Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.28
no.1
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pp.182-188
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1991
The modified arc-length algorithms for the automatic incremental solution of nonlinear finite element equations proposed by Riks are presented, which comprise the cylindrical arc-length method and the normal arc-length method. These methods are developed to trace the nonlinear path of large displacement problems such as a pre and post bucking/collapse response of general structures. These methods are applied to analyse the nonlinear behavior of arch and shell problems in parallel with the standard and modified Newton-Raphson method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.6
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pp.29-34
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2006
This study experimentally investigates the characteristics of Lamb wave propagating in a composite plate of varied thickness. In practical aerospace structures, there are so many parts that have varied thickness. Therefore, in order to employ the Lamb wave in a structural health monitoring of those parts, it is necessary to understand correctly the characteristics of Lamb wave for the structure with thickness variation. Thin surface-bonded piezoelectric transducers, which have great potential in integrated monitoring systems for structural health, were used to generate and receive Lamb waves. The predicted propagation velocity under the assumptions of ideal mode conversions was compared with the experimentally measured one. The validity of the results was supported by the frequency analysis of the signals. Consequently, the results show that the transient region is occurred when Lamb waves propagate across the region that thickness variation over some gradient exists.
An impact localization for a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composite plate was performed using the multiplexed fiber bragg grating (FBG) sensors and the error-outlier based impact localization algorithm. We found that the optimal impact localization with the maximum error of 31.82 mm and the averaged error of 6.31 mm are obtained when the error threshold (ET) and constant level (CL) are 0.3 nm and 110, respectively. Moreover, the detailed process of impact localization under certain optimal parameters and the relevant results were thoroughly investigated. We conclude that the multiplexed FBG sensors and the error-outlier based impact localization algorithm are suitable for an impact localization on composite structures, and expect that they can be utilized for various structural health monitoring (SHM) in the future.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1994.10a
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pp.116-120
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1994
최근 항공우주 및 생산자동화 분야의 급격한 발달에 따라 정밀도와 효율성을 향상시키기 위해 저중량, 고강도 구조물이 요구된다. 그러나 경량화 추세로 인해 수반되는 구조물의 유연성 증가로 외력에 대한 구조응답의 진폭이 커지고 구조물의 피로 수명이 단축되어 매우 위험한 상황에 이를 수 있다. 이런 바람직하지 않은 진동현상을 제어하기 위해 여러 제어이론을 응용한 진동억제시스템의 연구가 활발하며, 신소재인 압전재료의 개발로 새로운 방향이 제시되고 있다. 압전재료는 유연한 구조물에 부착되어 압전재료의 수축, 팽창 운동에 의해 발생된 에너지를 부착된 구조물에서의 제어력으로 사용되어, 진동 혹은 자세 및 형상 제어에 활용되고 있다. 압전재료에 대한 연구로는 Crawley, de Luis3가 보의 표면 혹은 내부에 압전세라믹을 부착하여 액튜에이터로 사용하는 경우 집중모멘트를 가하는 역할을 함을 밝혔고, Hanagud, obal은 압전재료를 센서와 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 대한 최적 진동제어 알고리즘을 개발, 그 성능에 대한 효과를 조사하였고 임의의 위치에 부착된 센서 및 액튜에이터를 고려한 복합재료 보의 운동방정식을 유한요소법을 이용 유도하였으며 변위율 피드백(rate feedback)과 모달피드백(modal feedback) 제어기를 적용하여 진동제어 효과를 고찰하였다. 그리고 Tomas, James, Hubbard는 압전필름을 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 Liapunov 제어기와 변위율 피드백 제어기를 사용하여 능동감쇠기를 설계하였고, Lee, Chaing, Sullivan은 압전필름을 센서와 액튜에이터로 사용해 평판에 변위율 피드백 제어기를 적용한 능동감쇠기를 설계하고 실험적으로 수행하였다. Base가 백색잡음가진을 지속적으로 받을 때 보끝의 움직임이 최소가 되도록 제어하고자 연구를 수행 중인 바 그 결과로소 본 논문에서는 적용시켰고 F-P-K 방정식을 이용해 확률영역으로 변환하여 LQR 제어기와 pole allocation 제어기를 시스템에 적용시켜 우수한 특성을 갖음을 제어 시뮬레이션의 결과를 통해 입증하였다.
