• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.81-91
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• 2003

최근 우리나라의 대도시에서는 주거와 상업기능을 동시에 갖는 복합용도의 건축물이 많이 건설되고 있는데, 이러한 건물은 대부분 하부골조에서 연층, 약층 또는 비틀림 비정형을 띠게 된다. 본 논문의 목적은 이러한 건물의 지진응답을 실험을 통해 관찰하는 것으로서 1:12 축소모델의 진동대 실험을 통해 다음과 같은 결론에 이르렀다. 1) 구조물의 불확실성으로 인한 우발비틀림을 예측하는 것은 정적해석에 의한 방법보다 동적해석에 의한 방법이 더 타당하였다. 2) 횡운동과 비틀림운동이 연관되어 있을 때, 전도모멘트는 지진방향 뿐만 아니라 지진방향에 수직인 방향으로도 상당부분 작용하였으며, 일반적인 해석프로그램에서 수행하는 모드해석법으로는 이와 같은 거동을 예측하기에 부적절하였다. 3) 모드형상과 BST 다이아그램을 통해 대상구조물과 같은 건물의 주요 진동모드와 파괴양상을 쉽게 예측할 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.33-41
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• 2014

Fretting is a kind of surface degradation mechanism observed in mechanical components and structures. When two pieces of materials, pressed together by an external static load, are subjected to a transverse cyclic loading or various vibrations, so that one contacting face is relatively displaced cyclically parallel to the other face, wear of the mating surfaces occurs. These fretting damages may be observed in electrical connectors for automotive components, where there are special environments and various vibration conditions. This study aims to evaluate the usefulness of fretting test equipment that was developed for reliability test of electrical connector. Fretting tests were carried out using tin coated connectors and friction force, contact resistance, contact area and roughness of contact region were investigated. The following results that will be helpful to understand the fretting wear mechanism, increase process the contact resistance and contact area were obtained. (1) In the same frequency and slip amplitude, the friction force, roughness and contact area increased rapidly until about $10^3$ cycles, after which it was slightly changed. (2) In the various frequency and slip amplitude, the contact area increased with slip amplitude and cyclic numbers, but it did not depend on cyclic frequency. (3) The surface roughness of contact region did not depend on the cyclic frequency. From these results, the applicability of the fretting wear test equipment and reliability of connector were discussed.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.13-26
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• 2004

본 연구는 건설현장에서 매설관의 경계조건에 따른 동적 거동에 대한 진동안전기준에 관한 연구이다. 경계조건은 양단자유이며, 축방향 및 축직각방향에 대한 거동을 조사하였다. 매설관은 탄성기초 위에 놓인 보요소로 모형화하였고, 지진파는 정현파 형태의 지반 변위로 적용하였다. 매설관의 고유진동수와 모드 형태 그리고 매개변수의 영향을 조사하기 위해 자유진동에 대한 해석을 수행하였다. 그리고 지진파에 대한 거동을 조사하기 위해 자유진동 해석을 통해 얻어진 고유진동수와 모드 형태를 이용하여 진동에 대한 수식을 유도하였으며, 진동안전기준치 5 cm/sec에 안전하였고 양단자유의 매설관에 대한 자유진동 및 강제진동시의 시간-변위곡선을 나타내기 위한 전산프로그램을 완성하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.60-68
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• 2012

본 연구에서는 미국 뉴욕주 로체스터시 소재 강합성 데크 트러스 보도교를 대상으로 사용성을 평가하기 위한 상시진동 실험(ambient vibration test)을 수행하였고 이를 해석적 방법에 의한 결과와 비교하였다. 교량전체에 대한 상시진동실험은 수치모델 작성 시 도입되는 여러 가정들에 대한 타당성을 평가하는데 있어서 유용한 방법이며, 교량의 고유진동수나 모드형상과 같이 구조 동력학에서 중요한 구조적인 변수를 결정하는데 있어 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 교량의 수직방향 및 수평방향 진동 특성과 변위를 측정하기 위하여 실제 교량에서 보행자에 의해 발생하는 진동을 입력하중으로 사용하였다. 교량 구조물에 대한 모델링을 위하여 3차원 유한 요소법을 사용하여 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 현장실험 결과와의 유효성을 입증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제16권2호
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• pp.10-15
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• 1997

