehicle. Impact harshness is the vehicle performance to evaluate the impulsive vibration behavior during driving over an obstacle of the road. Thus, the approach is simulated on the time domain for considering the transient behavior of the vehicle. The validity of vehicle component modeling of bushes, dampers and structure flexibilities is verified. The simulations are compared with the test results in both of vertical and longitudinal directions. In particular, the vertical vibration of the vehicle is significantly affected by the body flexibility. Through the sensitivity analysis, main factors for the impact harshness performance are investigated.
반경이 작은 곡선이 종종 존재하는 도시 내에서 운행되는 도시형자기부상열차는 전자석과 레일 사이에 기계적 접촉 없이 곡선주행을 할 수 있어야 한다. 특히, 안내제어가 없는 자기부상열차에 있어서는 승차감을 확보하면서 곡선추종성능을 향상시키기 위하여 차간 댐퍼의 설치가 고려된다. 자기부상 차량용 차간 댐퍼는 곡선 진출입시 차량에 발생하는 요(Yaw) 방향의 진동을 최소화할 수 있어야 함과 동시에, 부상 전자석이 레일과 접촉이 없도록 해야 한다. 본 논문에서는 곡선주행에서의 차간 댐퍼의 승차감과 곡선추종성에의 영향을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위하여 부상제어, 차량, 대차 및 궤도가 포함된 동역학 모델을 이용한 동특성 시뮬레이션이 수행된다. 시뮬레이션을 통하여 차간 댐퍼의 효과가 분석되고 시험 선로에서의 주행시험을 실시하여 해석 결과의 신뢰성에 대한 검증이 이루어졌다.
일반적으로 열차분야에서 분기기 시스템은 안전성과 직접적으로 연관되기 때문에 높은 신뢰성이 요구된다. 특히 자기부상열차의 분기기 시스템은 대차가 궤도를 감싸는 구조적 특징으로, 고가궤도 전체가 움직여야 한다. 이러한 이유로 자기부상열차의 분기기는 강 재질로 설계되었다. 강 거더의 분기기는 콘크리트 거더에 비하여 진동측면뿐만 아니라 거더의 처짐에도 취약하다. 그러므로 자기부상열차가 유연한 분기기 위를 통과 할 때, 부상안정성 예측이 매우 중요하다. 본 논문의 목표는 자기부상열차와 분기기 거더의 연성된 동역학 해석모델을 개발하고, 공진예측 및 차량의 부상안정성 예측에 있다. 이를 위해서 차량의 3차원 다물체 동역학 모델을 개발 하였고, 분기기 거더와 모달중첩법을 이용한 연성모델링을 수행하였다. 개발된 해석모델은 실측 실험과 비교를 통해서 해석모델의 타당성을 검증하였다.
This paper presents a computational method for deformation modes of a flexible body in multibody system from the experimental modal analysis and an efficient method for flexible multibody dynamic analysis by use of the modes. It is difficult to directly use experimental modal parameters in flexible multibody dynamic analysis. The major reasons are that there are many inconsistencies between experimental and analytical modal data and experimental noises are inherent in the experimental data. So two methods, such as, a method for ortho-normalization of experimental modes and the other one for mode expansion, are suggested to gain deformation modes of a flexible body from the experimental modal parameters. Using the virtual work principle, the equation of motion of a flexible body is derived. The effectiveness of the proposed method will be verified in the numerical example of cab vibration of a truck by comparing analysis and test results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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