압전재료를 이용한 능동진동제어에 관한 연구동향과 연구결과를 살펴보았다. 능동 진동제어에 사용되고 있는 감지기/작동기들 중 압전세라믹은 몇 가지 장점을 지니고 있어 그 적용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것이 현실이며 실제 구조 물로의 적용이 이루어지고 있다. 압전세라믹을 이용한 진동제어는 박판으로 이루어진 국부구조물의 진동제어에 적합하며 그래서 자동차의 진동소음제어, 위성체 태양판의 진동제어에 사용할 수 있고 또한 겹쳐놓은 형태의 압전세라믹은 트러스 구조물의 능동 멤버로 활용할 수 있다. 이렇게 겹쳐놓은 압전세라믹 구조는 진동 고립(vibration isolation)을 원하는 장비의 지지대로 사용할 수 있어 그 응용분야가 넓다. 최근까지 도 압전세라믹을 이용한 진동제어는 주로 외팔보, 또는 평판과 같은 단순한 기하학적 형상을 가진 구조물에 국한되어 연구가 진행되어 왔고 제어기법 또한 그동안 전기 제어분야에서 개발되어 온 기법들을 적용하는 현상을 보였는데 구조물의 자유도가 무한대임을 고려할때 앞으로 구조물에 합당한 제어기법의 개발이 요망된다고 하겠다. 이 논문에서 선보인 PPF와 SRF 제어 기법은 필자가 간단히 회로를 구성하여 실험을 수행하였는데 압전재료의 진동제어 기법으로 단순하면서도 효율적인 제어기법이라고 말할 수 있다. 압전재료를 이용한 진동제어에 관한 국내의 연구활동이 미미한 상태 이으로 이분야에 대한 연구자들의 관심을 모을 필요가 있다. 압전세라믹 감지기와 작동기의 설치는 그동안 압전세라믹 판을 직접 구조물에 접착시킨 형태로 진행되었 는데 새로운 형태의 압전세라믹 작동기의 개발이 시급하다. 이는 높은 전압을 필요로 하는 진동제어는 필수적으로 커다란 부대시설을 요구하게 됨으로 전압을 높이지 않고 도 진동제어를 효율적으로 할 수 있는 압전세라믹의 제조가 필요하다고 하겠다. 필자 는 이런 목적으로 다층 압전세라믹(multilayer piezoceramic plate)을 제작한 적이 있었는데 실험결과는 신통치 않았다. 또한 압전세라믹을 길고 얇은 조각으로 잘라 사용하는 방법로 있었으나 세라믹의 절단시 다이아몬드 컷터를 사용해야 되어 제작이 곤란했다. 또한 압전세라믹이 부서지기 쉬운점을 개선한다면 진동제어에 있어 아주 효과적인 감지기/작동기가 될 수 있을 것이다.
Carbon fiber reinforced composites have light weight and high mechanical properties. These materials are only applicable in limited shape structure cause by complex curing process and low drapability. To solve this problem, Long Fiber Prepreg Sheet (LFPS) has been proposed. In this research, electric device cover plate was selected and designed by using LFPS. Before the design process, we analyzed the target structure to which the rib structures were applied. And 8-inch tablet PC product was selected. For FE analysis, simple loading and boundary conditions were applied. Stiffness of rib structure was investigated according to the rib pattern and shape changes. Rib pattern and shape were selected based on fixed volume condition analysis results. And uneven rib width model was selected for the best case whose deflection was reduced 6~10% than uniform rib model.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.12
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pp.2541-2549
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2002
In order to study the vibration characteristics of fluid-structure interaction problem, two rectangular plates coupled with bounded fluid were investigated. Experimental modal analyses were carried out to extract the modal parameters of the system. Additionally. finite element modal analyses performed using a commercial computer code, ANSYS. The FEM solutions were compared with the experimental solutions to verify the finite element model. As a result, the comparison between the experiment and FEM results showed excellent agreement. The transverse vibration modes, in-phase and out-of-phase, were observed alternately in the fluid-coupled system. The thickness effect of the plates on the fluid-coupled natural frequencies and mode shapes was investigated for two different cases with the identical thickness and the unequal thickness. It was found that the coupled natural frequencies increase with the thickness for the identical plates regardless of the mode phase. The experimental and the finite element analysis results showed that the out-of-phase mode shapes were deviated from the symmetrical mode shapes in the plate transverse direction fur the unequal plate thickness case.
Thipaper presents a methodology to suppress the vibration of thin rectangular plate clamped all edges using piezo-ceramic material as actuators and sensors. Dynamic characteristics of the structure bonded with distributed actuators/sensors are identified by the Multi-Input Multi-Output (MIMO) frequency domain modeling technique based on the experimental data. Hybrid control scheme is adopted and feedback controller is designed by LQG(Linear Quadratic Gaussian). Feedforward controller is adapted by multiple filtered -$x$ LMS(least mean square) algorithm. Experiment result demonstrates the effective reduction of the vibration label for both the transient and persistent external disturbances.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.30
no.1
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pp.36-43
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2002
Thermopiezoelastic snap-through phenomena of piezolaminated plates are investigated by applying an are-length scheme to Newton-Raphson method. Based on the layerwise displacement theory and von Karman strain-displacement relationships, nonlinear finite element formulations are derived for the thermopiezoelastic composite plates. From the static and dynamic viewpoint, nonlinear thermopierzoelastic behavior and vibration characteristicx are stuied for symmetric and eccentric structural models with various piezoelestric actuation modes. Present results show the possibility to enhance the performance, namely thermopiezoelastic snapping, induced by the excessive piezoelectric actuation in the active suppression of thermally buckled large deflection piezolaminated paltes.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.11a
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pp.311-316
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2004
For the location estimation in the conventional LPMS(Loose Parts Monitoring System), it is popular to employ a group delay among the acoustic sensors installed within a 3 ft range from the impact source. However, there exists inherent error in determining the arrival time differences of the generated wave group among the neighboring sensors. To overcome this problem in this study, the two dimensional approach has been proposed and applied to effectively estimate the arrival time differences by using a continuous wavelet transform which is one of the linear time-frequency analysis methods. The experiment has been performed to both the plate model and the real steam generator in a nuclear power plant. It is expected that the reliability of the location estimation could be enhanced when the proposed time-frequency method is introduced into the LPMS system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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