최근 일본에서 발생한 지진으로 이동통신용 전자장비들이 많이 파손되었으나. 국내에서 제작되어 일본에 설치된 모제품은 강진에서도 대부분 구조적 손상이 없었다. 본 논문에서는 이동통신 네트워크 장비의 정/동적 특성을 평가하기 위하여 제품의 유한요소 모델을 생성하여 정적 및 동적 구조해석을 수행하였다. 또한 Zone 3 GR-63-CORE 동적 실험을 수행하여 제품의 안정성을 검증하였고, 유한요소 구조해석 결과와 비교하여 실험과 해석 결과가 유사함이 입증되었다. 구조해석 결과인 동적 응답특성은 실험보다 다소 크게 나왔으며, 부재의 특성파악을 위해 구조물의 치수를 설계변수로 하여 진동특성에 대한 민감도 해석으로 고유진동수에 민감한 부재를 판별하였고, 치수변경으로 경량화 설계치를 산출하였다. 경량화된 디자인의 동적 응답변위가 원래 디자인보다 작게 나와 최적화 결과가 유용할 것으로 보인다.
본 논문은 해양 플랜트에 설치되는 압력 시스템 구조물의 위상 최적화를 통한 경량화 설계와 구조해석을 통한 구조안전성 평가에 대한 연구결과이다. 해양 플랜트에 설치되는 구조물은 기본적인 자중 외에도 해상에서 발생하는 풍하중 및 동하중에 따른 구조 설계가 매우 중요하고 구조 안전성 평가가 필수적이다. 본 연구에서는 DNV 선급 규정에 따라 풍하중 및 동하중을 상황별로 분류해 이를 해석에 적용하여 수행하였다. 경량 화된 형상을 얻기 위한 방법으로 위상 최적화 기법을 구조물에 적용하였다. 위상 최적화 해석을 통해 구조물에서 응력이 집중되는 부분을 확인할 수 있었다. 위상 최적화 해석을 통하여 설계 시 불필요한 요소를 제거한 형상을 얻어 보강대 형태를 가진 형태로 설계 하였다. 위상 최적화를 통해 얻은 설계 형태를 바탕으로 구조해석을 통한 안전성을 평가하여 형상에 대한 적합성을 확인하였다. 이를 통해 본 연구에서는 실제 시험을 통해 구조안전성 평가가 어려운 해양플랜트 구조물의 설계 및 안전성평가 방법을 제시하였다.
The wind load is always the dominant load of cooling tower due to its large size, complex geometry and thin-wall structure. At present, when computing the wind-induced response of the large-scale cooling tower, the wind pressure distribution is obtained based on code regulations, wind tunnel test or computational fluid dynamic (CFD) analysis, and then is imposed on the tower structure. However, such method fails to consider the change of the wind load with the deformation of cooling tower, which may result in error of the wind load. In this paper, the analysis of the large cooling tower based on the iterative method for wind pressure is studied, in which the advantages of CFD and finite element method (FEM) are combined in order to improve the accuracy. The comparative study of the results obtained from the code regulations and iterative method is conducted. The results show that with the increase of the mean wind speed, the difference between the methods becomes bigger. On the other hand, based on the design of experiment (DOE), an approximate model is built for the optimal design of the large-scale cooling tower by a two-level optimization strategy, which makes use of code-based design method and the proposed iterative method. The results of the numerical example demonstrate the feasibility and efficiency of the proposed method.
The recent issue of optical pickup actuators is to apply optical storage devices to mobile devices such as a cellular phone and PDA. It requires actuators to become smaller than conventional types. As the size becomes smaller, the magnetic force is reduced and the assembly of optical pickup actuators becomes more difficult. In addition, its dynamic characteristics are changed. In this paper, methods to improve magnetic forces and dynamic characteristics are suggested and the optimal result of the plate spring design is obtained. A diamond shape magnet and the fine pattern coil (FPC) are used to improve magnetic forces and damping elements are attached to decrease the peak magnitude of the mode instead of using structural damping, mostly for the purpose of improving the accuracy of the finite element simulation. To get more stable dynamic characteristics than conventional ones, a plate spring is applied to the optical pickup actuator and it is optimized with topology and parameter optimization to obtain the concept and the detail design, respectively.
In this study size optimization of large-scale dome structures with dynamic constraints is presented. In the optimal design of these structure, the Jaya algorithm is used to find minimal size of design variables. The design variables are the cross-sectional areas of the steel truss bar elements. To take into account the constraints which are the first five natural frequencies of the structures, the finite element analysis is coded in Matlab programs using eigen values of the stiffness matrix of the dome structures. The Jaya algorithm and the finite elements codes are combined by the help of the Matlab - GUI (Graphical User Interface) programming to carry out the optimization process for the dome structures. To show the efficiency and the advances of the Jaya algorithm, 1180 bar dome structure and the 1410 bar dome structure were tested by taking into the frequency constraints. The optimal results obtained by the proposed algorithm are compared with those given in the literature to demonstrate the performance of the Jaya algorithm. At the end of the study, it is concluded that the proposed algorithm can be effectively used in the optimal design of large-scale dome structures.
