• Title/Summary/Keyword: 수치진동

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전산수치해석의 고속철도에의 활용

  • 이승원;양재성
    • Computational Structural Engineering
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    • v.9 no.3
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    • pp.54-59
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    • 1996
  • 시속 300km로 주행하는 고속철도 열차의 주행안정성 및 승차감을 확보하기 위해서는 열차하중을 고려한 정교한 정적, 동적해석 및 설계가 이루어져야 한다. 따라서 차량과 궤도의 동적상호작용 및 차량과 교량의 동적상호작용, 터널의 미기압 및 공기압, 대단면 터널굴착의 안정성평가, 열차주행에 의한 지반진동의 예측 등에 전산수치해석기법의 활용 및 개발이 현재 활발히 이루어지고 있다. 그러나 고속철도 보유국을 포함한 선진국들에 비하면은 이러한 전산수치해석분야에 있어서 아직도 더 많은 연구 및 개발이 본 공단을 포함하여 학계 및 연구소에서 이루어져야 하겠으며, 본 경부고속철도 건설사업으로 인하여 차량, 전기시설분야의 각종 첨단기술개발 및 발전과 더불어 하부 토목구조물의 건설 및 설계 해석분야에 많은 발전이 기대된다 하겠다.

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Development of Hydrodynamic Pressure Models with Velocity Projection Method (유속투사법을 이용한 동수압 모형의 개발)

  • Lee, Jin-Woo;Kim, Joo-Young;Lee, Jong-Kyu;Cho, Yong-Sik
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2010.02a
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    • pp.52.2-52.2
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    • 2010
  • 본 연구에서는 자유수면의 계산을 위해 동수압을 해석하는 수치모형을 제시하였다. 동수압과 자유수면을 고려하기 위해, 비점성 Navier-Stokes 방정식을 3단계로 나누어 해석하였다. 제1단계에서는 동수압과 자유수면을 전번 시간단계에서 계산된 값으로 대입하여 차분하였으며 이 차분식은 NGMRES(Newton-Generalized Minimal Residual) 방법을 이용해 음해적으로 해석되었다. 이때 계산된 유속장은 연속방정식을 고려하지 않았으므로 각 계산격자에서 질량보존법칙을 만족하지 않을 수도 있다. 제2단계에서 유속과 동수압 보정항으로 이루어진 식을 연속방정식에 대입하여 얻어지는 타원형 방정식인 동수압-포와송 방정식을 해석하므로 여기서 얻어지는 유속은 질량보존법칙을 만족하게 된다. 마지막 3 단계에서는 자유수면과 최종 유속을 계산하였다. 새로 개발된 수치모형을 검증하기위해 정사각형 탱크에서 수면의 자유 진동 문제에 적용한 결과 수치해는 해석해와 잘 일치하였다.

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Numerical Investigations on Vortical Flows and Turbulence beneath the Free Surface around Bow (선수부 자유 표면 부근의 와 유동과 난류 특성에 관한 수치적 연구)

  • Uh-Cheul Jeong;Yasuaki Doi;Kasu-hiro Mori
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.35 no.1
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    • pp.15-23
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    • 1998
  • Characteristics of turbulence beneath the free surface around a blunt bow are numerically-investigated. Three dimensional wavier-Stokes and continuity equations are solved for the simulations.. The Large Eddy Simulation(LES) with the external disturbance is performed to simulate the turbulent free surface flow called sub-breaking wave. The result shows that the free surface fluctuates beyond a certain critical condition and the characteristics of the fluctuation are similar to the turbulent boundary layer flow around a solid body.

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Behavior Analysis of Noise & Vibration-Free Screw Concrete Piles by Means of Numerical Analysis (무소음・무진동을 위한 스크류콘크리트말뚝의 수치해석에 의한 거동분석)

  • Kim, Youngpil;Choi, Yongkyu
    • Journal of the Korean GEO-environmental Society
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    • v.11 no.6
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    • pp.21-29
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    • 2010
  • In this study, a new noise & vibration-free screw concrete pile method that was expected environmentally friendly method was introduced, also the numerical analyses of a conventional PHC pile and a new screw concrete pile were done. As a result, the bearing capacity behavior and the settlement behavior of 2 kinds of concrete pile were analyzed and compared.

Active Control System for Mitigation of Cable Vibration in Cable-Stayed Bridges (사장교 케이블 진동저감을 위한 능동제어시스템)

  • Hwang, In-Ho;Jeong, Cheol-Oh;Lee, Jong-Han;Lee, Jong-Seh
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.20 no.5
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    • pp.557-563
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    • 2007
  • Rain-wind induced cable vibration can cause serious problems in cable-stayed bridge. External dampers attached to the cables have become widely accepted as an effective means for stay-cable vibration suppression. For very long stay-cables, however, such damper systems are rendered ineffective, as the dampers need be attached near the end of cables for aesthetic reasons. A recent study by the authors proposed that a movable anchorage system is replaced direct fixed support of the cable with a support through a bearing and damper. This paper extends the previous work by adding active control system to mitigate the cable vibration. The response of a cable with the proposed active control system is obtained and then compared to those of the cable with and without an external passive damper. The results show that the active control system can provide superior protection than the passive control system for a cable vibration.

