• Title, Summary, Keyword: 주파수응답해석

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Design Sensitivity Analysis of Frequency Response Using Krylov Subspace Based Model Reduction (Krylov 부공간 축소기법을 이용한 주파수응답의 설계민감도 해석)

  • Han, Jeong-Sam
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.131-134
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    • 2009
  • Krylov 부공간 모델차수축소법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석의 효율적인 계산에 많이 사용되고 있는 방법 중의 하나이다. 본 논문에서는 Krylov 부공간 축소기법을 이용한 관심 주파수영역에 대한 주파수응답 해석 및 이를 통하여 계산된 주파수응답의 여러 가지 설계변수에 대한 설계민감도 해석방법을 제안하였다. 일반적으로 구조물의 주파수응답을 고려한 최적설계를 위해서는 설계변수에 대한 관심 주파수영역에서의 주파수응답 및 그의 민감도 정보가 요구되므로, 고려하는 유한요소모델이 대형일 경우에 관심 주파수영역에서의 반복적인 해석으로 인한 계산비용의 문제가 대두된다. 본 논문에서는 축소모델을 이용하여 주파수응답과 주파수응답의 설계민감도 해석을 수행하여 계산의 효율성을 극대화하였다. 민감도 계산에는 시간측면과 구현의 용이성 측면에서 장점이 있는 준해석적 방법을 이용하였다. 수치 예제를 통하여 축소기법을 이용한 주파수응답의 설계민감도 해석 결과를 유한차분법에 근거한 민감도 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하는 경우, 주파수응답을 고려한 최적설계를 계산비용 측면에서 매우 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.

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Direct Design Sensitivity Analysis of Frequency Response Function Using Krylov Subspace Based Model Order Reduction (Krylov 부공간 모델차수축소법을 이용한 주파수응답함수의 직접 설계민감도 해석)

  • Han, Jeong-Sam
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.23 no.2
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    • pp.153-163
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    • 2010
  • In this paper a frequency response analysis using Krylov subspace-based model reduction and its design sensitivity analysis with respect to design variables are presented. Since the frequency response and its design sensitivity information are necessary for a gradient-based optimization, problems of high computational cost and resource may occur in the case that frequency response of a large sized finite element model is involved in the optimization iterations. In the suggested method model order reduction of finite element models are used to calculate both frequency response and frequency response sensitivity, therefore one can maximize the speed of numerical computation for the frequency response and its design sensitivity. As numerical examples, a semi-monocoque shell and an array-type $4{\times}4$ MEMS resonator are adopted to show the accuracy and efficiency of the suggested approach in calculating the FRF and its design sensitivity. The frequency response sensitivity through the model reduction shows a great time reduction in numerical computation and a good agreement with that from the initial full finite element model.

Model Order Reduction for Piezoelectric-Structural Systems with Coriolis Effect (코리올리 효과를 가진 압전-구조계의 모델차수축소법)

  • Han, Jeong-Sam
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.713-716
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    • 2010
  • 본 논문에서는 코리올리 효과를 가진 압전-구조 시스템의 주파수응답 해석을 효율적으로 수행하기 위한 크리로프 부공간 모델차수축소법을 제안하였다. 이 방법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석에 효과적으로 이용되고 있다. 예제로 고려된 압전형 미소 각속도계의 해석에는 압전구동 하중과 구조체의 회전에 따른 원심력이 동시에 입력하중으로 고려되는 다중입력의 경우이므로 변환행렬 V의 생성시, block Arnoldi 과정을 이용하여 두 하중의 효과를 축소모델에 함께 고려한다. 본 문제에 제안된 축소기법을 이용한 결과, 축소모델을 이용하여 원래 시스템의 관심영역의 주파수응답을 작은 차수의 모델로도 정확하게 계산할 수 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하면 다양한 가진조건과 각속도 입력 하에서의 주파수응답을 정확하고 더욱 효율적으로 계산할 수 있을 것이다.

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Maximum Entropy Spectral Analysis for Nonstationary Random Response of Vehicle (최대 엔트로피 스펙트럼 방법을 이용한 차량의 과도 응답 특성 해석)

  • Zhang, Li Jun;Lee, Chang-Myung;Wang, Yan Song
    • Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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    • v.12 no.8
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    • pp.589-597
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    • 2002
  • In this paper the nonstationary response of accelerating vehicle is firstly obtained by using nonstationary road roughness model in time domain. To get the result of nonstationary response in frequency domain, the maximum entropy method is used for Processing nonstationary response of vehicle in frequency domain. The three-dimensional transient maximum entropy spectrum (MES) of response is given.

Computational Structural Dynamic Analysis of a Gyrocopter Using CFD Coupled Method (CFD기법을 연계한 자이로콥터의 전산구조동역학 해석)

  • Kim Hyun-Jung;Jung Se-Un;Park Hyo-Keun;Yang Chang-Hak;Kim Dong-Hyun
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.19 no.3
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    • pp.295-302
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    • 2006
  • In this study, computational structural dynamic analyses of a gyrocopter have been conducted considering unsteady dynamic hub-loads due to rotating blades. 3D CATIA models with detailed mechanical parts we constructed and virtually assembled into the complete aircraft configuration. The dynamic loading generated by rotating blades in the forward flight condition are calculated by a commercial computational fluid dynamics (CFD) code such as FLUENT. Modal based transient and frequency response analyses are used to efficiently investigate vibration characteristics of the gyrocopter. Free vibration analysis results for different fuel and pilot conditions, frequency responses and transient responses for critical flight conditions are also presented in detail.

