• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권4호
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• pp.330-343
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• 2016

This paper presents results of an experimental investigation of vortex-induced vibration (VIV) of a flexibly mounted and rigid cylinder with two-degrees-of-freedom with respect to varying ratio of in-line natural frequency to cross-flow natural frequency, $f^*$, at a fixed low mass ratio. Combined in-line and cross-flow motion was observed in a sub-critical Reynolds number range. Three-dimensional displacement meter and tension meter were used to measure dynamic responses of the model. To validate the results and the experiment system, x and y response amplitudes and ratio of oscillation frequency to cross-flow natural frequency were compared with other experimental results. It has been found that the higher harmonics, such as third and more vibration components, can occur on a certain part of steel catenary riser under a condition of dual resonance mode. In the present work, however, due to the limitation of a size of circulating water channel, the whole test of a whole configuration of the riser at an adequate scale for VIV phenomenon was not able to be conducted. Instead, we have modeled a rigid cylinder and assumed that the cylinder is a part of steel catenary riser where the higher harmonic motions could occur. Through the experiment, we have found that even though the cylinder was assumed to be rigid, the occurrence of the higher harmonic motions was observed in a small reduced velocity ($V_r$) range, where the influence of the in-line response is relatively large. The transition of the vortex shedding mode from one to another was examined by using time history of x and y directional displacement over all experimental cases. We also observed the influence of in-line restoring force power spectral density with $f^*$.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.62-73
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• 2001

구조물의 진동인텐시티를 파악하면 진동에너지 전달경로와 소산기구 및 주된 기진원의 위치 등을 규명할 수 있어 구조물 진동의 효율적 저감 대책을 수립할 수 있다. 본 연구에서는 선박, 해양구조물 등과 같은 대형 복잡한 구조물의 진동인텐시티를 유한요소법으로 해석할 경우 적정한 모델링 기법을 마련하고자 선체의 기본 부재인 평판과 보강판에 대해 유한요소 모델링을 달리 하면서 진동인텐시티 해석을 수행하고, 그 결과를 고전적 근사해법인 assumed mode method에 의한 결과와 비교 검토하였다. 이로부터 유한요소법을 이용하여 판 구조물의 진동인텐시티 크기 및 방향을 정확하게 산정하기 위해서는 고유진동 또는 강제진동 해석의 경우보다 세밀한 유한요소 모델링이 요구되지만 진동에너지 전달경로 규명 등을 위한 정성적 해석은 강제진동해석을 정확하게 할 수 있는 정도의 유한요소 모델로도 가능함을 확인하였다. 아울러, 두께가 다른 평판 구조물, L-자형 판 구조물 및 3차원 box-girder에 대한 진동인텐시티 해석을 수행하여 다양한 선체 국부 구조물에 있어서의 진동에너지 전달 현상을 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.481-494
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• 2001

본 논문은 철근 콘크리트 구조물의 비탄성 해석을 수행하기 위하여 개발된 9절점 퇴화 쉘 요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화고체기법과 함께 구조물에서 발생하는 횡 전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin (RM)가정을 도입하였다. RM가정을 바탕으로 한 퇴화 쉘 요소는 쉘의 두께가 얇거나, 즉 종횡비가 작거나, 균일하지 않은 유한요소망을 사용할 경우 구조물의 강성이 과대하게 계산되는 강성과대현상(Locking phenomenon)이 나타나게 된다. 강성과대현상은 선택적 감차 적분, 비 적합 모드, 가변형도 등을 사용하여 개선하는데 특히 가변형도법에 바탕을 둔 대체변형도는 많은 유한요소에 성공적으로 적용되어 왔다. 그러나 이와는 대조적으로 콘크리트의 비탄성 해석에 가변형도법을 도입하고 그 성능을 조사한 사례는 매우 적다. 따라서 본 연구에서는 가변형도법과 미시적 재료모델을 바탕으로 RM 쉘 요소를 정식화하고 미를 유한요소프로그램으로 개발하였다. 개발된 철근 콘크리트 쉘 요소의 성능은 수치예제를 통하여 검증하였다. 수치예제로부터 개발된 쉘요소를 이용하여 구해진 해석결과가 실험결과 또는 다른 해석결과에 근접함을 알 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.221-226
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• 2005

In this paper, a dynamic model for the rotor shaft-coupling-blade system is developed. The blades are attached to a disk and driven by an electric motor shaft which is flexible in torsion. We assumed that the shaft torsional flexibility is lumped in the flexible coupling which is usually adopted in rotor systems. The Lagrangian approach with the small deformation theory for both blade-bending and shaft-torsional deformations is employed for developing the equation of the motion. The assumed modes method is used for estimating the blade transverse deflection. The numerical results highlight the effects of both structural damping of the system and the torsional stiffness of the flexible coupling to the dynamic response of the blade. The results showed strong coupling between the blade bending and shaft torsional vibrations in the form of inertial nonlinearif, stiffness hardening and softening.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권9호
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• pp.1023-1029
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• 2005