강제진동을 가한 구조물의 제한된 위치에서 측정한 가속도를 사용하여 손상을 확인하고 평가하는 알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬에서는 선형적 구속-비선형 최적화에 의해 최적의 구조변수를 구하여 구조물을 인식하는 시간영역-시스템 인식기법을 사용하였다. 동적운동방정식의 오차를 최소화하도록 최적의 변수를 추정하였으며, 제한된 위치에서 측정된 가속도 자료를 이용하여 손상된 부재를 찾기 위하여 적합적 변수모음법을 적용하였다. 손상은 측정된 가속도의 시간이력에 시간창의 개념을 적용하여 통계적으로 평가하였다. 가속도가 측정된 자유도에서의 변위와 속도는 측정된 가속도를 적분하여 계산하였으며, 미측정 자유도에서는 변위를 추가의 미지변수로 추정하고, 속도와 가속도는 추정된 변위의 차분에 의해 수치적으로 계산하였다. 개발된 알고리듬의 효율성을 검증하기 위하여 트러스에 대한 수치모의실험을 실시하였다. 손상지수의 한계치를 정하고 각 부재에서의 손상가능도를 계산하기 위하여 자료교란법을 적용하였다.
모바일하버는 해상에서 컨테이너 상하역 작업을 하는 새로운 해상물류 시스템이다. 모바일하버용크레인과 같이 해상에서 작업하는 대형 구조물은 파도에 의해 발생하는 지지부의 운동으로 관성력의 영향을 크게 받는다. 따라서 구조물의 안전성에 대한 정확한 검증이 요구되며, 생산 비용을 줄이기 위해 경량화가 매우 중요하다. 이런 요구조건을 위해 동적 응답 최적설계를 수행한다. 등가정하중법은 동하중을 등가정하중으로 변환한 후, 정적 응답 최적화기법을 사용하여 문제를 해결하는 동적 응답 최적설계 방법이다. 지지부의 움직임을 고려한 등가정하중법을 제안하고, 제안한 방법으로 모바일하버용 크레인을 최적화한다.
Modern swarm intelligence heuristic search methods are widely applied in the field of structural health monitoring due to their advantages of excellent global search capacity, loose requirement of initial guess and ease of computational implementation etc. To this end, a hybrid strategy is proposed based on butterfly optimization algorithm (BOA) and differential evolution (DE) with purpose of effective combination of their merits. In the proposed identification strategy, two improvements including mutation and crossover operations of DE, and dynamic adaptive operators are introduced into original BOA to reduce the risk to be trapped in local optimum and increase global search capability. The performance of the proposed algorithm, hybrid butterfly optimization and differential evolution algorithm (HBODEA) is evaluated by two numerical examples of a simply supported beam and a 37-bar truss structure, as well as an experimental test of 8-story shear-type steel frame structure in the laboratory. Compared with BOA and DE, the numerical and experimental results show that the proposed HBODEA is more robust to detect the reduction of stiffness with limited sensors and contaminated measurements. In addition, the effect of search space, two dynamic operators, population size on identification accuracy and efficiency of the proposed identification strategy are further investigated.
In this study, the natural frequencies and mode shape of an external mounting pod were verified using the modal analysis and modal testing technique for a pod mounted on an aircraft. The procedure associated with the FE model building of an external mounted pod to predict the dynamic behavior of aircraft structures is described. The simplified FE model reflecting the results of the modal testing of a pod is built through the optimization and will be applied to the structural dynamic model of an aircraft which is used to verified the stability of vibration and flutter of an aircraft.
The present state of the design of swing arm actuators for optical disc drives is to obtain the high efficient dynamic characteristics within a very compact volume. As a necessary consequence, the need of the small form factor (SFF) storage device has been arisen as major interests in the information storage technology. In this paper, we suggest the miniaturized swing arm type actuator that has high efficient dynamic characteristics for SFF optical disk drive (ODD). For the operating mechanism, it uses a tracking electromagnetic (EM) circuit for a focusing motion together. Moreover, due to the size constraint, the thermal stability of optical head is important. Therefore, the actuator is designed to emit the heat, which is generated by optical pick-up, along the actuator body easily. Initial model is designed based on the topology optimization method considering the thermal conductivity. Then, the structural parts of the actuator are modified to maintain the high sensitivity and to have wide control bandwidth by the design of experiments method (DOE) and new concept of decreasing mass and inertia. Finally, a swing arm type actuator for SFF ODD is suggested and its dynamic characteristics are verified.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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