Vibration and Stability of Tapered Timoshenko Beams on Two-Parameter Elastic Foundations (두 파라미터 탄성기초를 갖는 테이퍼진 티모센코 보의 진동 및 안정성)

  • 류봉조;임경빈;윤충섭;류두현
    • Journal of KSNVE
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    • v.10 no.6
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    • pp.1075-1082
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    • 2000
  • The paper describes the vibration and stability of tapered beams on two-parameter elastic foundations. The two-parameter elastic foundations are constructed by distributed Winkler springs and a shearing layer as of ten used in soil models. The shear deformation and the rotatory inertia of a beam are taken into account. Governing equations are derived from energy expressions using Hamilton\`s principle. The associated eigenvalue problems are solved to obtain the free vibration frequencies or the buckling loads. Numerical results for the vibration of a beam with an axial force are presented and compared when other solutions are available. Vibration frequencies, mode shapes, and critical forces of a tapered Timoshenko beam on elastic foundations under an axial force are investigated for various thickness ratios, shear foundation parameters, Winkler foundation parameters and boundary conditions.

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Vibration Analysis of Mindlin Plates Using Polynomials Having the Property of Timoshenko Beam Functions (Timoshenko보함수 성질을 갖는 다항식을 이용한 Mindlin판유추 구조계의 진동해석)

  • J.H. Chung;T.Y. Chung;K.C. Kim
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.29 no.1
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    • pp.158-172
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    • 1992
  • In ships and offshore structures, there are many local structures formed of thick plates and/or having the form of double wall panels. For the vibration analysis of such a kind of structures, Mindlin plate theory which includes the effects of shear deformation and rotary inertia is usually adopted. In this paper, the vibration and dynamic sensitivity analysis of Mindlin plates having the boundary conditions elastically restrained against rotation have been accomplished using the Rayleigh-Ritz method. Polynomials having the property of the Timoshenko beam functions are introduced and used as trial functions in the spatial representation of the deflection and rotations of cross sections in two directions of the plates. The results obtained by the introduced polynomials gave nearly the same numerical results as those by the Timoshenko beam functions with the remarkable reduction of computational efforts especially in the dynamic sensitivity analysis.

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Hydroelastic Vibration Analysis of Three Dimensional Submerged Structure (3차원 접수구조물의 유체탄성 진동해석)

  • 정기태;강호승;김영복
    • Computational Structural Engineering
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    • v.4 no.1
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    • pp.20-27
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    • 1991
  • 본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

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Free Vibrations of Curved Members Resting on Elastic Foundation with Continuity Effect (연속성을 갖는 탄성지반 위에 놓인 곡선부재의 자유진동)

  • 이병구;박광규;오상진;진태기
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.14 no.3
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    • pp.371-379
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    • 2001
  • This paper deals with the free vibrations of horizontally curved members resting on elastic foundations with continuity effect. Taking into account the effects of rotatory inertia and shear deformation, differential equations governing the free vibrations of such beams are derived, in which the Pasternak foundation model is considered as the elastic foundation with continuity effect. The differential equations are solved numerically to calculate natural frequencies and mode shapes. The experiments were performed in which the natural frequencies of such curved beams in laboratorial scale were measured and these results agree quite well with the present numerical studies. In numerical examples, the circular, parabolic, sinusoidal and elliptic curved members with the hinged-hinged, hinged-clamped and clamped end constraints are considered. The parametric studies are conducted and the lowest four frequency parameters are reported in tables and figures as the non-dimensional forms. Also the typical mode shapes are presented.

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A Study of Noise Characteristics Induced by Slab Vibration for the Elevated Railway Station (선하역사의 슬래브 진동에 의한 소음방사 특성에 관한 연구)

  • Kim, Jin-Ho;Jang, Dongdoo;Ji, Yong-Soo
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.16 no.5
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    • pp.3557-3566
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    • 2015
  • In the case of elevated railway station in which railway is connected with superstructure of station, vibration and noise level is relatively higher than those of general structure type station due to structural characteristic which transmits vibration directly. Therefore, characteristic understanding of structural vibration and accompanying structure cause noise and establishment of reduction plan through the results are in need. Test and analysis are performed in this research to consider correlativity between structural vibration and accompanying structure cause noise when external forces are applied on standard slab and floating slab which is able to isolate vibration. By producing and loading on standard and floating slab, vibration and noise response are measured while simulation using numerical analysis, finite element method and SEA method is performed. The results about structural dynamic behavior of slab, correlativity between structural vibration and noise, reduction performance of floating slab is deduced through the analysis of tests.