• Title/Summary/Keyword: 동적 해석법

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Free Vibration Analysis of Shell Structures with Elastic Supports (탄성지지를 갖는 셀구조물의 자유진동해석)

  • 문덕홍;여동준;김판석
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1995.04a
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    • pp.344-349
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    • 1995
  • 셀구조물은 선박, 항공기, 우주선 등의 산업분야에 자주 사용되는 중요한 구조요소로서, 이에 대한 연구도 공학적 필요성에 의해 많은 연구가 진행되어 왔다. Maddox등의 Rayleigh-Ritz법, Srinivasan and Bobby의 적분방정식 기법, Petyt의 유한요소법, Irie, Henderson등의 전달매트릭스법, 그 외 Webster, Petyt and Deb Nath, Blevins, Srinivasan and Krishnan등에 의해 여러가지 해석방법의 진동해석이 행해져 왔다. 현재 주로 사용되고 있는 매트릭스 구조해석 및 진동해석 방법으로는 유한요소법과 전달매트릭스법을 들 수 있다. 유한요소법은 범용적인 해석 프로그램의 개발은 수월하지만 대규모의 선형 연립방정식의 해법에 귀착되므로, 기억용량이 큰 대형컴퓨터가 필요하고, 반면 전달매트릭스법은 기억용량이 적은 퍼스널컴퓨터로도 계산수행이 가능하나 고차의 고유진동수를 구할 경우나, 중간에 단단한 경탄성지지가 존재할 경우 등에는 수치계산상의 문제점이 지적되고 있다. 이에 대한 대책으로, 상태변수를 바꾸어 넣은 Riccati방법, 각 절점의 기지의 상태변수를 제거하는 Frontal법, 전달매트릭스와 강성매트릭스를 결합시키는 방법 등이 보고 되고 있다. 이에 자자들은 퍼스널컴퓨터 이용에 적합한 고속, 고정도의 구조해석 및 진동해석 기법으로 전달영향계수법을 제안하여, 원판구조물, 사각판구조물, 원통형 셀구조물 등의 여러가지 형상구조물의 자유진동 해석에 적용해서, 종래의 전달매트릭스법에 비해 계산정도 및 계산속도의 양면에서 매우 우수함을 보고한바 있다. 본 연구에서는 동적영향계수의 축차전달에 그 개념을 두고 있는 전달영향계수법을 좀 더 일반화시키고 체계화시키기 위하여 탄성지지를 갖는 셀구조물에 적용하여 자유진동 해석 알고리즘을 정식화한 후, 간단한 모델에 대한 수치실험을 통해서 전달 영향계수법으로 구한 해를 전달매트릭스법의 결과와 비교.검토하여 본 방법의 유용성을 확인하였다.

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Modified Nonlinear Static Pushover Procedures of MDOF Bridgesfor Seismic Performance Evaluation (내진성능평가를 위한 다자유도 교량의 수정 비선형 등가정적해석법)

  • Cho, Chang-Geun;Kim, Young-Sang;Bae, Soo-Ho
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.10 no.4
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    • pp.175-184
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    • 2006
  • Two methods of the nonlinear static pushover analysis have been presented for the performance-based seismic design and evaluation of MDOF continuous bridges. Guidelines for buildings presented in FEMA-273 applying the Displacement Coefficient Method (DCM) and in ATC applying the Capacity Spectrum Method(CSM) have been modified for MDOF bridges. Two methods are compared with the time- history analysis. The lateral load distribution pattern for seismic loads has been examined in the static pushover analysis. The force-based fiber frame finite element has been implemented in the modeling of reinforced concrete piers.

A Study on the Adjustment of Precise Leveling Nets by the Method of Dynamic Least Squares (동적최소(動的最小)제곱법(法)에 의한 정밀수준강(精密水準綱)의 조정(調整))

  • Lee, Kye Hak;Jang, Ji Won;Kang, Hee Bog;Sung, Soo Lyeon
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.8 no.2
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    • pp.177-184
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    • 1988
  • The method of least squares has been applied to the static data, but it was not applications for the processing of observed values accompaning real-time variation. In this paper, having been considered all observations to be the function of time, leveling nets were analized dynamically by introducing the concept of time to conventional method of least squares. As a results, the method of dynamic least squares was well applicable to the adjustment of leveling nets.

