• Smart Structures and Systems
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• 제22권2호
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• pp.133-137
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• 2018

Increasing interest in prognostics and health management has heightened the need for wireless sensor networks (WSN) with efficient power sources. Piezoelectric energy harvesters using Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) are one of the candidate power sources for WSNs as they efficiently convert mechanical vibration energy into electrical energy. These types of devices are resonated at a specific frequency, which has a significant impact on the amount of energy harvested, by external vibration. Hence, precise prediction of mechanical deformation including modal analysis of piezoelectric devices is crucial for estimating the energy generated under specific conditions. In this study, an experimental vibrational system capable of controlling a wide range of frequencies and accelerations was designed to generate mechanical vibration for piezoelectric energy harvesters. In conjunction with MATLAB, the system automatically finds the resonance frequency of harvesters. A small accelerometer and non-contact laser displacement sensor are employed to investigate the mechanical deformation of harvesters. Mechanical deformation under various frequencies and accelerations were investigated and analyzed based on data from two types of sensors. The results verify that the proposed system can be employed to carry out vibration experiments for piezoelectric harvesters and measurement of their mechanical deformation.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.319-328
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• 2006

4-실린더 엔진의 작동 시 크랭크샤프트의 기계적 거동을 해석하는 방법에 관한 연구 논문이다 이 해석의 목적은 모드 해석을 단순화 하기위해 Pin 과 Arm을 일정하게 가정하고, 이를 통해 단순화된 크랭크샤프트의 특성을 연구하는 것이며, 해석을 통하여 얻어진 전달 함수에서의 고유진동수와 모드 형상을 실험을 통한 모드 해석과 비교하였다. 시뮬레이션을 통한 결과와 실험을 비교한 결과 해석치와 실험치의 값이 일치함을 확인할 수 있었고 이를 통하여 해석 모델을 검증하였다. 또한 검증된 모델을 통하여 엔진 작동 시 크랭크샤프트의 특성을 해석하고자 하였다. 초기 연소 조건에 기초하여 주파수 영역에서 크랭크샤프트의 동적 거동을 해석하기 위한 새로운 방법을 기술하였다. 새로운 기법은 엔진의 작동 조건에서 저널 베어링과 밸런서의 형상 변경을 통하여 얻어진 에너지 값을 계산하기 위해서 RMS값을 이용하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권12호
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• pp.1370-1377
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• 2005

The bottom structure of an instrumented capsule is a part which is joined at the receptacle of the flow tube in the reactor in-core. A geometrical change of the bottom structure has an effect on the pressure drop and the vibration of the capsule. The out-pile test to evaluate the structural integrity of the material capsule called 04M-17U was performed by using a single channel and a half core test loop. From the pressure drop test, the optimized diameter of the cone shape's bottom structure which satisfies HANARO's flow requirement (19.6 kg/s) is 71 mm. The maximum displacement of the capsule measured at the half core test loop is lower than 1.0 mm. From the analysis results, it is found that the test hole will not be interfered with near the flow tubes because its displacement due to the cooling water is very small at 0.072 mm. The fundamental frequency of the capsule under water is 9.64 Hz. It is expected that the resonance between the capsule and the fluid flow due to the cooling water in HANARO's in-core will not occur. Also, the new bottom structure of a solid cone shape with 71 mm in diameter will be applicable to the material and special capsules in the future.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.101-107
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• 2014