In this paper, a dynamic model for the rotor shaft-coupling-blade system was developed. The blades are attached to a disk and driven by an electric motor shaft which is flexible in torsion. We assumed that the shaft torsional flexibility was lumped in the flexible coupling which is usually adopted in rotor systems. The Lagrangian approach with the small deformation theory for both blade-bending and shaft-torsional deformations was employed for developing the equation of the motion. The Assumed Modes Method was used for estimating the blade transverse deflection. The numerical results highlight the effects of both structural damping of the system and the torsional stiffness of the flexible coupling to the dynamic response of the blade. The results showed strong coupling between the blade bending and shaft torsional vibrations in the form of inertial nonlinearity, stiffness hardening and softening.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.209-220
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• 2000

보강된 판 및 쉘구조의 기하학적 비선형해석을 수행하기 위하여, total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰으며, 보강된 쉘 구조의 해석시 보강재를 쉘 요소로 모델링하고 주부재와 보강재의 연결점에서 일반적인 변환관계를 이용하였다. 등매개 쉘 유한요소의 단점인 locking 현상을 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 감차적분 또는 선택적분시 나타날 수 있는 제로 에너지 모드를 제거하였다. 수치해석 예제를 통하여 가정 변형률장에 근거한 쉘유한요소에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.71-80
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• 2003

구조물의 내진 성능을 정확히 평가하기 위해서는 비선형 시각 이력 해석이 필요하지만 실용성과 단순성 측면에서 약산법이 대안이 될 수 있으며, 다층 구조물을 등가 단자유도계로 치환할 때 다층 구조물의 모드벡터는 구조물이 탄성 또는 탄소성 상태에 상관없이 탄성 상태에서의 모드 형상으로 가정되지만, 항복이 발생한 후 증가하는 하중단계에서 구조물은 비탄성으로 되기 때문에 변위 모드 특성들도 변화된다. 본 논문은 항복 이후의 구조물의 모드 변화를 고려한 비선형 변위모드를 이용하여 다자유도계를 등가 단자유도계로 변환하는 방법을 제시하였으며, 변환된 등가 단자유도계의 변위응답을 근거로 추정한 복합 구조물의 최상층 변위와 실제 지진교란을 받는 복합 구조물의 비선형 동적해석에 의한 최상층 변위를 비교함으로서 복합구조물의 지진응답예측을 위한 비선형 변위모드법의 적용성과 신뢰성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 봄 학술발표회논문집
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• pp.365-370
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• 2000

A sliding mode fuzzy control (SMFC) algorithm is applied to design a controller for a benchmark problem on a wind- excited building. The structure is a 76-story concrete office tower with a height of 306 meters, hence the wind resistance characteristics are very important for the serviceability as well as the safety. A control system with an active tuned mass damper is assumed to be installed on the top floor. Since the structural acceleration is measured only at ,limited number of locations without measurement of the wind force, the structure of the conventional continuous sliding mode control may have the feed-back loop only. So, an adaptive least mean squares (LMS) filter is employed in the SMFC algorithm to generate a fictitious feed-forward loop. The adaptive LMS filter is designed based on the information of the stochastic characteristics of the wind velocity along the structure. A numerical study is carried out. and the performance of the present SMFC with the ,adaptive LMS filter is investigated in comparison with those of' other control, of algorithms such as linear quadratic Gaussian control, frequency domain optimal control, quadratic stability control, continuous sliding mode control, and H/sub ∞///sub μ/, control, which were reported by other researchers. The effectiveness of the adaptive LMS filter is also examined. The results indicate that the present algorithm is very efficient .

• 조명전기설비학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.89-93
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• 2000

산업자동화의 고정밀도에 따라 직류 전동기는 강인제어가 요구되고 있다. 하지만 전동기 제어 시스템이 부하외 란의 영향을 받게 되면 강인제어는 어렵게 된다. 일반적으로 슬라이딩 모드 제어기는 강인성을 갖는 것으로 알려져 있다. 강인한 슬라이딩 모드제어기는 외란의 불확실한 정도를 알고 있다는 가정하에 설계된다. 그러므로 외란의 불확실 정도를 알지 못한다면 제어기의 설계는 어렵게 된다. 이를 해결하기 위한 방법으로 본 논문에서는 전동기 제어 시스템을 위한 전문가 슬라이딩 모 드 제어 기법을 제시하였다. 제의된 제어기는 부하 외란을 효과적으로 제거 할 수 있었다. 제어기법의 효과는 시 율레이션에 의해 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제17권4호
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• pp.59-65
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• 2003

In order to achieve the desired lightweight and robust design of a structure, it is preferable to design a structure and its control system, simultaneously, which is termed the combined optimal design. A constant-cross-sectional area cantilever beam was chosen as the optimum design method, An initial load and a time-varying disturbance were applied at the free end of the beam. Sliding mode control was selected, due to its insensitivity to the disturbance, compared with other modes. It is known that the sliding mode control is robust to the disturbance and is uncertain, only if a matching condition is met, after giving a switching hyper plane. In this study, the optimum method was used for the design of the switching hyper plane, and the objective function of the optimum switching hyper plane was assumed to be the objective of the control system. The total weight of the structure was treated as a constraint, and the cross sectional areas of the beam were considered as design variables, the result being a nonlinear programming problem. To solve it, the sequential linear programming method was applied. As a result of the optimum design, the effect of attenuating vibrations has been substantially improved. Moreover, the lightweight design of the structure became possible as a result of the relationship of the weight of the structure to the control objective function.