• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.110-122
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• 1996

The objective of this study is to understand the dynamic characterictics of OHV type valve trains and to design and optimal cam profile which will improve engine performance. A numerical model for valve train dynamics is presented, which aims at both accuracy and computational efficiency. The lumped mass model and distributed parameter model were used to describe the valve train dynamics. Nonlinear characterictics in the valve spring behavior were included in the model. Comprehensive experiments were carried out concerning the valve train dynamics, and the model was tuned based on the test results. The dynamic model was used in designing an optimal cam profile. Because the objective function has many local minima, a conventional local optimizer cannot be used to find an optimal solution. A modified adaptive random search method is successfully employed to solve the problem. Cam lobe area could be increased up to 7.3% without any penalties in kinematic and dynamic behaviors of the valve train.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.57-65
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• 2000

In this paper, a model reference adaptive control for the atomic force microscope (AFM) of tapping mode is investigated. The dynamics between the AFM system and al sample is mathematically modeled as a second order spring-mass-damper system with oscillatory inputs. The attractive and repulsive forces between the tip of the AFM system and the sample are derived using the Lennard-Jones potential energy. By non-dimensionalizing the displacement of the tip and the input frequency, the chaotic behavior near a resonance frequency is better depicted through the non-dimensionalized equations. Four nonlinear analysis techniques, a phase portrait, sensitive dependence on initial conditions, a power spectral density function, and a Pomcare map are investigated. Because the equations of motion derived in this paper involve unknown parameter values such as the damping effect of the air and the interaction constants between materials, the standard model reference adaptive control is adopted. Two control objectives, the prevention of chaos and the tracking of reference signal, are pursued. Simulation results are included.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.15-24
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• 2023

지중 매설관 거동은 주변 지반의 비선형성과 복합거동 특성의 영향을 직접적으로 받게 되나, 실무에서는 지반의 복잡한 거동 특성을 단순화한 보-스프링 모델이 현재까지도 널리 활용되고 있다. 따라서, 연구 분야에서는 지반의 비선형 특성과 복합거동 특성을 반영하기 위한 연속체해석 방법을 활용하려는 다양한 연구들이 진행되어 왔고, 본 논문에서도 기존에 연구된 다양한 연속체 해석기법을 활용하여 수치해석을 수행하고, 변위-반력 결과 및 지반파괴 형상을 기존 실대형시험 결과와 비교·검토하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 적용한 접촉면 특성을 적용한 경우, 실대형시험에 근접한 반력 결과를 도출할 수 있음을 확인하였으며, 실대형 시험과 유사한 파괴 형상도 확인하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 무시한 매설관과 지반 절점 공유 방법의 경우, 과도한 반력 값을 도출하고, 파괴양상도 상이하였다. 또한, 대변형 해석에서 수렴성이 좋은 동적해석 explicit 방법, ALE 방법, CEL 방법을 각각 적용한 결과, 정적해석과 유사한 변위-반력 관계 및 파괴 형상이 확인되어, 향후 지반분야 대변형 해석에서 동적해석법도 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제6권1호
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• pp.89-110
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• 2014

Nonlinear dynamic analyses are carried out to investigate the influence of the pinching hysteretic response of the exterior RC beam-column joints on the seismic behavior of multistory RC frame structures. The effect of the pinching on the local and global mechanisms of an 8-storey bare frame and an 8-storey pilotis type frame structure is evaluated. Further, an experimental data bank extracted from literature is used to acquire experimental experience of the range of the real levels that have to be considered for the pinching effect on the hysteretic response of the joints. Thus, three different cases for the hysteretic response of the joints are considered: (a) joints with strength and stiffness degradation characteristics but without pinching effect, (b) joints with strength degradation, stiffness degradation and low pinching effect and (c) joints with strength degradation, stiffness degradation and high pinching effect. For the simulation of the beam-column joints a special-purpose rotational spring element that incorporates the examined hysteretic options developed by the authors and implemented in a well-known nonlinear dynamic analysis program is employed for the analysis of the structural systems. The results of this study indicate that the effect of pinching on the local and global responses of the examined cases is not really significant at early stages of the seismic loading and especially in the cases when strength degradation in the core of exterior joint has occurred. Nevertheless in the cases when strength degradation does not occur in the joints the pinching may increase the demands for ductility and become critical for the columns at the base floor of the frame structures. Finally, as it was expected the ability for energy absorption was reduced due to pinching effect.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.37-45
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• 1990

