A procedure to determine the realizable optimal positions of rigid supports is suggested to get a maximum fundamental natural frequency. a measured frequency response function based substructure-coupling technique is used to model the supported structure. The optimization procedure carries out the eigenvalue sensitivity analysis with respect to the stiffness of supports. As a result of such stiffness optimization, the optimal rigid-support positions are shown to be determined by choosing the position of the largest stiffness. The optimally determined support conditions are verified to satisfy the eigenvalue limit theorem. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, the optimal support positions of a plate model are investigated. Experimental results indicate that the proposed method can effectively find out the optimal support conditions of the structure just based on the measured frequency response functions without any use of numerical model of the structure.
The vibration resulting from railway operation is transmitted through the tunnel to adjacent buildings and the transmitted vibration radiates structure-borne noise which is causing a lot of public complaints by its negative effects to the buildings near tunnel. This study performed the parametric study about sleeper space and track support stiffness in order to reduce vibration on the concrete track and near structures. In this study, it was compared and performed vibration analysis and field test about these. In addition, as changing the sleeper space and track support stiffness, vibration of the structures was evaluated. Via this study, in terms of reducing the figure of the sleeper space and track support stiffness to the half, as vibrating acceleration transmitted through concrete round is getting reduced, it transmitted through the tunnel was analysed to the same phenomena. In conclusion, suggested track structure into this study, it can be applied to the track structure of existing line, and it is expected to be a new effective anti-vibration method to prevent public complaints.
궤도상부(레일, 체결구, 침목)를 완전하게 잘 지지하기 위해서는 궤도하부(도상, 노반)가 충분한 강도를 가지고 균질한 강성을 가져야 한다. 궤도의 수직지지강성은 궤도하부의 상태(세립분 함량, 함수비)에 크게 영향을 받는다. 따라서 궤도의 수직지지강성을 평가하기 위하여 궤도하부의 상태를 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 궤도하부의 상태를 진단할 수 있는 GPR/PBS/LFWD로 구성된 궤도기초상태평가법을 제안하였다. 제안된 궤도기초 상태평가법의 적용성을 평가하기 위하여 실내 실험 및 현장시험을 수행하였다.
Bearings at the obtuse corner are subjected to much larger vertical reactions than other bearings because of the geometric shape of skew bridges. The current relevant specifications require that additional bars should be disposed at the bottom of concrete deck slabs to deal with the large vertical reaction on bearings at the obtuse corner. In this study, new methods of reducing the magnitude of the vertical reaction on bearings at the obtuse corner by the stiffness adjustment of bearings were proposed. The basic concept of proposed methods was to redistribute support reactions by reducing the vertical stiffness of bearings at the obtuse corner showing a relatively large vertical reaction. For 45 simply supported skew bridges designed according to the current relevant specifications, the redistribution effect of vertical reactions by the stiffness adjustment of bearings was investigated. Parameters such as skew angle, girder spacing, and deck aspect ratio that affect the distribution of support reactions were considered. The results of the analyses show that the magnitude of the vertical reaction on bearings at the obtuse corner can be reduced to the levels of straight bridges by replacing the existing bearings at the obtuse corner with new ones having the value of 1/10 or 1/20 of the vertical stiffness of the existing bearings. The reduction effect of the vertical reaction on bearings at the obtuse corner increases as the girder spacing decreases and it is more pronounced when the deck aspect ratio is 2.0.
The dynamic behavior of elastically restrained beams under the action of distributed tangential forces is investigated in this paper. The beam, which is fixed at one end, is assumed to rest on an intermediate spring support. The governing equations of motion are derived from the energy expressions, and the finite element formulation is employed to calculate the critical distributed tangential force. Jump phenomena for the critical distributed tangential force and instability types are presented for various spring stiffnesses and support positions. Stability maps are generated by performing parametric studies to show how the distributed tangential forces affect the frequencies and the stability of the system considered. Through the numerical simulations, the following conclusioils are obtained: (i) Only flutter type instability exists for the dimensionless spring stiffness K $\leq$ 97, regardless of the position of the spring support. (ii) For the dimensionless spring stiffness K $\leq$ 98, the transition from flutter to divergence occurs at a certain position of the spring support, and the transition position moves from the free end to the free end of the beam as the spring stiffness increases. (iii) For K $\leq$ 10$^{6}$ the support condition can be regarded as a rigid support condition.
In this study, optimal distribution of springs which supports a cantilever beam is investigated to minimize two objective functions defined. The optimal size and location of the springs are ascertained to minimize the tip deflection of the cantilever beam. Afterwards, the optimization problem of springs is set up to minimize the tip absolute acceleration of the beam. The Fourier Transform is applied on the equation of motion and the response of the structure is defined in terms of transfer functions. By using any structural mode, the proposed method is applied to find optimal stiffness and location of springs which supports a cantilever beam. The stiffness coefficients of springs are chosen as the design variables. There is an active constraint on the sum of the stiffness coefficients and there are passive constraints on the upper and lower bounds of the stiffness coefficients. Optimality criteria are derived by using the Lagrange Multipliers. Gradient information required for solution of the optimization problem is analytically derived. Optimal designs obtained are compared with the uniform design in terms of frequency responses and time response. Numerical results show that the proposed method is considerably effective to determine optimal stiffness coefficients and locations of the springs.
