• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제9권2호
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• pp.159-169
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• 1985

The calculation of torsional vibration for marine diesel engine propulsion shafting is normally carried out by equalizing exciting energy to damping energy, or using the dynamic magnifier. But, with these methods, the vibration amplitudes are calculated only for resonance points and vibration amplitudes of other running speeds of engine are determined by the estimation. Recently, many energy-saving ships have been built and on these ships, two-stroke, supercharged, super-long stroke diesel engines which have a small number of cylinders are usually installed. In these cases, the first order critical-torsional vibrations of these engine shaftings appear ordinarily near the MCR speed and the stress amplitudes of their vibration skirts exceed the limit stress defined by the rules of classification society. To predict the above condition in the design stage, the synthesized vibration amplitudes of all orders which are summed up according to their phase angles must be calculated from the drawings of propulsion shaft systems. In this study, a theoretical method to fulfill the above calculation is derived and a computer program is developed according to the derived method. And a shafting system of two-stroke, super-long stroke diesel engine which was installed in a bulk carrier is analyzed with this method. The measured values of this engine shafting are compared with those of calculated results and they show a fairly good agreement.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.148-156
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• 2001

Brake judder, one of low Sequency vibrations in brake system is determined by the excitation of Brake Torque Variation (BTV). The largest contributor to BTV is disc thickness variation. In this study, the static loads of brake torque at Suspension Mounting Points (SW) are obtained by the quasi-static analysis using DADS. The dynamic loads with frequency of BTV at SW are derived from correlation between forced vibration analysis with static loads and brake test results. And the accelerations at steering wheel were analyzed by forced vibration analysis with dynamic loads using commercial finite element program MSC/NASTRAN so that vibration characteristics of vehicle due to brake judder were investigated. Reliability of analysis results was verified through comparing the brake test results. Also, a parametric study with natural frequencies of frame, such as the 1st torsional mode and 1st bending mode, was conducted to reduce vibration amplitudes. As a result we could detect frame natural frequency conditions to improve vibration characteristics and obtained the frame model to reduce vibration amplitude.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권12호
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• pp.94-101
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• 2009

In diesel engines, it is inevitable that the torsional vibration is produced by the fluctuation of engine torque. Therefore, it is necessary to establish preventive measures to diminish the torsional vibration. The sleeve spring type damper is one of the preventive measures for reducing the torsional vibration. In this study, 2-roll bending process was proposed to manufacture sleeve spring; The program to calculate the initial radius including springback effect was developed and the FEA method to analyze elasto-plastic problem was verified through analysis of 90 degree bending process. The elasto-plastic analysis of 2-roll bending process was carried out by the FEA method verified to set a new criterion, and the new process design parameter(contact angle) in the 2-roll bending process was proposed.

• 동력기계공학회지
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• 제22권6호
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• pp.11-19
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• 2018

In this study, the authors examine the propulsion shafting of the training ship SAEDONGBAEK and perform modeling to analyze the torsional free vibration of the shafting. In this paper, the computational algorithm for analyzing the torsional free vibration of the shafting with a reduction gear is formulated by the sylvester-transfer stiffness coefficient method (S-TSCM) that is a recently developed and a powerful method in free vibration analysis. According to the state of the controllable pitch propeller of the shafting and the temperature of the elastic coupling, the torsional free vibration of the shafting is performed by the S-TSCM. The authors examine the changes of the natural frequencies and natural modes which are the results of the torsional free vibration analysis of the shafting.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.337-346
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• 2014

본 연구는 주기적 강제 진동이 가해지는 표면의 액적 모드 특성과 표면에 놓인 액적의 제거에 대한 조건을 실험적으로 이해하는 것을 목적으로 하고 있다. 액적의 거동을 명확하게 관찰하기 위해 아크릴 표면에 Teflon 코팅을 진행하여 접촉각을 높였고, 히스테리시스는 25도 이내로 진행하여 액적의 거동이 보다 쉽게 진행되도록 하였다. 본 실험은 먼지가 적은 청정실에서 실험이 진행되었다. 제작된 소수성 표면에 놓인 액적의 실제 공진 주파수를 예측하기 위해 이론 및 실험적 해석을 통해 두 접근방법의 타당성을 파악하였으며, 두 개의 초고속카메라를 액적의 상면과 측면에 설치하여 2가지 측면에서 액적의 다양한 형상 변형 특성- 모드 형상, 분리, 미소 액적의 발생, 그리고 좌우 비틀림의 특성을 관찰하였다. 이론 값 비교결과 실제 공진 주파수 값들의 차이가 약 18% 이하로 관찰되었으며, 이러한 차이는 접촉선 마찰, 비선형 벽 고착, 실험의 불확실성 등에 가장 큰 영향을 받는 것으로 판단된다. 사용된 스피커에 상대적으로 낮은 전압을 인가할 경우 액적의 접촉선은 고정된 상태에서 좌우 대칭적인 액적 형상진동이 나타났다. 반면, 높은 전압을 인가할 경우 액적의 접촉선은 비고정된 상태가 되면서 더 활발한 형상 진동이 나타났다. 가진 주파수가 모드 주파수와 일치할 경우에는 액적의 로브 크기가 주변부 주파수 일 때 보다 비교적으로 컸으며, 같은 전압을 인가 할 경우, 표면에 놓인 액적의 미소 액적 발생 및 완전한 제거는 2차 모드에서만 진행되는 것을 실험을 통해 규명하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.589-596
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• 2014

기계 구조물에서 부재의 결합부가 시스템 전체의 동적 거동에 매우 심각한 영향을 미치고 있다. 따라서 동적인 응답의 정확한 예측은 이러한 결합부를 어떻게 모델링 하느냐에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 본 논문에서는 결합부의 유연성을 정량적으로 표현하기 위하여 서로 대칭이고 마주보는 외팔보의 중앙에 선형 및 비틀림 스프링을 결합부에 이식하였다. 이를 바탕으로 결합부의 강성 변화에 따른 시스템의 재해석은 축약법과 유한요소법으로 계산하였다. 이항 급수로 표현되는 기저 벡터의 수에 따라서 전체 모델의 크기는 획기적으로 감소되어 축약 모델로 매우 짧은 시간에 효율적으로 계산할 수 있었다. 본 연구에서는 두 가지 경우의 수치해석 예가 제시되어 축약 모델의 결과가 정밀해와 잘 일치함을 보여주고 있다.