본 연구에서는 지반-구조물 상호작용 시스템에 대하여 기초의 부분적 들림을 고려할 수 있는 새로운 해석적 방법을 제시하였다. 제시된 방법은 시스템의 3 차원 거동, 수직입력의 영향, 지반반력의 비선형분포 등도 함께 고려할 수 있도록 하였다. 기초가 들릴때 지반강도 및 감쇠값의 비선형성을 나타내기 위해서는 기초의 접지면적 감소뿐만 아니라 기초회전에 따른 건물의 강체운동효과와 지반반력작용의 이동 등의 영향도 동시에 고려하였다. 다양한 예제해석을 통하여 내진해석시 기초의 부분적 들림을 고려하게 되면 기초부에서의 변위는 크게 증가하는 반면 구조물 상부에서의 탄성변위 응답치 및 가속도 응답치는 감소한다는 사실을 확인하였으며, 수직입력, 비선형 지반반력분포 3차원 거동 등은 그 영향을 무시하게 되면 불안전측의 지진응답치를 주므로 해석시 필히 고려되어야 한다는 사실을 밝혔다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권12호
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• pp.7-22
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• 2023

본 연구에서는 입력가속도의 한계 범위를 흙의 상대밀도, 지하수위, 지반 조건을 고려하여 시간이력해석과 응답스펙트럼해석으로 분석하였다. 시간이력해석은 FLAC3D로 응답스펙트럼해석은 FB-Multipier를 이용하여 여러 지반 조건에 대한 수치해석을 실시하였다. 말뚝 주변 지반은 탄소성 물질로 가정하였다. FLAC3D 해석의 주변 지반은 Mohr-Coulomb과 Finn 모델로 설정하였고, FB-Multiplier 해석은 비선형 p-y 곡선을 이용하여 해석하였다. 비선형 지반 거동을 갖는 가속도의 한계범위는 주변 지반의 상대밀도에 비례함을 보였다. 해석 결과 SP soil이 SM soil보다 지반의 가속도의 한계범위가 훨씬 크고 지하수위는 지반조건에 관계없이 입력가속도의 한계범위를 감소시키는 경향이 있음을 알 수 있다. 또한 가속도의 한계 범위는 주로 전단탄성계수의 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권3호
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• pp.33-52
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• 1997

비선형 3차원 유한요소 해석법을 이용하여 타이백으로 억지된 토류벽의 거동을 분석하여 설계시에 고려되는 중요 파라미터의 영향을 조사하였다. 제안된 유한요소기법에서 엄지말뚝과 텐던 정착길이는 빔요소로, 토류판은 쉘요소로, 텐던 비정착길이는 스프링 요소로 모델링하였다. 사용된 흙의 거동모델은 사질토의 비선형 거동 특성과 응력이력을 고려할 수 있는 기존의 Hyperbolic 모델을 수정하여 사용하였으며 벽체 전면에서의 굴착, 타이백 설치, 타이조임 그리고 재굴착 등의 모든 축조과정을 단계별로 해석할 수 있는 시뮬레이션 기법을 제안하였다. 여러 가지 주요 설계인자를 변화시키며 파라메트릭 해석을 수행하였고 이 결과 앵커의 위치, 앵커의 비정착 길이, 앵커 조임 하중의 크기와 엄지말뚝의 근입긴이등의 영향을 밝혀낼 수 있었다. 이 해석 결과를 토대로 새로운 설계지침을 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권5호
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• pp.619-629
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• 2017

