• Smart Structures and Systems
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• 제26권3호
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• pp.331-343
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• 2020

In this paper, based on the CPT, motion equations for a sandwich plate containing a core and two integrated face-sheets have derived. The structure rests on the Visco-Pasternak foundation, which includes normal and shear modules. The piezo-magnetic core is made of CoFe₂O₄ and also is subjected to 3D magnetic potential. Two face sheets at top and bottom of the core are under electrical fields. Also, in order to obtain more accuracy, the effect of flexoelectricity has took into account at face sheets' relations in this work. Flexoelectricity is a property of all insulators whereby they polarize when subject to an inhomogeneous deformation. This property plays a crucial role in small-scale rather than macro scale. Employing CPT, Hamilton's principle, flexoelectricity considerations, the governing equations are derived and then solved analytically. By present work a detailed numerical study is obtained based on Piezoelectricity, Flexoelectricity and modified couple stress theories to indicate the significant effect of length scale parameter, shear correction factor, aspect and thickness ratios and boundary conditions on natural frequency of sandwich plates. Also, the figures show that there is an excellent agreement between present study and previous researches. These finding can be used for automotive industries, aircrafts, marine vessels and building industries.

• 전산구조공학
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• 제10권2호
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• pp.233-242
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• 1997

이 논문은 연속보의 동적 최적설계에 관한 연구이다. 본 연구에서는 연속보의 근사적인 최적제원을 결정하기 위하여 컴퓨터 프로그램의 실행결과를 이용한 기법을 이용하였다. 경간길이, 질량 및 휨강성이 변화하는 연속보의 자유진동해석과 이동 집중하중이 작용하는 경우 동적응답해석을 실행할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 모형실험 결과와 이론적인 해석결과가 잘 일치하여 해석결과의 타당성을 검증할 수 있었다. 설계효율을 나타내기 위하여 최대 동적응력, 경간사이의 응력차이, 이동 집중하중이 작용하는 점에서의 rms 처짐 및 전체지간의 총질량 등 4가지의 무차원 변수들의 선형결합으로 이루어지는 최적함수를 정의하였다. 3경간 연속보에 대한 해석결과 개략적인 최적제원을 갖는 연속보로 설계하는 경우 등간격의 등단면 연속보에 비해 설계효율을 개선할 수 있음을 알 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권2호
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• pp.355-374
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• 2016

This paper presents and compares a one-dimensional (1D) bending theory for piezoelectric thin beam-type structures with resistive-inductive electrodes to ANSYS$^{(R)}$ three-dimensional (3D) finite element (FE) analysis. In particular, the lateral deflections and vibrations of slender piezoelectric beams are considered. The peculiarity of the piezoelectric beam model is the modeling of electrodes in such a manner that is does not fulfill the equipotential area condition. The case of ideal, perfectly conductive electrodes is a special case of our 1D model. Two-coupled partial differential equations are obtained for the lateral deflection and for the voltage distribution along the electrodes: the first one is an extended Bernoulli-Euler beam equation (second-order in time, forth order in space) and the second one the so-called Telegrapher's equation (second-order in time and space). Analytical results of our theory are validated by 3D electromechanically coupled FE simulations with ANSYS$^{(R)}$. A clamped-hinged beam is considered with various types of electrodes for the piezoelectric layers, which can be either resistive and/or inductive. A natural frequency analysis as well as quasi-static and dynamic simulations are performed. A good agreement between the extended beam theory and the FE results is found. Finally, the practical relevance of this type of electrodes is shown. It is found that the damping capability of properly tuned resistive or resistive-inductive electrodes exceeds the damping performance of beams, where the electrodes are simply linked to an optimized impedance.

• 한국진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.256-264
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• 2010

본 논문에서는 고진공용 터보분자펌프의 비접촉 고속회전을 위한 자기베어링 시스템의 디지털 제어시스템의 설계에 대하여 소개하였으며, 실례로 800 l/s급의 고진공 펌프에 대하여 축 유연모드의 후방향 위험속도를 넘는 최대 40,000 rpm까지의 회전실험 결과를 나타내었다. 제안된 제어시스템은 기본적으로 PID 기반의 직접궤환 제어기와 자이로스코픽 모멘트 효과를 제어하기 위한 교차궤환기, 유연모우드 감쇄를 위한 리드필터와 동기진동 저감을 위한 노치필터 등으로 구성되어 있으며, 이러한 제어기는 자기부상형 터보분자펌프 외에 고속 플라이휠과 같은 자기베어링에 적용될 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권3호
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• pp.281-288
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• 2002

진동해석과 기술에 있어서 실험과 해석분야 모두 다 같이 발전한 것은 사실이지만, 실험해석법은 유한요소법과 같은 이론해석법만큼 발달한 것이라 할 수 없을 것이다. 그 이유 중에 하나로 비선형 방정식을 푸는데 있어 초기치의 선택에 따라 계산시간이 길어지고 해가 종종 발산하기도 하기 때문이다. 일반적으로 실험모드해석에 있어 방정식은 고유진동수와 감쇠비의 비선형 항과 등가강성의 선형 항으로 구성된다. 본 연구에서는 비선형 항을 먼저 구하고, 다음에 선형 항을 구하였다. 개발된 실험모드해석법(곡선맞춤법)을 선체상부구조 모델에 적용하여, 모드 특성치들을 계산하였다. 또한 개발된 프로그램은 그래픽기법을 적용하여 간단한 마우스 조작으로 채용 모드수와 감쇠비를 결정할 수 있도록 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.67-71
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• 2015