• Composites Research
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• 제14권2호
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• pp.13-21
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• 2001

비강성, 비강도가 우수한 복합재료의 특성상, 기존의 금속 구조물을 복합재료 구조물로 대체 하는 것은 많은 이득을 가져온다. 이 논문에서는 탄소섬유/에폭시 복합재료와 유리섬유/에폭시 복합재료를 이용하여 정적 토크전달 능력, 비틀림 좌굴 하중. 굽힘 1차 고유진동수의 설계 기준을 만족하는 후륜구동 자동차용 일체형 동력전달축이 설계 및 제조되었다. 복합재료 중공축과 알루미늄 요크와의 결합을 위하여 단일 겹치기 접착조인트가 사용되었으며, 접착조인트의 정적 토크전달 능력은 접착길이와 요크두게에 따라 유한요소 해석을 이용하여 계산되었고, 실제 실험결과와 비교되었다. 복합재료 중공축의 정적 토크전달 능력은 Tasi-Wu 파괴지수와 아루미늄 요크와 에폭시 접착제의 비선형 물성을 적용하여 계산되었다. 실험과 해석결과로부터 복합재료 동력전달축의 정적 토크전달 능력은 임계 요크 두께에서 가장 높았으며, 임계 접착길이 이상에서는 포화되었다. 또한 일체형 복합재료 동력전달축은 기존의 2단 분리형 강철 동력전달축과 비교하여 40%의 무게 감소효과를 가져왔다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권7호
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• pp.1719-1730
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• 1993

This paper presents the theoretical natural frequencies of out-of-plane deformable ring based on the variables such as out-of-plane deflection, torsional rotation and shear rotation. Based on the same variables, a finite element eigen analysis is carried out by using the $C^0$-continuous, isoparametric element which has three nodes per element and three degrees-of-freedom at each node. Numerical experiments are peformed to find the integration scheme which produces accurate natural frequencies, natural modes and correct rigid body motion. The uniformly reduced integration and the selective reduced integration give more accurate numerical frequencies than the uniformly full integration, but the uniformly reduced integration produces incorrect rigid body motion while selective reduced integration does correct one. Therefore, the ring element based on the three variables which employes selective reduced integration is recommended to avoid spurious modes, to alleviate the error due to shear locking and to produce correct rigid body motion, simultaneously.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.382-388
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• 2010

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 철도차량 차체 구조물을 위한 표준유한요소모델을 제시하였다. 최근 샌드위치 복합재는 높은 굽힘 강성 및 강도를 가지며 차체의 경량화와 공간 확보를 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있어 국내의 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러므로 복합재 철도 차량의 제작 전에 유한요소법 등을 통해 구조안전성을 검증해야 한다. 본 연구에서는 다양한 철도차량의 실제 구조시험과 같은 수직, 압축, 비틀림 하중 및 고유진동수 해석을 통해 철도차량 구조물의 표준유한요소모델을 검증 제시하였다. 그 결과, 샌드위치 패널의 굽힘 강성을 향상시키기 위한 보강 금속 프레임에는 빔 요소보다는 사각 쉘 요소가 적절하였으며, 샌드위치 패널의 허니콤 코어와 적층복합재의 경우 적층 쉘 요소와 비교하여 적층 쉘 요소와 솔리드 요소를 사용하는 것이 적절하다. 또한, 제안된 표준유한요소모델은 유한요소모델의 수정 없이 충돌모델에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.887-899
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• 2006

본 연구의 목적은 교량 거더 단면의 공기역학적 특성을 나타내는 기본 자료인 공기력계수와 플러터계수가 동적응답과 어떠한 상관관계를 가지는지를 규명하는데 있다. 이를 위해 세 단계의 단면모형실험이 수행되었다. 첫 번째 단계에서는 총 7개의 거더 단면 즉, 6개의 플레이트거더 단면과 1개의 박스거더 단면이 고려되었으며 거더 단면의 기하학적 형상, 영각, 바람의 방향 그리고 기류조건이 공기력계수인 항력계수, 양력계수 그리고 모멘트계수에 미치는 영향을 정적 단면모형실험을 통해 살펴보았다. 두 번째 단계에서는 동적실험을 통해 각 단면의 공기력계수와 동적응답의 상관성을 검증하였다. 마지막으로 2자유도하의 동적 단면모형실험을 통해 세 개의 거더 단면의 플러터계수를 산출하고 이를 동적실험결과와 비교하였다. 주어진 단면형상에 대한 비정상 공기력에 의해 변화되는 시스템의 감쇠와 강성을 가장 잘 반영하는 플러터계수는 초기변위-자유진동시스템을 이용하여 추출하였다. 이를 위해 등류조건에서 풍속별로 교량단면의 수직 및 비틀림 초기변위의 시간에 따른 진폭의 감쇠를 측정하였다. 본 연구에서 제시한 교량단면의 공기력계수와 플러터계수는 공탄석해석 및 버펫팅해석을 위한 기본 자료로 유용하게 쓰일 것으로 보인다.