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Two-Dimensional Infinite Element for Dynamic Analysis of Saturated Two-Phase Soil (포화된 2상 지반의 동적해석을 위한 2차원 무한요소)

  • Kim, Jae-Min
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.9 no.4 s.44
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    • pp.67-74
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    • 2005
  • This paper presents a new infinite element for modeling far-field region in dynamic analysis of a fluid-saturated two-phase medium. The infinite element method combined to the infinite element method has been effectively applied to several engineering problems where the full space or half-space medium should be modeled. However, the currently available infinite element for dynamic analysis of two-phase porous medium has a limitation that Pl and P2 waves can only be Included in shape function expressing behavior ol the body. In this paper, the infinite element method is extended to simulate arbitrary number of multi-component waves. For this purpose, the far-field of the porous medium is assumed to be a layered half-space, while the near-field Includes structures as well as irregular soil medium. The accuracy and effectiveness of the proposed element have demonstrated using 1-D and 2-D wave propagation problems.

A Study on the Dynamic Response of Highway Bridges by 4-Axles Single Truck (4축 단일차량에 의한 도로교의 동적응답에 관한 연구)

  • Chung, Tae-Ju
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.23 no.3
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    • pp.397-404
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    • 2011
  • In this paper, a research for the dynamic wheel loads of a 3D vehicle model, which relates to a tire-enveloping model, is carried out. A single truck with four axles is modeled as a 10-D.O.F. vehicle by modeling both contact length of tires and pitching of tandem spring axles. The dynamic equations of the vehicle are obtained using the Lagrange's equation, the solution of the equations is calculated by Newmark-${\beta}$ method. The validity of the developed 3D vehicle model is demonstrated by comparing results obtained from the proposed method with those from experimental data. The maximum impact factors of tire force are evaluated according to the various step bumps on which a 24-ton dump truck is running.

Dynamic Analysis of Geometric Nonlinear Behavior of Suspension Bridges under Random Wind Loads (랜덤풍하중에 대한 현수교의 기하학적 비선형 거동의 동적해석)

  • Yun, Chung Bang;Hyun, Chang Hun;Yoo, Je Nam
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.8 no.2
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    • pp.185-196
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    • 1988
  • In this study, a method of nonlinear dynamic analysis of suspension bridges subjected to random wind loads is pre.sented. The nonlinearity considered is the one due to the interaction between the motion of the bridge girder and the tertsion variation of the main cables. The equation of motion is formulated using a continuum approach. The coupling between the vertical and torsional motions are included in the analysis. The equation of motion is solved by using the mode superposition method. The analysis is carried out in the frequency domain utilizing the stochastic linearization technique on to the modal equations. In the linearization procedure, the nonlinear terms are approximated as linear ones with constant terms. The verification of the method has been performed on a case with four modal degrees of freedom. Example analyses are carried out on two suspension bridges for various wind speeds and wind force parameters. Numerical results indicate that, by including the nonlinearity into the analysis, the dynamic responses of the bridges, particularly in the vertical direction, change considerably.

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Finite Element Dynamic Analysis of a Vertical Pile by Wave and Tidal Current (파도와 조류에 의한 수직 파일의 유한요소 동적거동 해석)

  • 박문식
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.17 no.2
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    • pp.183-192
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    • 2004
  • New dynamic analysis procedures lot the vertically drilled sea water pile are suggested and demonstrated by the typical design Problem. Pile structure submerged in the sea water as well as forces by the ocean waves and tidal currents are modeled and formulated by finite element method. To obtain wave forces for the finite element equation, Airy's wave theory is tested and selected among others. Lateral lifting forces induced by the vortex shedding of current flow is simply based on the harmonic function with the Strouhal frequency and lifting coefficient. Natural frequencies and frequency responses for the pile are calculated by NASTRAN using the results of the formulation. Dynamic displacement and stress results obtained by these procedures are shown to be applicable to predict the dynamic behaviors of the ocean pile by the wave and lifting forces as a preliminary design analysis.

Analysis for Dynamic Characteristics of T-shaped structure using Sensitivity Analysis and Reduced Impedance Method (감도해석과 축소임피던스합성법을 이용한 T형 구조물의 동특성 해석에 관한 연구)

