• Title, Summary, Keyword: 선형진동해석

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정규모드 동역학을 활용한 비선형 진동

  • 박철희
    • Journal of KSNVE
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    • v.7 no.1
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    • pp.6-12
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    • 1997
  • 물리계에서 일어나는 동적 현상들은 선형해석 만으로 설명하기에는 불충분한 점이 많이 있다. 이는 기계구조물과 같은 실제 계의 진동이 기하학적 비선형성, 강성 의 비선형성 또는 경계조건의 비선형성 등의 영향으로 비선형적인 거동을 하기 때문 이다. 비선형 진동을 하는 기계 계는 우리 주변에서 쉽게 찾아 볼 수 있는데, 그 예로써 진자운동을 포함하여 동흡진기, 회전체계, 공작기계의 절삭운동, 건마찰 (dry friction) 관련 기계장치, 치차 및 기차의 바퀴와 레일 간의 접촉에서 볼수 있는 구분적 선형(piecewise linear) 진동계, 충격 진동계 등을 들 수 있다. 비선형 진동 연구는 limit cycle, 준주기운동(quasiperiodic motion), 점프현상(jump phenomena) 등의 인식에서 시작되어, 과거에는 설명이 안되어 회피되 왔던 랜덤(random) 형태의 비주기운동에 대한 연구로 까지 발전하고 있다. 비선형 진동을 다루는데 있어서 정규모드(normal mode)를 이용하는 방법이 있다. 일반적으로 선형계는 선형 정규모드 (linear normal mode)가 존재하는 것과 같이 비선형계에도 이와 유사한 정규모드가 존재한다는 사실이 연구 보고된 바 있다. 비선형계에 존재하는 정규모드는 계의 매개 변수(system parameters)에 따라 그 안정성이 바뀔 수 있으며, 만일 안정한 정규모드 가 어떤 매개변수에서 그 안정성이 바뀐다면 선형이론으로는 설명될 수 없는 새로운 운동이 일어나고 이러한 운동을 분기모드(bifurcation mode)라고 한다. 안정한 정규 모드 및 분기모드를 포함하여 비선형계를 다류는 것을 "정규모드 동역학(normal mode dynamics)"이라고 한다. 정규모드 동역학은 앞에서 언급된 비선형 현상들의 원인규명, 예측, 안정성해석 및 강제진동 해석을 가능하게 한다. 또한 최근에 활발히 연구되고 있는 혼돈운동(chaotic motion)의 해석도 가능하다. 이 글에서는 비선형 진동해석을 위한 정규모드 동역학에 대한 연구동향 및 기본 이론을 살펴 보았고, 그 적용 예를 통하여 실험결과와 비교 고찰 함으로써 정규모드 동역학의 적용성을 서술하여 보았다. 선형이론으로 이해하기 어려운 현상들에 대하여는 비선형의 관점에서 새롭게 접근하 려는 노력이 필요하며 비선형 이론에 대한 연구가 지속적으로 진행되어야 한다. 진행되어야 한다.

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A Method for Vibration and Sensitivity Analysis of Structure Systems with Non-linear Characteristics (비선형 특성을 가진 구조시스템의 진동과 감도해석 방법)

  • Moon, Byung-Young;Kim, Sa-Soo;Iwatsubo, Takuzo
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.13 no.4
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    • pp.10-18
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    • 1999
  • 본 논문에서는 대형구조물의 해석에 있어서 부분구조합성법과 섭동법을 이용하여 복잡한 비선형시스템의 해석방법을 제안하였다. 해석방법은 전체시스템을 먼저 몇 개의 분계로 분할한다. 각 분계의 운동방정식에 비선형항이 존재하여도 전체시스템의 지배적 진동모드는 선형모드라는 가정하에 이 시스템의 각 분계를 모드좌표로 변환한다. 이때, 비선형항은 근사적으로 변환한다. 그리고 섭동법을 이용하여 각 분계의 모드좌표방정식은 섭동좌수별로 정식화되어 순차적으로 구해진다. 비선형의 감도는 비선형계수로 정의되고, 그에 상응하는 강성에 의해 구해진다. 제안된 해석방법으로 비선형회전체, 비선형 베어링-페데스탈로 구성된 대형시계구조물의 진동을 해석하였다. 해석방법의 유효성을 평가하기 위해 응답의 정도와 계산소요시간을 유한요소법의 결과와 비교 분석하였다.

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A Study on the Development of Tube-to-Support Nonlinear Impact Analysis Model (튜브와 지지대사이의 비선형 충격해석 모델개발에 관한 연구)

  • 김일곤;박진무
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.129-136
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    • 1995
  • 본 연구에서는 핵연료봉의 여러가지 모양형태에 대한 충격실험과 해석을 통해 비선형해석 code의 해석모델에 대한 검증을 수행하였다. 이 두 결과의 비교를 통해 개발된 모델은 다중 span을 갖는 보나 봉의 비선형충격해석에 충분히 사용될 수 있음을 확인하였다. 이러한 모델을 통한 비선형충격해석시 주의해야 할 점은 자유진동해석시의 고유진동수를 찾기 위한 경계조건을 정확히 하는 것이 중요하며, 또한 충격해석시의 정확한 충격등가스프링비를 결정하는 것이 중요하다.

