• 제목/요약/키워드: 5-Forces 모델

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인공 추간판 적용으로 인한 인접 운동 분절의 영향 (Effects on the Adjacent Motion Segments according to the Artificial Disc Insertion)

  • 김영은;윤상석
    • 한국정밀공학회지
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    • 제24권8호통권197호
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    • pp.122-129
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    • 2007
  • To evaluate the effect of artificial disc implantation and fusion on the biomechanics of adjacent motion segment, a nonlinear three-dimensional finite element model of whole lumbar spine (L1-S1) was developed. Biomechanical analysis was performed for two different types of artificial disc, ProDisc and SB $Charit{\acute{e}}$ III model, inserted at L4-L5 level and these results were also compared with fusion case. Angular motion of vertebral body, forces on the spinal ligaments and facet joint under sagittal plane loading with a compressive preload of 150 N at a nonlinear three-dimensional finite element model of Ll-S1 were compared. The implant did not significantly alter the kinematics of the motion segment adjacent to the instrumented level. However, $Charit{\acute{e}}$ III model tend to decrease its motion on the adjacent levels, especially in extension motion. Contrast to motion and ligament force changes, facet contact forces were increased in the adjacent levels as well as implanted level for constrained instantaneous center of rotation model, i.e. ProDisc model.

이족보행로봇을 위한 슬라이딩 제어기 설계 (Sliding Mode Controller Design for Biped Robot)

  • 박인규;김진걸;김기식
    • 한국정밀공학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.137-146
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    • 2001
  • A robust controller with the sliding mode is proposed for stable dynamic walking of the biped robot in this paper. For the robot system to be controlled, which is modeled as 14 DOF rigid bodies by the method of multi-body dynamics, the joint angle trajectories are determined by the velocity transformation matrix. Also Hertz force model and Hysteresis damping element are utilized for the ground reaction and impact forces during the contact with the ground. The biped robot system becomes unstable since those forces contain highly confused noise components and some discontinuity, and modeling uncertainties such as parameter inaccuracies. The sliding mode control is applied to solve above problems. Under the assumption of the bounded estimation errors on the unknown parameters, the proposed controller provides a successful way to achieve the stability and good performance in spite of the presence of modeling imprecisions of uncertainties.

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강제어초에 작용하는 유체항력에 관한 연구 (A study of Fluid Drag Forces Acting on Artificial Steel Reefs)

  • 신현경;양창섭;이형락;김태무;엄호섭
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.273-276
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    • 2002
  • Many artificial steel reefs are being built in Japan, however, in Korea, only few steel reefs were manufactured by POSCO, recently. In order to develop their novel types suitable for marine environments near the Korean Peninsula, it is very important to carry out model tests in the initial design stage. In the Ocean Engineering Wide Tank($L{\times}B{\times}D=30{\times}20{\times}2.5m$) and the Circulating Water Channel of the University of Ulsan, Korea, fluid drag forces acting on models of steel reefs with different sizes are measured in waves and currents. Also numerical predictions based on the Wavier-Stokes equation are made and compared with experimental results.

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직립상태 시 요추 운동분절의 유합에 따른 척추주변 근력의 변화 (Variation of Paraspinal Muscle Forces according to the Lumbar Motion Segment Fusion during Upright Stance Posture)

  • 김영은;최혜원
    • 한국정밀공학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.130-136
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    • 2010
  • For stability analysis of the lumbar spine, the hypothesis presented is that the disc has stress sensors driving feedback mechanism, which could react to the imposed loads by adjusting the contraction of the muscles. Fusion in the motion segment of the lumbar spinal column is believed to alter the stability of the spinal column. To identify this effect finite element (FE) models combined with optimization technique was applied and quantify the role of each muscle and reaction forces in the spinal column with respect to the fusion level. The musculoskeletal FE model was consisted with detailed whole lumbar spine, pelvis, sacrum, coccyx and simplified trunk model. Vertebral body and pelvis were modeled as a rigid body and the rib cage was constructed with rigid truss element for the computational efficiency. Spinal fusion model was applied to L3-L4, L4-L5, L5-S1 (single level) and L3-L5 (two levels) segments. Muscle architecture with 46 local muscles was used as acting directions. Minimization of the nucleus pressure deviation and annulus fiber average axial stress deviation was selected for cost function. As a result, spinal fusion produced reaction changes at each motion segment as well as contribution of each muscle. Longissimus thoracis and psoas major muscle showed dramatic changes for the cases of L5-S1 and L3-L5 level fusion. Muscle force change at each muscle also generated relatively high nucleus pressure not only at the adjacent level but at another level, which can explain disc degeneration pattern observed in clinical study.