This paper focuses on the study of complete dynamic modeling and maximum dynamic load carrying capacity computation of N-flexible links and N-flexible joints mobile manipulator undergoing large deformation. Nonlinear dynamic analysis relies on the Timoshenko theory of beams. In order to model the system completely and precisely, structural and joint flexibility, nonlinear strain-displacement relationship, payload, and non-holonomic constraints will be considered to. A finite element solution method based on mixed method is applied to model the shear deformation. This procedure is considerably more involved than displacement based element and shear deformation can be readily included without inducing the shear locking in the element. Another goal of this paper is to present a computational procedure for determination of the maximum dynamic load of geometrically nonlinear manipulators with structural and joint flexibility. An effective measure named as Moment-Height Stability (MHS) measure is applied to consider the dynamic stability of a wheeled mobile manipulator. Simulations are performed for mobile base manipulator with two flexible links and joints. The results represent that dynamic stability constraint is sensitive when calculating the maximum carrying load. Furthermore, by changing the trajectory of end effector, allowable load also changes. The effect of torsional spring parameter on the joint deformation is investigated in a parametric sensitivity study. The findings show that, by the increase of torsional stiffness, the behavior of system approaches to a system with rigid joints and allowable load of robot is also enhanced. A comparison is also made between the results obtained from small and large deformation models. Fluctuation range in obtained figures for angular displacement of links and end effector path is bigger for large deformation model. Experimental results are also provided to validate the theoretical model and these have good agreement with the simulated results.

• Smart Structures and Systems
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• 제24권3호
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• pp.303-317
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• 2019

Magneto-rheological fluid (MRF) rotatory dampers are normally used for controlling the constant rotation of machines and engines. In this research, such a device is proposed to act as variable stiffness device to alleviate the rotational oscillation existing in the many engineering applications, such as motor. Under such thought, the main purpose of this work is to characterize the nonlinear torque-angular displacement/angular velocity responses of an MRF based variable stiffness device in oscillatory motion. A rotational hysteresis model, consisting of a rotatory spring, a rotatory viscous damping element and an error function-based hysteresis element, is proposed, which is capable of describing the unique dynamical characteristics of this smart device. To estimate the optimal model parameters, a modified whale optimization algorithm (MWOA) is employed on the captured experimental data of torque, angular displacement and angular velocity under various excitation conditions. In MWOA, a nonlinear algorithm parameter updating mechanism is adopted to replace the traditional linear one, enhancing the global search ability initially and the local search ability at the later stage of the algorithm evolution. Additionally, the immune operation is introduced in the whale individual selection, improving the identification accuracy of solution. Finally, the dynamic testing results are used to validate the performance of the proposed model and the effectiveness of the proposed optimization algorithm.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.45-54
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• 2011

경계요소를 가지는 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석을 위한 간편 모델을 제안하였다. 이 간편 모델은 전단벽의 휨 및 전단 거동을 스프링요소로 나타낸 거시적 모델이다. 휨거동은 벽체의 단면해석을 기초로 한 모멘트강도와 회전능력을 벽체 양단의 수직 스프링요소로 나타내었다. 경계요소를 가지는 전단벽은 휨거동에 의해 지배되므로 전단거동은 휨거동에 바탕하여 변수를 계산하였고 중앙부 수평 스프링요소로 나타내었다. 제안된 모델은 전단벽 정적이력시험 결과와 비교한 후 비선형동적해석을 수행하여 사용된 이력법칙 및 변수들의 타당성을 조사하였다. 비선형동적해석을 이용한 변수연구를 통하여 내진성능평가의 주요변수인 요구값과 성능값에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과 전단력-전단변형 관계에서 약간의 차이가 있지만 전단벽의 전체거동은 잘 일치하였으며, 주요 변수의 변화에 대해 요구값과 성능값도 일정하게 변화하므로 제안된 해석모델은 경계요소를 가진 철근콘크리트 전단벽에 알맞은 것으로 판단된다.