구조물의 손상 추정은 동적응답신호로부터 고유주기와 모드형상을 구한 후 이를 역해석하여 손상위치와 손상정도를 파악함으로써 이루어 진다. 건축구조물의 경우 토목구조물에 비하여 구조형식이 복잡하고 비구조요소 및 노이즈 등의 영향으로 인하여 구조물 판별에 어려움이 있다. 동적응답신호를 이용한 건물의 손상추정에 관한 최근의 연구들은 손상추정을 위하여 민감도 또는 추정치 등 간접적 지표를 사용하고 있으나, 좀 더 합리적이고 명확한 손상추정을 위하여 운동방정식으로부터 직접 유도된 변수를 손상지수로 활용할 필요가 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 전단형 건물의 운동방정식으로부터 직접 유도된 층강성 감소비를 손상지수로 하는 손상추정 방법을 제안하였다. 제안된 손상지수는 손상 전 모드형상과 손상 전 후 고유진동수 차이를 알면 구할 수 있다. 제안된 손상 추정방법을 수치해석예제에 적용한 결과 손상이 발생한 층에서 층강성 변화율이 (-)부호를 나타내었으며, 크기가 다른 층에 비하여 15배 정도 크게 나타나 전단형 건물의 손상 추정지수로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.122-129
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• 2014

Identification of the whipping response out of the combined wave-vibration response of a flexible sea going vessel is one of the most interesting research topic from ship designer's point of view. In order to achieve this goal, a novel methodology based on the wavelet cross-correlation technique was proposed in this paper. The cross-correlation of the wavelet power spectrum averaged across the frequency axis was introduced to check the similarity between the combined wave-vibration response and impulse response. The calculated cross-correlation of the wavelet power spectrum was normalized by the auto-correlation of the each spectrum with zero time lag, eventually providing the cross-correlation coefficient that stays between 0 and 1, precisely indicating the existence of the impulse response buried in the combined wave-vibration response. Additionally, the weight function was introduced while calculating the cross-correlation of the two spectrums in order to filter out the signal of lower frequency so that the accuracy of the similarity check becomes as high as possible. The validity of the proposed methodology was checked through the application to the artificially generated ideal combined wave-vibration signal, together with the more realistic signal obtained by running 3D hydroelasticity program WISH-Flex. The correspondence of the identified whipping instances between the results, one from the proposed method and the other from the calculated slamming modal force, was excellent.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.518-525
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• 2009

논문은 샌드위치 복합재가 적용된 바이모달 트램의 설계검증을 위한 구조 성능 시험과 유한요소 해석에 대해 기술하였다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/애폭시 면재로 구성되었다. 이때, 차체 구조물의 구조 시험은 JIS E 7105 규정에 따라 수직하중, 압축하중, 비틀림 및 고유진동수 시험이 각각 수행되었다. 그리고 다이얼게이지, 스트레인게이지, 가속도 센서를 통해 얻어진 처짐, 응력, 고유전동수 결과에 따른 구조 안전성을 평가하였다. 그리고 Ansys v11.0을 이용하여 유한요소해석을 수행하였고, 구조 시험 결과와 비교하였다. 구조 시험 결과는 제안된 유한요소 모델을 사용한 구조 해석 결과와 처침, 응력, 고유진동수가 비교적 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.15-20
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• 2017

The small turbocharger for the automotive application is designed to operate up to 200,000 rpm to increase system efficiency. Because of high rotation speed of turbocharger, floating ring bearing are widely adopted due to its low friction loss and high rotordynamic stability. This paper presents a linear and nonlinear analysis model for a turbocharger rotor supported by a semi-floating ring bearing. The rotordynamic model for the turbocharger rotor was constructed based on the finite element method and fluid film forces were calculated based on the infinitely short bearing assumption. In linear analysis, we considered fluid film force as stiffness and damping element and in nonlinear analysis, the fluid film force was calculated by solving the time dependent Reynolds equation. We verified the developed theoretical model by comparing to modal test results of test rotors. The analysis results show that there are two unstable modes, which are conical and cylindrical modes. These unstable modes appear as sub-synchronous vibrations in nonlinear analysis. In nonlinear analysis, frequency jump phenomenon demonstrated when vibration mode is changed from conical mode to cylindrical one. This jump phenomenon was also demonstrated in the test. However, the natural frequency measured in the test differs from those obtained using nonlinear analysis.