신경망 학습알고리즘의 비교와 2차원 익형의 비정상 공력하중 예측기법에 관한 연구 (Study of Neural Network Training Algorithm Comparison and Prediction of Unsteady Aerodynamic Forces of 2D Airfoil)

  • 강승온;전상욱;박경현;전용희;이동호
    • 한국항공우주학회지
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    • 제37권5호
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    • pp.425-432
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    • 2009
  • 본 연구에서는 오일러 CFD코드에서 얻은 데이터를 이용하여 2차원 익형의 비정상 공력하중을 모델링하고 예측할 수 있는 신경망의 능력을 확인하였다. 신경망 모델은 감독자 관리 학습을 기반으로 하여 르벤버그-마쿼트 알고리즘, 그리고 여기에 유전알고리즘을 결합시킨 혼합형 유전알고리즘을 사용하여 구성하고 각 경우에 대하여 그 효율성을 비교 분석하였다. 복잡한 시스템을 모사하는 신경망을 학습시키는 데는 혼합형유전알고리즘이 더 효율적이라는 것을 보였으며 신경망모델에 의한 2차원 익형의 비정상공력하중 예측결과 실제 수치결과와 비교적 정확하게 일치하여 신경망 모델이 축소모델로서의 기능을 발휘하는 것을 입증하였다.

바닥면이 오목한 이동형 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에서의 동수력 연구: 비선형 Peregrine 모델 (Investigation of Hydrodynamic Force in a Portable Water Storage Tank of Reentrant Bottom Shape using Nonlinear Peregrine Model)

  • 박진수;소수현;장택수
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제33권5호
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    • pp.61-65
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    • 2019
  • 본 연구에서는 비선형 Peregrine 모델을 이용하여 바닥면이 오목한 이동형 소방용수 저장탱크 내에 용수 공급 노즐로부터 낙하한 용수로 인해 발생한 수면의 출렁임을 수치 모의하고 저장탱크의 수직 벽면에 작용하는 유체 동수력에 미치는 영향을 밝혔다. 또한 기존의 선형 Peregrine 모델을 이용한 수치 모의 연구 결과와 본 연구의 비선형 Peregrine 모델로 동일한 조건에서 수치 모의 계산하여 출렁임의 최대 파고 오름 높이와 출렁임에 의한 동수력 변화를 서로 비교하였다. 그 결과, 저장탱크 내부에 발생하는 출렁임의 움직임과 수직 벽면에 미치는 동수력의 영향을 고려할 수 있기 위해서는 비선형 Peregrine 모델을 사용하는 것이 더 적합하게 모의되는 것을 밝혔다. 이러한 결과는 이동형 소방용수 저장탱크의 안정적인 구조 설계에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

집중질량 라인모델을 이용한 Steel Lazy Wave Riser의 비선형 동적 해석 (Nonlinear Dynamic Analysis of Steel Lazy Wave Riser using Lumped Mass Line Model)

  • 오승훈;정재환;박병원;권용주;정동호
    • 한국해양공학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.400-410
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    • 2019
  • In this study, the numerical code for the 3D nonlinear dynamic analysis of an SLWR (Steel Lazy Wave Riser) was developed using the lumped mass line model in a FORTRAN environment. Because the lumped mass line model is an explicit method, there is no matrix operation. Thus, the numerical algorithm is simple and fast. In the lumped mass line model, the equations of motion for the riser were derived by applying the various forces acting on each node of the line. The applied forces at the node of the riser consisted of the tension, shear force due to the bending moment, gravitational force, buoyancy force, riser/ground contact force, and hydrodynamic force based on the Morison equation. Time integration was carried out using a Runge-Kutta fourth-order method, which is known to be stable and accurate. To validate the accuracy of the developed numerical code, simulations using the commercial software OrcaFlex were carried out simultaneously and compared with the results of the developed numerical code. To understand the nonlinear dynamic characteristics of an SLWR, dynamic simulations of SLWRs excited at the hang-off point and of SLWRs in regular waves were carried out. From the results of these dynamic simulations, the displacements at the maximum bending moments at important points of the design, like the hang-off point, sagging point, hogging points, and touch-down point, were observed and analyzed.