Comparison of Projection-Based Model Order Reduction for Frequency Responses (주파수응답에 대한 투영기반 모델차수축소법의 비교)

  • Won, Bo Reum;Han, Jeong Sam
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.38 no.9
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    • pp.933-941
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    • 2014
  • This paper provides a comparison between the Krylov subspace method (KSM) and modal truncation method (MTM), which are typical projection-based model order reduction methods. The frequency responses are compared to determine the numerical accuracies and efficiencies. In order to compare the numerical accuracies of the KSM and MTM, the frequency responses and relative errors according to the order of the reduced model and frequency of interest are studied. Subsequently, a numerical examination shows whether a reduced order can be determined automatically with the help of an error convergence indicator. As for the numerical efficiency, the computation time needed to generate the projection matrix and the solution time to perform a frequency response analysis are compared according to the reduced order. A finite element model for a car suspension is considered as an application example of the numerical comparison.

Non-Linear Response of a Semi-Submersible with Non-linear Restoring Forces (비선형 복원력을 가지는 반잠수식 해양구조물의 비선형 응답)

  • Jo, Hyo-Jae
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.8 no.1
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    • pp.123-130
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    • 1994
  • 일반적으로 규칙파 또는 불규칙파중에서의 반잠수식 해양구조물의 응답을 추정할때, 선형계에 적합한 주파수 영역해석법을 사용하고 있다. 대다수의 해양구조물은 Lower Hull과 단면적이 일정한 Column으로 구성되어 있지만, 만약 Column의 단면적이 홀수에 따라 변화한다면 복원력항에 비선형계를 적용해야만 한다. 따라서 본 논문에서는 비선형 복원력을 고려한 반잠수식 해양구조물의 응답을 추정할 수 있는 시간 영역 해석법을 개발하였다. 그리고, Column형상이 다른 5개의 모델을 선정하여, 이들의 시간 영역 해석결과와 주파수 영역 해석 결과를 서로 비교하였다. 또한 파랑외력으로서 불규칙파를 적용할 때, 비선형 복원력이 해양구조물에 응답에 미치는 영향을 조사 하였다.

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Dynamic Analysis of Structures under Moving Loads in Time and Frequency Domain (이동하중을 받는 구조물에 대한 시간영역과 주파수영역에서의 동적해석)

  • Kong, Min Sik;Yhim, Sung Soon
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.11 no.3
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    • pp.87-94
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    • 2007
  • A structural dynamic analysis can be divided into a time domain analysis and a frequency domain analysis. The time domain analysis makes use of a direct integration method or a mode superposition method and the frequency domain analysis applies a DFT method. Generally the DFT method is more effective method in case of calculating response of periodic excitation. But in case of transient excitation exact solution can not be acquired. So, by modifying the response or increasing the period accuracy of solution can be enhanced. Accordingly this study analyzed dynamic responses of structures under aperiodic moving load in time domain and frequence domain. Consequently it is concluded that exact solution would be get enough using DFT method by increasing the duration of free vibration or modifying the dynamic response.

Verification of Frequency-Dependent Equivalent Linear Method (주파수 의존성을 고려한 등가선형해석기법의 검증)

  • Jeong, Chang-Gyun;Kwak, Dong-Yeop;Park, Du-Hee
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.24 no.12
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    • pp.113-120
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    • 2008
  • One-dimensional site response analysis is widely used to simulate the seismic site effects. The equivalent linear analysis, which is the most widely used type of site response analysis, is essentially a linear method. The method applies constant shear modulus and damping throughout the frequency range of the input motion, ignoring the dependence of the soil response on the loading frequency. A new type of equivalent linear analysis method that can simulate the frequency dependence of the soil behavior via frequency-strain curve was developed. Various forms of frequency-strain curves were proposed, and all curves were asserted to increase the accuracy of the solution. However, its validity has not been extensively proven and the effect of the shape of the frequency-strain curve is not known. This paper used two previously proposed frequency-strain curves and three additional curves developed in this study to evaluate the accuracy of the frequency-dependent equivalent linear method and the influence of the shape of the frequency-strain curves. In the evaluation, six recordings from three case histories were used. The results of the case study indicated that the shape of the frequency-strain curve has a dominant influence on the calculated response, and that the frequency dependent analysis can enhance the accuracy of the solution. However, a curve that results in the best match for all case histories did not exist and the optimum curve varied for each case. Since the optimum frequency-strain curve can not be defined, it is recommended that a suite of curves be used in the analysis.

Analysis on Noise Generating Mechanism of Machine in Function of Time and Space under Operating Condition (시공간 함수를 이용한 운전중인 기계의 소음발생 기구 해석)

  • 대구보신행
    • Journal of the KSME
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    • v.35 no.10
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    • pp.878-885
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    • 1995
  • (1) 운전조건하에서의 가속도 및 음압 응답들에 주성분해석법을 적용하여 독립적인 진동소음원의 수를 구할 수 있다. (2) 미리 측정한 가진입력과 가속도응답사이의 주파수응답함수를 이용하면 가속도응답으로부터 운전조건하에서의 가진입력을 구할 수 있다. 그런 후 가진입력과 관측점 음압사이의 주파수응 답함수와 전단계에서 계산된 가진입력으로부터 구조기인소음을 계산할 수 있다. (3) 계산된 구조기인소음을 전체음압으로부터 제거하면 공기기인소음을 구할 수 있으며, 이 결과 각 근원의 기여율을 구할 수 있다. (4) 이 방법은 과도적 소음과 같이 주파수성분과 진동원 및 음원의 위치가 변하고 있을 때에도 적용할 수 있다.

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