• Title/Summary/Keyword: 최적 모드 예측

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Identification and Modification of Dynamic Characteristics of Engine Mount System using Sensitivity Analysis (감도해석법을 이용한 엔진 마운트계의 동특성 규명 및 개선)

  • Oh, Jae-Eung;Choe, Sang-Ryoul;Jo, Jun-Ho;Lee, Jung-Hwan;Pack, Ho
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1992.10a
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    • pp.25-30
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    • 1992
  • 최근 전자계산기를 이용한 진동해석 방법이 눈부시게 발달하여, 일반 구조물 이나 기계 구조물 등의 동특성을 설계 단계에서 정도 높게 예측하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 종래의 구조해석은 주어진 시스템의 동특성을 위한 것으로 얻어진 동특성으로부터 질량, 관성제원 및 스프링상수값 등의 설계상 수값을 규명하는 연구는 미미한 실정이다. 이것에 대한 해결방법으로 크게 해석적인 방법과 실험적인 방법으로의 접근이 있어 왔다. 해석적인 방법으로 유한요소해석에서 얻은 모드좌표를 물리좌표로 변환하는 방법으로 Guyan의 정축소와 같은 절점축소를 행하는 방법이 고찰되었다. 실험적인 방법으로 가 진실험에서 얻은 전달함수나 모드파라미터로부터 [M], [K] 행렬을 결정하는 연구가 있었지만 어떤것도 질량, 스프링상수 등의 설계상수를 완전히 규명하 지는 못하였다. 또한, 설계 단계에서 필요한 질량, 관성제원 또는 스프링상수 등의 최적한 값이나, 원하는 시스템특성을 얻을 수 있는 설계상수의 적정한 폭을 구하는 연구는 설계자의 경험과 반복된 시행착오에 의존하는 실정이다. 감도해석은 이러한 문제점을 개선하는 수단으로 설계변수에 대한 동특성의 변화율을 구하는 것이다. 감도해석을 수행하는 것은 어느 설계변수를 수정하 는 것이 주어진 동특성에 부합되는 지를 알려주고, 어느 것을 수정하는 것이 원하는 방향의 동특성변화에 가장 효과적인지를 알려주는 것이다. 따라서 감 도해석을 이용하여 설계의 최적화 프로그램을 만들수 있고, 이것은 설계자가 요구하는 동특성을 목적함수로 하여 주어진 구조물을 최적화하는 설계상수 값을 얻을 수 있게 한다. 본 논문에서는 강체모델의 동특성으로부터 모델의 설계 상수를 규명하고, 동특성의 개선을 위하여 설계변수의 변경량을 물리좌 표계에서 얻는것을 목적으로 한다. 강체 마운트계의 관성제원 및 마운트강성 의 규명을 위하여 임으로 주어진 설계상수를 모델데이타로 하여 관성제원과 스프링 강성을 구하였다. 관성제원의 규명은 주어진 모델의 관성값을 모르는 것으로 하여 임의의 초기 관성값으로 감도해석에 의해 주어진 계의 관성값 을 물리 좌표계에서 규명하였다. 마운트 강성의 규명도 관성제원의 규명과 같은 방법으로 임의의 강성값으로 감도해석을 하여 강성값을 규명하였다. 또 한 감도해석에 의한 동특성 변경은 특정한 고유진동 수의 변경이 필요할 때, 고유진동수의 이동을 위한 관성제원의 변경 및 마운트 강성변경값을 예측할 수 있다. 본 연구수행의 기본적인 흐름도는 Fig.1.1과 같다. 위와 같은 작업 으로 엔진 마운트와 같은 강체 모델의 시스템 규명을 행하는 경우에 유한요 소해석 및 가진 실험으로 얻은 고유진동수의 정보 또는 원하는 고유진동수 의 특성을 기본으로 실제 설계에서 사용이 가능하도록 물리 좌표계에서 관 성 제원 및 스프링상수를 구할 수 있을 것이다.

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Application of Tuned Mass Damper to Suppress Man-Induced Vibrations of Cable Stayed Foot-bridge (사장교형식 보도교의 보행진동제어를 위한 TMD 적용)

  • Kim, Yun-Seok;Lee, Seung-Woo;Kim, Jae-Min;Chang, Seong-Kyu
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.74-74
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    • 2011
  • 본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

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Lightweight Design of an Outer Tie Rod Using Meta-Model Based Optimization Technique (메타모델기반최적화를 이용한 아우터타이로드의 경량화 설계)

  • Kim, Young-Jun;Park, Soon-Hyeong;Lee, Kwon-Hee;Park, Young-Chul
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.16 no.11
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    • pp.7754-7760
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    • 2015
  • The outer tie rod is one of the part of steering system, the optimization process was executed to find the lightweight design. The inner tie rod was considered in the optimum design of an outer tie rod. it could be closer to the test condition than in the case of considering outer tie rod only. The aluminum forging material was considered as a weight reduction proposal. The target of optimization was the shape of the minimum weight to resist at the load of buckling. RSM and Kriging interpolation method were applied as a optimization method to consider the nonlinear shape optimization problem. Then, 16.3%, 16.6% of weight reduction was obtained from the result comparing with that of the initial model. The results of meta model optimization was compared with that of finite element method. The error values of buckling load estimation were 2.6%, 2.04%. and those of weight estimation were 0.17%, 0.13%. Therefore, it seemed that the result of Kriging model could be obtained closer to optimum value than that of RSM model.