구조 비선형을 고려한 이차원 단면 날개 모델의 이중 제한 주기 운동 (Dual-Limit Cycle Oscillation of 2D Typical Section Model considering Structural Nonlinearities)

  • 신원호;배재성;이인
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.28-33
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    • 2005
  • 이선형 플런지 스프링을 가지는 2차원 단면 익형 모델에 대하여 초음속 비선형 공탄성 해석을 수행하였다. 초음속 비정상 공기력 계산을 위해 DPM을 사용하였고 최소상태접근법을 사용하여 근사하였다. 비선형 플러터 해석을 위해 구조 비선형성을 비대칭 이선형 스프링으로 모델링하고 기술 함수 법을 사용하여 선형화하였다. 선형 및 비선형 플러터 해석 결과들은 공력탄성학적 특성들이 주파수 비에 중요한 영향을 받는다는 것을 보여준다. 비선형 플러터 해석으로부터 다양한 제한 주기 운동이 선형플러터 속도 이하 또는 이상에서 관측되었다. 또한 플러터 특성과 응답을 시간영역에서도 조사하였다.

모델링을 통한 Ar 플라즈마 중의 미립자 운동에 관한 연구 (Modeling and Analysis of Fine Particle Behavior in Ar Plasma)

  • 임장섭;소순열
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.52-59
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    • 2004
  • 미립자 플라즈마란 입경이 수[$\mu\textrm{m}$]이하의 거의 일정한 크기를 가진 미립자가 다수로 생성 및 유지되면서, 정 또는 부외 전하를 가지고 기체 플라즈마 중에 부유하는 상태를 말한다. 플라즈마 프로세스에서는 이러한 미립자가 집적회로에 중착되어 막의 열화, 회로 배선의 불량 및 단선 등의 약영향을 끼치는 것으로 인식되고 있으며, 이러한 부분에 대한 억제나 제어에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 유체 모델을 이용한 시뮬레이션으로부터 방전 챔버내의 Ar 플라즈마의 현상을 이해하고, Ar 플리즈마 중에 미립자를 투입하여 그 움직임을 분석하여, 플라즈마 중의 미립자 운동의 핵석 결과로서는, 하부 전극 면위에 비교적 규칙성을 갖는 미립자가 배열하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 약 전리 플라즈마에서는 전지의 이동로가 크기 때문에 미립자의 대전량은 평균 전자 에너지에 크게 의존하는 것을 알 수 있었다.

유한요소법에 의한 단순화된 미사일 몸체 모델의 안정성에 관한 연구 (A study onthe stability of a missile body ina simplified model by finite element method)

  • 박영필;김찬수
    • 대한기계학회논문집
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    • 제5권4호
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    • pp.293-302
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    • 1981
  • In this paper, the stability of a flexible missle, idealized as a free-free beam, is evaluated by using the finite element method. For the study, heavy machinery part is modeled as a concentrated mass and the thrust, which is controlled by a feedback sensor located at a predetermined position, is considered as a constant follower force. The aerodynamic forces, the structural damping, the cross sectional variation servo lag effect are neglected in this study. With unconstrained variational principle, the finite element method is applied to the nondimensionalized beam eqution. The matrix eigenvalue equation is obtained and the eigenvalues are calculated by a computer for the stability analysis. The stability is evaluated by the inspection of the eigenvalues are calculated by a computer for the stabilith analysis. The stabilith is evaluated by the inspection of the eigenvalues of the problem. For the study, the behaviors of the eigenvalues at various thrusts and the effects of the magnitudes and positions of the concentrated mass and directional control constant are analyzed.