  • 오재응;류지우;조준호
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1994.10a
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    • pp.231-237
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    • 1994
  • 컴퓨터의 눈부신 발달에 힙입어 실험 또는 해석적 방법으로 일반 구조물이나 기계구조물의 진동특성을 손쉽고 정확하게 파악하는 것이 가능하게 되었다. 그런데 최근의 산업현장은 지금까지의 정확한 구조해석에만 그치지 않고 이를 바탕으로 강도 개선, 재료 절감을 통한 원가절감, 중량 최소화 문제등의 차원에서 동적인 특성의 변경을 요구하고 있다. 이러한 문제는 그 중요성에도 불구하고 여전히 설계자의 경험이나 시행착오에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 구조물 결합부분에 주목하여 동특성의 변경 문제를 해석하고자 하였다. 즉 거의 모든 구조물이 결합부를 가지고 있는데 결합부 특성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 리벳이나 보울트나 어떤 특수한 형태 결합부가 구조물의 특성에 주는 영향을 예측하기 어렵다. 이러한 결합부이 특성을 알아내고 구조물 동특성 변경 및 개선안을 제시하는 최적설계를 위해 감도해석기법은 아주 유효하게 쓰일 수 있다. 한편 구조물의 대형화, 복잡화는 구조물 동특성 해석에 더욱 많은 계산시간과 용량이 큰 전자계산기를 필요로 하게 되었으며, 분계의 결합부위가 변경되거나 결합형태가 변했을 때 전계의 동특성을 다시 해석할 필요없이 분계만의 정보로부터 전계의 동특성을 알아낼 필요가 생겼다. 이러한 의미에서 구조물의 분계로부터 전계의 동특성을 해석을 위한 부분구조합성법이 대두되게 되었다. 본 연구에서는 이러한 감도해석과 부분구조합성법의 공통된 문제를 일치화하고자 하였다. 즉 감도해석기법을 이용하여 필요한 구조물의 동특성에 부합하는 결합부의 최적한 설계변수를 규명하였고 이렇게 구해진 결합부의 설계변수와 분계의 정보를 알고리즘이 비교적 간단하고 오차가 적은 축소임피던스 합성법에 적용하여 전계의 동특성을 해석함으로써 감도해석기법과 축소임피던스 합성법의 통합적용이 최적설계와 이에 따른 동특성 해석에 효과적인 방법임을 보이고자 하였다. 대상구조물은 구조물 결합의 기본적인 형태인 T형을 선택하였다. T형 구조물은 분계 A(16개의 사각요소)와 분계 B(8개의 사각요소)로 이루어져 있으며 두개의 스프링으로 결합되어 있다. 설계변수는 강성에 국한하였으며 결합부의 결합형태는 탄성결합과 강결합으로 하였다. 감도해석과 축소임피던스 합성법에 의해 구해진 고유진동수와 FRF를 상용 유한 요소 해석 패키지인 MSC/NASTRAN을 통하여 검증하여 이 연구의 타당성을 검토하였다.

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Proper Orthogonal Decomposition Based Intrusive Reduced Order Models to Accelerate Computational Speed of Dynamic Analyses of Structures Using Explicit Time Integration Methods (외연적 시간적분법 활용 동적 구조해석 속도 향상을 위한 적합직교분해 기반 침습적 차수축소모델 적용 연구)

  • Young Kwang Hwang;Myungil Kim
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.37 no.1
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    • pp.9-16
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    • 2024
  • Using the proper orthogonal decomposition (POD) based intrusive reduced order model (ROM), the total degrees of freedom of the structural system can be significantly reduced and the critical time step satisfying the conditional stability increases in the explicit time integrations. In this study, therefore, the changes in the critical time step in the explicit time integrations are investigated using both the POD-ROM and Voronoi-cell lattice model (VCLM). The snapshot matrix is composed of the data from the structural response under the arbitrary dynamic loads such as seismic excitation, from which the POD-ROM is constructed and the predictive capability is validated. The simulated results show that the significant reduction in the computational time can be achieved using the POD-ROM with sufficiently ensuring the numerical accuracy in the seismic analyses. In addition, the validations show that the POD based intrusive ROM is compatible with the Voronoi-cell lattice based explicit dynamic analyses. In the future study, the research results will be utilized as an elemental technology for the developments of the real-time predictive models or monitoring system involving the high-fidelity simulations of structural dynamics.

Dependency of Dynamic Behavior of Circular Foundation on Ground and Foundation Characteristics (지반 및 원형기초의 특성이 기초의 동적거동에 미치는 영향)

  • Ahn, Jae-Hun
    • Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.8 no.2
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    • pp.111-117
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    • 2008
  • The effect of characteristics of ground and circular foundation on the dynamic behavior of the foundation in vertical motion are considered using an approximated analytical solution and a finite element analysis with absorbing (consistent transmitting) boundary. The shear wave velocity of homogeneous ground affects the resonant frequency of the foundation much but has nothing to do with the maximum response amplitude at resonant frequency. The density in this case affects both the resonant frequency and the maximum response. The size and the mass of the circular foundation are related both to the resonant frequency and the maximum response. However, Poisson's ratio has very little effect on dynamic behavior of the foundation. When the ground is not homogeneous but has the layers, different formations of shear wave velocities would also change the maximum response at resonant frequency.