• Tribology and Lubricants
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• 제13권2호
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• pp.52-59
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• 1997

An experimental study is presented for the characteristics of the high temperature superconductor as an application of the repulsive type magnetic bearing. A ring shaped YBCO type superconductor and Neodium permanent magnets are employed for the experiment. For the case of field cooling, superconductor shows strong repulsive force, which is due to the Meissner effect, as the gap between the superconductor and the magnet gets closer. The repulsive force variation with respect to the gap change shows hysterisis characteristics. The area of the loop of the hysterisis curve represents the dissipation of energy, which reveals that the magnetic bearing with superconductor has large damping. The effect of the initial gap and the magnetic flux density on the repulsive force is analyzed experimentally and the static stiffness variation is calculated from the measured repulsive force variation. The relative sliding velocity between the superconductor and the magnet has little effect on the repulsive force which is quite different from the usual sliding element bearing. As the initial gap for the field cooling becomes larger, the maximum repulsive force at the minimum gap increases and approaches to the value for the case of zero field cooling.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제6권4호
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• pp.26-30
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• 2005

A rotor run-up or run-down process provide more useful information for modal analysis than normal operation conditions. A traditional difficulty associated with rotor run-up or run-down analysis is the non-stationary nature of vibration data. This paper compares Short-Time Fourier Transform (STFT) and the wavelets analysis in these non-stationary signal analyses. An Adaptive Wavelet Analysis (AWT) is proposed to analyze these signals. Although simulations and experiments in a simple rotor-bearing system show that both STFT and AWT can be used to analyze non-stationary vibration signals in rotor dynamics, proposed AWT provides better results than STFT analysis. From the amplitude-frequency curve obtained by AWT, the modal frequency and damping ratio are calculated. This paper also analyzes the characteristics of signals when the shaft touches the outer hoop in a run-up process. The AWT can give a good result in this complex dynamic analysis of the touching process.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권4호
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• pp.411-420
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• 2024

The purpose of this research was to investigate the cyclic behavior of the D-shaped dampers (DSD). Similarly, at first, the numerical model was calibrated using the experimental sample. Then, parametric studies were conducted in order to investigate the effect of the radius and thickness of the damper on energy dissipation, effective and elastic stiffness, ultimate strength, and equivalent viscous damping ratio (EVDR). An analytical equation for the elastic stiffness of the DSD was also proposed, which showed good agreement with experimental results. Additionally, approximate equations were introduced to calculate the elastic and effective stiffness, ultimate strength, and energy dissipation. These equations were presented according to the curve fitting technique and based on numerical results. The results indicated that reducing the radius and increasing the thickness led to increased energy dissipation, effective stiffness, and ultimate strength of the damper. On the other hand, increasing the radius and thickness resulted in an increase in EVDR. Moreover, the ratio of effective stiffness to elastic stiffness also played a crucial role in increasing the EVDR. The thickness and radius of the damper were evaluated as the most effective dimensions for reducing energy dissipation and EVDR.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권6호
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• pp.609-620
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• 2024

The impact problem of imperfect beams is crucial in engineering fields such as water conservancy and transportation. In this paper, the low velocity impact of graphene reinforced metal foam beams with geometric defects is studied for the first time. Firstly, an improved Hertz contact theory is adopted to construct an accurate model of the contact force during the impact process, while establishing the initial conditions of the system. Subsequently, the classical theory was used to model the defective beam, and the motion equation was derived using Hamilton's principle. Then, the Galerkin method is applied to discretize the equation, and the Runge Kutta method is used for numerical analysis to obtain the dynamic response curve. Finally, convergence validation and comparison with existing literature are conducted. In addition, a detailed analysis was conducted on the sensitivity of various parameters, including graphene sheet (GPL) distribution pattern and mass fraction, porosity distribution type and coefficient, geometric dimensions of the beam, damping, prestress, and initial geometric defects of the beam. The results revealed a strong inhibitory effect of initial geometric defects on the impact response of beams.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.51-61
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• 2014