This paper presents a new method for including the dynamic stiffness of the stationary parts in rotordynamic analysis. As a consequence of the support dynamics, critical speeds are varied and/or additional critical speeds are introduced. Therefore, dynamic effects of the support are often significant in high speed turbomachinery, but most of analysis has considered the support as a rigid body or a simple structure. The proposed method is based on the coupled characteristics of the driving point and transfer frequency response functions of the support system to model the equivalent spring-mass series in finite element analysis. To demonstrate the applicability of the simulation procedures provided, it is applied to the rotor model of the double suction centrifugal pump. Results of the suggested equivalent-support rotor model including coupled effects agree well with the entire pump model.
현행 탄성 재료 교체 및 성능평가는 작업성 및 작업공정이 매우 복잡하고 시간도 많이 소요됨은 물론 탄성 재료의 교체시기를 사전에 파악하기 어려운 반면, 본 연구에서 제시한 방법은 탄성 재료의 궤도지지강성 변화율을 상품 한계치와 기능 한계치를 비교 표시해 줌으로써 탄성 재료 교체의 필요성 및 교체 전, 후의 궤도지지강성 개선효과를 현장에서 즉각적으로 실험데이터를 바탕으로 입증이 가능하다. 또한 궤도지지강성 평가 소프트웨어를 이용하여 현장시험을 통해 획득한 탄성 재료에 대한 성능평가 데이터가 관리자 컴퓨터에 통합 관리되기 때문에 탄성재료의 교체시기 및 위치를 파악함으로써 교체 계획 수립 및 유지관리 이력 관리가 가능하다. 따라서 선로 순회하는 작업시간 동안 다수의 측점에서 탄성재료의 성능 및 상태를 현재 운영상태에서 궤도성능(궤도지지강성) 및 궤도재료의 내구성능(노후화 수준, 물성변화율 등)을 평가함으로써 시기적절하게 탄성재료를 교체할 수 있으며, 지속적으로 탄성재료의 성능변화(열화)상태를 모니터링 할 수 있어 궤도유지관리에 활용도가 높을 것으로 판단된다.
인천에 위치한 OO 깊은 굴착 현장을 대상으로 굴착에 따른 지반 물성값의 변화를 역해석을 통해 분석하였다. 굴착 단계별로 유한 요소 해석을 통해 예측한 굴착 지지 벽체의 수평방향 변위와 현장에서 지중경사계를 이용하여 계측한 값을 비교하여 지반의 강성을 업데이트하였다. 업데이트한 지반의 강성을 다음 굴착 단계에서 굴착 지지 벽체의 거동 예측에 사용하였다. Hardening Soil 모델을 이용한 유한요소해석 기법을 사용하였으며, 굴착 지지 벽체가 위치하는 지층을 역해석 대상 지층으로 선정하였고, 그 지층의 강성값을 역해석 대상으로 선정하였다. 굴착 초기 단계의 지반의 강성값은 당초 설계에서 사용한 강성값에 비해 큰 것으로 나타났다. 굴착이 진행됨에 따라 재역해석을 통해 산정한 지반의 강성값은 초기에 역해석으로 도출한 값에 비해 감소한 것으로 나타났다. 따라서, 굴착 단계에 따라 적절한 지반의 강성값을 입력해야 유한 요소 해석을 통해 정확한 굴착 지지 벽체의 변형을 산정할 수 있을 것으로 판단한다.
본 연구에서는 콘크리트포장의 디웰바 전단시험 절차와 실험결과를 이용하여 PC 스프레드시트에서 다웰바의 지지력계수와 전단 스프링 강성계수를 산정하는 절차를 제시하였다. 세 개의 시험체를 통해 AASHTO의 다웰바 전단시험을 수행하여 콘크리트 포장의 불연속면에서의 전단거동을 모사하였다. 예비실험을 통해 발생한 비틀림 변형을 최소화하기 위해 측면 고정대 사용하여 실험하였다. 초기하중에서의 하중의 재하(loading), 제하(unloading), 재재하(reloading)를 반복수행한 결과 탄성적인 거동을 보여준다. 그러나 전체 하중 범위에서는 다웰바의 지지력계수 또는 전단 스프링 강성계수는 슬래브의 상대 처짐 또는 재하하중에 따라 비선형으로 거동함을 보여준다. 본 실험에서 얻어진 다웰의 지지력계수는 550-880GN/m3으로서 Yoder와 Witczak이 제안하는 407GN/m3보다는 1.4-2.2배가 크게 산정되었다. 이는 측면 고정대를 사용함으로서, 실험시 예상되는 비틀림 변형이 기존의 실험에 비해 적었던 것으로 판단된다. 본 실험에서 얻어진 다웰의 지지력계수 또는 전단 스프링 강성계수는 다웰바를 이용한 콘크리트 불연속면의 구조해석 시 참고자료로 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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