A Study on the Measurement of Aerodynamic Load of Aircraft Wing (항공기 날개의 공력하중 측정 기법 연구)

  • Kang, Seung-Hee;Lee, Jong-Geon;Lee, Seung-Soo;Ahn, Seung-Ki
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.30 no.4
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    • pp.38-43
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    • 2002
  • A study on the test, design and fabrication of wind tunnel model for measurement of air load distribution on wing surfaces is presented. 447 pressure taps are installed normal to the wing surfaces, and measured by PSI-8400 system using total 8 ESPs modules installed in the model. The test was performed at 50 m/sec constant speed in the low speed wind tunnel of Agency for Defense Development. Tests were carried out to determine effects of angle of attack, angle of sideslip and flap and stores for the load distribution of wing. The test results in this paper can be applied to the design optimization of structure and validation of computational fluid dynamics.

Design of Architecture of Programmable Stack-based Video Processor with VHDL (VHDL을 이용한 프로그램 가능한 스택 기반 영상 프로세서 구조 설계)

  • 박주현;김영민
    • Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics C
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    • v.36C no.4
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    • pp.31-43
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    • 1999
  • The main goal of this paper is to design a high performance SVP(Stack based Video Processor) for network applications. The SVP is a comprehensive scheme; 'better' in the sense that it is an optimal selection of previously proposed enhancements of a stack machine and a video processor. This can process effectively object-based video data using a S-RISC(Stack-based Reduced Instruction Set Computer) with a semi -general-purpose architecture having a stack buffer for OOP(Object-Oriented Programming) with many small procedures at running programs. And it includes a vector processor that can improve the MPEG coding speed. The vector processor in the SVP can execute advanced mode motion compensation, motion prediction by half pixel and SA-DCT(Shape Adaptive-Discrete Cosine Transform) of MPEG-4. Absolutors and halfers in the vector processor make this architecture extensive to a encoder. We also designed a VLSI stack-oriented video processor using the proposed architecture of stack-oriented video decoding. It was designed with O.5$\mu\textrm{m}$ 3LM standard-cell technology, and has 110K logic gates and 12 Kbits SRAM internal buffer. The operating frequency is 50MHz. This executes algorithms of video decoding for QCIF 15fps(frame per second), maximum rate of VLBV(Very Low Bitrate Video) in MPEG-4.

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X-Band 50 W Pulse-Mode GaN HEMT Internally Matched Power Amplifier (X-대역 50 W급 펄스 모드 GaN HEMT 내부 정합 전력 증폭기)

  • Kang, Hyun-Seok;Bae, Kyung-Tae;Lee, Ik-Joon;Cha, Hyen-Won;Min, Byoung-Gue;Kang, Dong-Min;Kim, Dong-Wook
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.27 no.10
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    • pp.892-899
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    • 2016
  • In this paper, an X-band 50 W internally matched power amplifier is designed and fabricated using an $80{\times}150{\mu}m$ GaN HEMT that is developed by the $0.25{\mu}m$ GaN HEMT process of ETRI. The optimum source and load impedances are experimentally extracted from the loadpull measurement using impedance-transform-prematching circuits, and the transistor performance is predicted. The power performance of the internally matched power amplifier, whose matching circuits are fabricated on a substrate with ${\varepsilon}_r$ of 10.2, is measured under the pulsed mode of $100{\mu}s$ pulse period and 10 % duty cycle, and the best output power of 47.46 dBm(55.5 W) and the power-added efficiency of 46.6 % are obtained at 9.2 GHz. The output power of 47~47.46 dBm(50~55.7 W) is measured in 9.0~9.5 GHz, and the power-added efficiency is measured to be greater than 43 % in 9.0~9.3 GHz and above 36 % in 9.4~9.5 GHz.