LNG차량용 초저온 연료탱크의 진동내구성을 검증하기 위해, 고유 진동수를 산출하여 공진여부를 점검하였으며, 진동시험을 수행하였다. 진동시험은 3가지의 양상으로 실시되었는데, 첫째는 초기 가진 주파수를 31.9Hz로 하고, 가진 주파수를 서서히 감소시키면서 시험을 수행하였는데, 가진 주파수가 22.1Hz일 때 파손이 발생하였다. 두 번째는 정지 상태에서 주파수를 증가시키면서 시험을 수행하였는데, 12.7 Hz의 가진 주파수에서 파손이 발생하였고, 질소 가스의 배출이 감지되었다. 세 번째 시험은 가진 주파수를 불규칙하게 연속적으로 변화시키면서 수행하였는데, 가진 주파수가 8 Hz에서 19.3 Hz사이에 있을 때에 진동 포트가 파손되었다. 본 연구에서 감지된 연료탱크의 파손 현상과 진동시험 연구결과가 LNG차량용 초저온 연료탱크의 안전성 제고에 고려되기를 기대한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권3호
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• pp.317-322
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• 2002

본 논문은 마그네트 천장크레인 거더에 대한 경량화를 위한 구조최적설계를 수행하였다. 최적화는 ANSYS 소프트웨어를 사용하여 거더의 중량에 대하여 수행되어졌으며, 특히 거더의 상판, 하판, 옆판 그리고 보강판의 두께인 치수에 초점을 맞추었다. 마그네트 크레인의 중량은 처짐, 응력, 고유진동수와 좌굴강도의 제한을 만족하며 약 15%까지 감량되었으며 또한, 구조적인 안전성이 거더의 판넬구조물의 좌굴해석에 의해 입증되었다. 구조최적화로 중량감소에 대해 예로부터 경험적으로 설계된 구조물을 설계하는 것에 매우 유용할 것으로 생각된다. 또한, 본 논문에서는 설계변수들이 목적함수와 상태변수에 미치는 민감도를 평가하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
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• pp.723-726
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• 2005

The two major obstacles in the application of IPMC to flapping actuators operated in the air are solvent loss and actuation force. In this paper, solvent loss of various IPMCs made of Nafion$^{TM}$117(183$\mu$m thickness) has been experimentally investigated to find out the best combination of cation and solvent for minimal solvent loss in IPMCs and higher actuation force. For this purpose. experiments for the internal solvent loss measurement of IMPCs have been conducted for various combinations of cation and solvent. From the experiments, it was found that heavy water showed improvement in the operating time up to more than two minutes. in the tip force measurement of IPMCs, it was found that smaller and thicker IPMCs produced larger tip forces. However, the shorter IPMCs generated reduced actuation displacements and created flapping motion with decreased natural frequency. For the design of flapping device actuated by 5mm wide, 10mm long, 0.2mm thick IPMCs were used in the stacked form. Since the actuation force is a few gram-force, we stacked five IPMCs to improve actuation force. To amply the actuation force, rack-and-pin ion type hinge was used for the flapping device and insect (Cicadidae) wing was attached to the stacked IPMC actuator. In the flapping test, the device could generate flapping angle of 15$^{\circ}$ at 6Hz excitation by 2.5 voltage square wave input.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권8호
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• pp.3301-3306
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• 2012

LED 칩 패키징에서 다이 본딩은 분할된 칩을 리드 프레임에 고정시켜 칩이 이후 공정을 견딜 수 있도록 충분한 강도를 제공하는 중요한 공정이다. 기존의 다이 본더의 픽업 장치는 단순히 콜렛의 하강 동작과 이젝터 핀의 상승 동작만으로 구동되어 픽업 장치와 다이가 접촉하는 순간 충격에 의한 다이의 손상과 위치 정렬 오차에 대한 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 위치 정렬 에러 및 다이의 손상을 최소화시키기 위하여 고정밀, 고속 이송이 가능한 픽업 헤드를 사용한 다이 본더 시스템을 개발하였다. 구조적 안정성을 평가하기 위해 다이 본더의 유한요소모델을 생성하였고 구조 해석을 수행하였다. 그다음, 다이 본더의 작동 주파수에 대해 픽업 헤드의 유한요소모델을 이용하여 진동해석을 수행하였다. 해석 결과, 다이 본더에 작용하는 응력 및 변위, 고유진동수에 대해 분석하였고 개발된 시스템의 구조적 안정성에 대해 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.165-174
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• 2004

본 연구에서는 에너지소산률을 활용하여 구조물의 건전도를 실시간 상에서 모니터링하는 기법을 제시하였다. 실시간 모니터링에 적합하도록 계측은 자연가진기법(NExT)이 채택되었고, 동적 분석을 위해서는 고유계 구현기법(ERA)이 채택되어 실시간 데이터의 분석이 가능하도록 하였다. 이들 데이터로부터 계산된 구조물의 댐핑과 고유치만을 사용하여 에너지소산률을 계산하고, 이들 값으로부터 구조물의 손상도를 평가하는 알고리즘(에너지소산법)을 개발하였다. 본 연구에서 제안된 에너지소산법은 기존의 방법(고유치변화법과 모드변화법(MAC))과 비교하여 유용성이 입증되었다. 특히 에너지소산법은 실시간 모니터링에 중요한 계측시간과 데이터의 량을 줄일 수 있었고, 자연가진을 이용하여 전체적인 구조물의 거동을 파악하기에 용이하였으며 구조물의 손상 유무를 판단하는 효과적 기법으로 입증되었다.