수중 청음기는 진동하는 물체 위에 설치되어 다양한 외부 잡음 원이 유입되는 환경에 노출되어 있다. 외부 잡음 원으로는 수중 청음기가 설치된 구조물 자체의 진동, 프로펠러 잡음, 그리고 유동 유기 잡음들이 있고, 이들 외부 잡음원은 실제 강도가 상당히 높아서 센서의 정확한 작동에 장애가 되고 있다. 본 연구에서는 외부 잡음에 무관한 고 정밀도, 저 잡음 특성을 갖는 수중 청음기를 개발하기 위하여 유한 요소법(FEM)을 사용하여 잡음 전달 특성의 분석 및 air pocket과 음향 감쇠층의 다양한 조합으로 이루어진 개선된 구조의 수중 청음기를 설계하고, 내 잡음성 평가를 하였다. 그 결과 센서 측면 하단부에 잡음 원이 위치할 경우 가장 큰 잡음 신호로 작용하므로 구조를 변경한 결과 기존 수중 청음기에 비해 59% 이상 내 잡음성을 증진 시켰다.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제41권6호
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• pp.899-910
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• 2021

A 4-unknown shear deformation theory is applied to investigate the vibration of functionally graded plates under thermal environment. The plate is fabricated from a functionally graded material mixed of ceramic and metal with continuously varying material properties through the plate thickness. Three types of thermal loadings, uniform, linear and nonlinear temperature rises along the plate thickness are taken into account. The present theory contains four unknown functions as against five or more in other higher order shear deformation theories. The through-the-thickness distributions of transverse shear stresses of the plate are considered to vary parabolically and vanish at upper and lower surfaces. The present model does not require any problem dependent shear correction factor. Analytical solutions for the free vibration analysis are derived based on Fourier series that satisfy the boundary conditions (Navier's method). Benchmark solutions are firstly considered to evaluate the accuracy of the proposed model. Comparisons with the solutions available in literature revealed the good capabilities of the present model for the simulations of vibration responses of FG plates. Some parametric studies are carried out for the frequency analysis by varying the volume fraction profile and the temperature distribution across the plate thickness.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.155-169
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• 2022

In the present paper an analytical model was developed to study the non-linear vibrations of Functionally Graded Carbon Nanotube (FG-CNT) reinforced doubly-curved shallow shells using the Multiple Scales Method (MSM). The nonlinear partial differential equations of motion are based on the FGM shallow shell hypothesis, the non-linear geometric Von-Karman relationships, and the Galerkin method to reduce the partial differential equations associated with simply supported boundary conditions. The novelty of the present model is the simultaneous prediction of the natural frequencies and their mode shapes versus different curvatures (cylindrical, spherical, conical, and plate) and the different types of FG-CNTs. In addition to combining the vibration analysis with optimization algorithms based on the genetic algorithm, a design optimization methode was developed to maximize the natural frequencies. By considering the expression of the non-dimensional frequency as an objective optimization function, a genetic algorithm program was developed by valuing the mechanical properties, the geometric properties and the FG-CNT configuration of shallow double curvature shells. The results obtained show that the curvature, the volume fraction and the types of NTC distribution have considerable effects on the variation of the Dimensionless Fundamental Linear Frequency (DFLF). The frequency response of the shallow shells of the FG-CNTRC showed two types of nonlinear hardening and softening which are strongly influenced by the change in the fundamental vibration mode. In GA optimization, the mechanical properties and geometric properties in the transverse direction, the volume fraction, and types of distribution of CNTs have a considerable effect on the fundamental frequencies of shallow double-curvature shells. Where the difference between optimized and not optimized DFLF can reach 13.26%.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.21-30
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• 2004

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32×32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.