• Wind and Structures
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• 제10권5호
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• pp.463-479
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• 2007

A series of wind tunnel sectional model dynamic tests of a twin-deck bridge were conducted at the CLP Power Wind/Wave Tunnel Facility (WWTF) of The Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) to investigate the effects of gap-width on the self-excited vibrations and the dynamic and aerodynamic characteristics of the bridge. Five 2.9 m long models with different gap-widths were fabricated and suspended in the wind tunnel to simulate a two-degrees-of-freedom (2DOF) bridge dynamic system, free to vibrate in both vertical and torsional directions. The mass, vertical frequency, and the torsional-to-vertical frequency ratio of the 2DOF systems were fixed to emphasize the effects of gap-width. A free-vibration test methodology was employed and the Eigensystem Realization Algorithm (ERA) was utilized to extract the eight flutter derivatives and the modal parameters from the coupled free-decay responses. The results of the zero gap-width configuration were in reasonable agreement with the theoretical values for an ideal thin flat plate in smooth flow and the published results of models with similar cross-sections, thus validating the experimental and analytical techniques utilized in this study. The methodology was further verified by the comparison between the measured and predicted free-decay responses. A comparison of results for different gap-widths revealed that variations of the gap-width mainly affect the torsional damping property, and that the configurations with greater gap-widths show a higher torsional damping ratio and hence stronger aerodynamic stability of the bridge.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.46-50
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• 2011

인공위성에 대한 구조해석을 수행하기 위해서는 인공위성의 모든 기계적 특성이 반영된 유한요소모델을 필요로 한다. 인공위성의 개발특성상 여러 부품들은 서로 다른 회사에서 제작이 되며, 해당 유한요소모델의 제공이 불가능한 경우가 종종 발생하게 된다. 이러한 경우에 초요소 기법을 이용하면 쉽게 해결할 수 있다. 현재 개발중인 위성의 경우, 안테나 업체에서 안테나 기동시 발생하는 미소진동의 양을 계산하고자 인공위성 전체의 유한요소모델을 필요로 하였다. 이 때, 초요소 기법을 이용하여 축약된 모델을 제공할 수 있었다. 초요소기법은 Craig-Bampton 방법을 이용하여 유한요소모델을 동적축약하는 기법이며 본 논문에서는 인공위성 유한요소모델에 이를 적용하였다. 동적축약이 잘 이루어졌는지를 확인하기 위하여 전체 유한요소모델과, 축약모델의 모드해석 결과와 주파수 응답해석 결과를 비교하였으며, 두 결과가 매우 잘 맞는다는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 본 해석 방법의 유용성을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제18권5호
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• pp.6-11
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• 2014

차량용 LNG 연료 용기의 내진동 단열 지지구조 최적화 설계 개발을 위하여 종래의 해외특허구조 설계를 기본으로 한 특성요인도 분석으로 용기의 내조 및 외조 지지부 구조설계의 주요 설계 인자를 도출하였다. 도출된 설계인자 중에서 우선적으로 지지 봉재의 직경과 단열 격판 연결부 곡률을 대상으로 하여 최적화를 수행하였다. 차량용 LNG 연료 용기 설계안에 대한 평가를 위해 설계안을 MSC/MARC 상용유한 요소해석 패키지를 활용하여 유한요소 모델링하여 진동모드해석과 열전달 및 열응력해석을 수행하였다. 최적화 설계 결과를 통하여 도출된 설계안은 고유진동해석을 통한 1차 모드 고유진동수(1st Mode Natural Frequency), 열전달해석을 통한 초저온 용기 내조 외조간 지지부를 통한 총전열량 및 열응력해석을 통한 최대 Von-Mises 응력이 모두 설계 목표치를 만족하였으며, 개발된 설계안에 따라 차량용 LNG 연료 용기의 제작하여 3차원 진동 시험과 단열성능 시험을 통해 설계를 검증하였다.