Analysis and verification of the characteristic of a compact free-flooded ring transducer made of single crystals (압전단결정을 이용한 소형 free-flooded ring 트랜스듀서의 성능 특성 예측 및 검증)

  • Im, Jongbeom;Yoon, Hongwoo;Kwon, Byungjin;Kim, Kyungseop;Lee, Jeongmin
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.41 no.3
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    • pp.278-286
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    • 2022
  • In this study, a 33-mode Free-Flooded Ring (FFR) transducer was designed to apply piezoelectric single crystal PIN-PMN-PT, which has high piezoelectric constants and electromechanical coupling coefficient. To ensure low-frequency high transmitting sensitivity characteristics with a small size of FFR transducer, the commercial FFR transducer based on piezoelectric ceramics was compared. To develop the FFR transducer with broadband characteristics, a piezoelectric segmented ring structure inserted with inactive elements was applied. The oil-filled structure was applied to minimize the change of acoustic characteristics of the ring transducer. It was verified that the transmitting voltage response, underwater impedance, and beam pattern matched the finite element numerical simulation results well through an acoustic test. The difference in the transmitting voltage response between the measured and the simulated results is about 1.3 dB in cavity mode and about 0.3 dB in radial mode. The fabricated FFR transducer had a higher transmitting voltage response compared to the commercial transducer, but the diameter was reduced by about 17 %. From this study, it was confirmed that the feasibility of a single crystal-applied FFR transducer with compact size and high-power characteristics. The effectiveness of the performance prediction by simulation was also confirmed.

Calculation and measurement of optical coupling coefficient for bi-directional tancceiver module (양방향 송수신모듈 제작을 위한 광결합계수의 계산 및 측정)

  • Kim, J. D.;Choi, J. S.;Lee, S. H.;Cho, H. S.;Kim, J. S.;Kang, S. G.;Lee, H. T.;Hwang, N.;Joo, G. C.;Song, M. K.
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.10 no.6
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    • pp.500-506
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    • 1999
  • We designed and fabricated a bidirectional optical transceiver module for low cost access network. An integrated chip forming a pin-PD on an 1.3 urn FP-LD was assembled by flip-chip bonding on a Si optical bench, a single mode fiber with an angled end facet was aligned passively with the integrated chip on V-groove of Si-optical bench. Gaussian beam theory was applied to evaluate the coupling coefficients as a function of some parameters such as alignment distance, angle of fiber end facet, vertical alignment error. The theory is also used to search the bottle-neck between transmittance and receiving coupling efficiency in the bi-directional optical system. Tn this paper, we confirmed that reduction of coupling efficiency by the vertical alignment error between laser beam and fiber core axis can be compensated by controlling the fiber facet angle. In the fabrication of sub-module, a'||'&'||' we made such that the fiber facet have a corn shape with an angled facet only core part, the reflection of transmitted laser beam from the fiber facet could be minimized below -35 dE in alignment distance of 2: 30 /J.m. In the same condition, transmitted output power of -12.1 dEm and responsivity of 0.2. AIW were obtained.

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Analytical and Experimental Study on the Quality Stability of Multi Roll Forming Process (멀티 롤 포밍 공정의 품질 안정성에 대한 해석 및 실험적 연구)

  • Son, Jae-Hwan;Han, Chang-Woo;Ryu, Kyung-Jin;Kang, Hae-Dong;Kim, Chul-Hong
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.16 no.10
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    • pp.6977-6984
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    • 2015
  • It is faced with the necessity of multi roll forming process of the ball slide rail which is made by adding the separate manufacturing processes, piercing, bending, trimming, to the roll forming process of a continuous plastic deformation, to improve the quality. However, the vibration and noise of the press machine in this process leads to the quality degradation of slide rail manufactured in this process. In this study, the roll was designed considering the optimal strain rates by the roll forming program with finite element method. And to estimate the static stability of the multi process the Von-Mises stress and deformation on the press was calculated with a structural analysis program. Also, to avoid driving systems in the resonance region their natural frequencies in the 1st and 2nd mode were calculated through the modal analysis. To verify its dynamic stability improvement the magnitudes of noise and vibration in the existing and studied system were compared using a microphone and accelerometers. And the widths and surface roughnesses of the rails which had been produced in the existing and studied process were measured. Therefore, it is known that multi roll forming process is stable in the analytical and experimental study.

Analysis of Relationship between Objective Performance Measurement and 3D Visual Discomfort in Depth Map Upsampling (깊이맵 업샘플링 방법의 객관적 성능 측정과 3D 시각적 피로도의 관계 분석)

  • Gil, Jong In;Mahmoudpour, Saeed;Kim, Manbae
    • Journal of Broadcast Engineering
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    • v.19 no.1
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    • pp.31-43
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    • 2014
  • A depth map is an important component for stereoscopic image generation. Since the depth map acquired from a depth camera has a low resolution, upsamling a low-resolution depth map to a high-resolution one has been studied past decades. Upsampling methods are evaluated by objective evaluation tools such as PSNR, Sharpness Degree, Blur Metric. As well, the subjective quality is compared using virtual views generated by DIBR (depth image based rendering). However, works on the analysis of the relation between depth map upsampling and stereoscopic images are relatively few. In this paper, we investigate the relationship between subjective evaluation of stereoscopic images and objective performance of upsampling methods using cross correlation and linear regression. Experimental results demonstrate that the correlation of edge PSNR and visual fatigue is the highest and the blur metric has lowest correlation. Further, from the linear regression, we found relative weights of objective measurements. Further we introduce a formulae that can estimate 3D performance of conventional or new upsampling methods.