발파가 인근 시설물에 미치는 영향을 수치적으로 규명하기 위해서는 발파하중 시간이력을 적용한 동적 해석을 수행해야 한다. 발파하중은 실측하기 어렵기에 다양한 참고문헌에서 제시된 경험적 시간이력이 일반적으로 사용된다. 경험적 폭굉압과 시간이력은 다양한 환경변수를 고려하여 보정해야 하지만 이에 대한 가이드라인이 명확하게 제시되지 않아 해석에 어려움이 있다. 본 연구에서는 시험발파를 모사하는 2차원 동적 수치해석을 수행하여 계측기록과 상응하는 경험적 발파하중 시간이력을 도출하였다. 발파로 인한 파쇄영역은 원형으로 가정하여 모델링 하였으며 발파하중을 경계벽에 수직방향으로 재하하였다. 특히, 해석 결과에 지반의 감쇠비는 큰 영향을 미칠 수 있으므로 이를 정확하게 산정해야 한다. 시험적으로 계산된 감쇠식의 기울기는 발파하중의 크기에는 영향을 받지 않으며 하중의 주파수와 지반의 감쇠비에 의해서만 결정되므로 지반 감쇠비는 발파 감쇠식에 상응하도록 결정하였다. 해석 결과, 발파하중은 암반의 파쇄에 소요되는 에너지 손실을 고려하지 않으므로 이를 보정없이 적용할 경우 발파로 인하여 유발되는 진동을 크게 과대예측하므로 이를 감소시켜야 하는 것으로 나타났다.

• 한국안광학회지
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• 제13권1호
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• pp.5-13
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• 2008

목적: 각막 부착 콘택트렌즈에는 어떠한 힘이 작용하며 또한 이 힘에 따른 렌즈의 운동을 알아보고자 본 해설을 작성하였다. 방법: 렌즈 아래 눈물층에는 모세관작용에 따른 힘이 발생하고 렌즈 회전에 따른 눈물층 간격변화에 기인하는 복원력이 발생한다. 눈깜빡임에 따라 콘택트렌즈는 눈꺼풀-렌즈 사이 마찰력과 눈꺼풀의 가속도에 의한 힘, 눈물층의 복원력 및 점성저항력에 의해 운동(움직임)이 결정된다. 눈깜빡임 도중/후 매순간 렌즈의 위치를 예측할 수 있는 미분방정식과 그 수치계산 프로그램 모델을 수립하였다. 이 컴퓨터 모델을 사용하여 눈깜빡임 주기, 렌즈의 BC, 눈꺼풀 압력 변화에 따른 매 순간 렌즈 위치를 예측할 수 있었다. 결과: 눈깜빡임 주기가 길수록, 눈꺼풀 압력이 클수록 눈꺼풀에 의한 마찰력 영향이 커져 렌즈 움직임이 커지며 BC가 증가할수록 눈물층 간격이 증가하여 점성저항력이 감소하며 따라서 렌즈 움직임이 커지는 것을 알 수 있었다. 눈깜빡임 후 렌즈는 눈물층 간격 변화에 따른 복원력과 눈물층의 점성저항력에 의해 진폭이 감소하는 진동을 하면서 평형위치로 복귀하게 된다. 이 경우 BC가 증가할수록 저항력이 감소하여 평형 위치로의 접근이 빨라진다. 결론: 콘택트렌즈의 움직임은 렌즈-각막 사이 눈물층의 물성 및 형상과 아울러 눈깜빡임에 의해 지배된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.594-605
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• 2003

핀칭은 철근콘크리트 부재의 주기거동 특성을 나타내는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 휨지배를 받는 철근콘크리트 부재에 대하여 핀칭거동의 특성과 에너지 소산능력을 연구하기 위하여 수치해석 연구를 실시하였다. 기존의 실험연구와 수치해석 결과를 분석한 결과, 전단거동과 무관한 휨핀칭이 압축력을 받는 부재에서 일어난다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 일정한 철근 배근형태와 철근양을 갖는 부재들은 압축력의 영향에 의하여 주기거동의 형상이 변하더라도 재하된 압축력의 크기와 관계없이 일정한 에너지소산능력을 갖는다. 이는 콘크리트는 압축력이 증가함에 따라서 그 영향력이 증대되지만 취성재료로서 에너지 소산능력에 큰 영향을 미치지 않으며, 주로 철근에 의하여 에너지 소산이 일어난다는 사실을 가리킨다. 따라서 실제 재하되는 압축력의 크기에 관계없이 단순 휨을 받는 단면에 대한 해석을 통하여 휨지배 부재의 에너지 소산능력을 계산할 수 있다. 이러한 연구결과에 근거하여 에너지 소산능력과 감쇠보정계수를 평가할 수 있는 실용적인 방법과 설계식을 개발하였으며, 기존의 실험결과와의 비교를 통해 검증하였다. 이 제안된 방법은 일반적인 설계변수를 이용하여 에너지소산능력을 정확히 평가할 수 있으므로, 설계실무에서 편리하게 사용할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.61-69
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• 2013