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Free Vibrations of Elastica Shaped Arches with Linear Taper (선형 변단면 정확탄성곡선형 아치의 자유진동)

  • Lee, Byoung Koo;Lee, Tae Eun;Kim, Gwon Sik
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.29 no.6A
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    • pp.617-624
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    • 2009
  • This study deals with the free vibrations of the elastica shaped arch with linear taper. The shape of elastica is obtained from the Bernoulli-Euler beam theory. Differential equations governing free vibrations of such arch are derived and numerically solved to determine natural frequencies, in which three kinds of taper type and two kinds of end constraint, respectively, are considered. For validating the theories presented herein, the frequency parameters obtained in this study are compared to those of SAP 2000. As results of the numerical analyses, effects of end constraint, taper type, slenderness ratio and section ratio on the lowest four non-dimensional frequency parameters are extensively investigated.

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Linear Analysis and Non-linear Analysis with Co-Rotational Formulation for a Cantilevered Beam under Static/Dynamic Tip Loads (정적 및 동적 하중을 받는 외팔보 거동에 관한 선형 및 CR 정식화 비선형 예측의 비교)

  • Ko, Jeong-Woo;Bin, Young-Bin;Eun, Won-Jong;Shin, Sang-Joon
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.28 no.5
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    • pp.467-475
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    • 2015
  • In this paper, the behaviour of a cantilevered beam was predicted to examine the difference between linear and non-linear static, dynamic analysis for a structure by using CR nonlinear formulation. Then, external transverse static and dynamic loads were applied at the free tip of the beam. Classical theories were used for the present linear analysis and co-rotational dynamic FEM program was used for the present nonlinear analysis. In the static analysis, effects of the load for the beam deflection were observed in both linear and nonlinear analysis. Then, normalized displacement at the tip of the beam was predicted for different frequency ratio and a significant difference was obtained in the vicinity of the resonant frequency. In addition, effects of frequency and time for the beam deflection were investigated to find the frequency delay.

Nonlinear vibration analysis using variational principle (변분원리를 활용한 비선형 진동해석)

  • 박철희;이장무;박영필
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.11 no.3
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    • pp.519-527
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    • 1987
  • Simple procedures have been formulated to compute approximate natural frequency of nonlinear systems by the use of variational principle. These procedures are applicable to motion of large amplitudes, even to systems which are not linearizable. The results obtained by these procedures have been found to have good agreements with computer solutions and exact solutions for systems having piece-wise linear springs and polynomial springs.

Non-Linear Vibration Analysis of Mechanical Structures Using Component Mode Synthesis (부분구조합성법을 이용한 기계구조물의 비선형진동해석)

  • Kim, Jin-Wook;Iwatsubo, T.;Yang, Bo-Suk
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.370-375
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    • 1996
  • 부분구조합성법의 하나인 구분모드합성법을 이용하여, 비선형 진동해석을 행하는 새로운 방법을 제안하였다. 제안하는 방법은 비선형 운동방정식에 섭동법을 이용하여 미소변동량에 관하여 정리한 각 차수의 운동방정식에 구분모드합성법을 적용하였다. 여기서 1차의 운동방정식의 외력항은 0차의 변위로 표현하는 것에 의해 각차의 운동방정식을 풀었다. 또한, 제안한 방법을 이용하여 문형구조모델의 비선형 강제진동 시각역응답을 구하고, 그 계산결과에 관해서 검토했다. 그 결과, 본 해석방법을 특히 감쇠가 없는 경우에 있어서 비선형이 실현되고 있는 것이 확인되었다.

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Vibration Analysis of Composite Laminated Plates Considered in Material-Nonlinearity (재료비선형을 고려한 복합적층판의 진동해석)

  • Seok, Keun-Yung;Kang, Joo-Won;Shin, Young-Shik
    • Journal of the Korean Association for Spatial Structures
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    • v.6 no.4
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    • pp.45-52
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    • 2006
  • FRP laminated plates have strong material-nonlinearity. Through vibration Analysis of FRP laminated plates, the result of nonlinearity analysis is compared with the result of linearity analysis according to stacking angle and squency. This study is a fundamental study about displacement in nonlinearity dynamic behavior of FRP laminated plates.

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Dynamic analysis of horizontal linear vibrating motor using DAFUL program (DAFUL 프로그램을 이용한 슬림형 핸드폰 수평 선형 진동모터의 동적 해석)

  • Choi, Chang-Hwan;Kim, Jin-Ho
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.14 no.11
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    • pp.5323-5329
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    • 2013
  • Many companies have tried to develop the horizontally vibrating linear motor, for sliming the smart phone. Mathematical modeling and analysis is one of method to simulate the dynamic performance of the horizonatally vibrating linear motor. However, the horizontally vibrating linear motor vibrates in twisting mode because there are two kinds of force acting on the vibrating part. One is are the horizontal force by Lorentz force. The other is the vertical force by attraction force between magnet of vibrating part and bracket and the gravity force of vibrating part. However, those are very difficult to be included in mathematical modeling which generate the simulation errors. In this paper, we perform MFBD (multi flexible body dynamics) simulation using commercial dynamic analysis program "DAFUL". In our new model, the force effects those are neglected in mathematical model, are included. For the verification, the simulation results are compared with the experiment results with manufactured prototype.

실험계획법을 이용한 선형 모터의 최적 설계

  • 설진수;임경화
    • Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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    • pp.188-192
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    • 2005
  • 나노 구동용 선형 모터는 이송체의 구동에 따른 진동과 열 특성으로 인하여 발생되는 기구간의 진동과 기계적인 마찰력 변화로 나노위치제어에 어려움이 있다. 그러므로 이송체에 대한 진동과 열에 대한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 개발된 선형 모터의 이송체를 무부하 상태에서 유한 요소 해석을 통해 진동 특성을 분석하고 실험계획법을 적용하여 이송체에 대하여 최적화된 설계 방향을 제시하고자 한다. 또한 이송체의 진동 특성을 고려한 경량화를 통해 선형 모터의 안정된 구동을 모색하고자 한다.

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