본 연구에서는 준능동 진동 제어를 위한 MR 감쇠기의 동적 모델링을 통한 특성을 분석 및 평가하였다. 실제 구조물 크기의 모형구조물을 진동제어하기 위하여 Semi-active 성능의 MR Damper를 설계/제작 하였다. 일반적으로 MR Damper를 이용한 준능동 제어 시스템을 구축하기 위해서는 감쇠장치의 발생 감쇠력 및 거동 성향 등의 데이터를 수치적으로 나타낼 수 있는 동적 모델이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 MR Damper의 동적거동을 예측/평가 할 수 있는 모델링을 하기 위하여 다양한 동적 모델 중 Power 모델 및 Bingham 모델을 적용하였다. 이때 동적 모델과 비교/평가하기 위하여 개발된 MR Damper의 동하중 실험을 수행하였다. 동하중 실험조건은 가진 주파수를 (0.15Hz, 1.0Hz, 2.0Hz) 선정하고, 주파수별 각각 3가지씩 가진 속도를 달리하여, 변위가 감쇠력에 미치는 영향력을 확인하였다. 이렇게 얻어진 MR Damper의 동하중실험 결과를 적용하여 각 동적 모델 별 모델변수를 규명하였고, 이를 바탕으로 힘-속도 관계곡선 및 예측된 발생 감쇠력을 산출하였으며, 산출된 결과와 개발된 MR Damper의 실험 결과를 상호 비교 평가하였다. 최종적으로 본 연구에서 개발한 MR Damper는 준능동 제어장치로 활용 가능함을 확인 하였고, 다양한 변위를 이용한 실험을 통하여 정상적인 진동제어를 위해서는 최소 2mm 이상의 변위가 확보되어야 한다는 결과를 얻었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.16-24
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• 2021

이 연구에서는 강봉 트러스 시스템으로 보강된 조적벽체의 면내·외 거동에 대한 내진성능을 평가하였다. 강봉 트러스 시스템 보강은 무보강 조적벽체 1면에 2개의 강봉 트러스 시스템 유닛을 배치하였다. 면내 거동에 대한 실험결과는 무보강 조적벽체 및 벽체 1면에 1개의 강봉 트러스 시스템 보강된 조적벽체와 비교하였으며, 면외 거동에 대한 실험결과는 무보강 조적벽체와 비교하였다. 실험 결과, 강봉 트러스 시스템으로 보강된 조적벽체의 면내·외 초기 강성은 무보강 조적벽체에 비해 각각 1.9배 및 2.3배 높았으며, 면내·외 최대 내력은 각각 1.8배 및 1.9배 높았다. 특히 강봉 트러스 시스템으로 보강된 조적벽체의 면내·외 에너지 소산능력은 무보강 조적벽체에 비해 각각 6.1배 및 2.4배 높았으며, 등가 감쇠비는 각각 5.1배 및 1.2배 높았다. 즉, 강봉 트러스 시스템은 무보강 조적벽체의 면내 방향으로의 내진성능 향상뿐만 아니라 면외 방향으로의 내진성능 향상에도 유리할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.172-180
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• 2009

일반적으로 MR 감쇠기를 이용한 준능동 제어 시스템을 구축하기 위해서는 감쇠장치의 동적모델이 요구된다. 여기서, 동적모델링은 감쇠장치의 발생 감쇠력 및 거동 성향 등을 수치적으로 예측하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 MR 감쇠기의 동적거동을 실무적인 관점에서 합리적으로 모델링하기 위하여 다양한 동적모델 중 Power 모델 및 Bingham 모델을 적용해 MR 감쇠기의 동적거동특성을 예측 평가하였다. 이때 활용한 MR 감쇠기의 실험결과는 압착식 형태로 개발된 MR 감쇠기를 대상으로 동하중 실험을 수행하여 획득하였으며, 힘-변위 이력곡선으로부터 준능동 제어장치로의 타당성을 확인하였다. 또한, 각 동적모델의 예측성능을 평가하기 위하여 우선 실험결과를 이용해 각 동적모델 별 모델변수를 규명하였고, 이를 바탕으로 힘-속도 관계곡선 및 예측된 발생 감쇠력의 오차율을 산출하여 개발된 압착식 MR 감쇠기의 실험결과와 상호 비교 평가하였다. 최종적으로 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 준능동 제어장치로 활용 가능함을 확인하였고, 평가된 두 가지 동적모델은 모두 우수한 예측성능을 보임으로써 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 물론 MR유체를 이용한 다양한 형태의 감쇠장치의 거동특성을 수치적으로 예측하기 위하여 간단히 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.