PURPOSES: Current theories for composite structures are too difficult for design engineers for construction. The purpose of this paper is to demonstrate to the practicing engineers, how to apply the advanced composite materials theory to the road structures. METHODS: Some laminate orientations have decreasing values of D16, B16, D26 and B26 stiffnesses as the ply number increases. The plate aspect ratio considered is from 1 to 5. In order to study the effect of Mx on the equilibrium equations, two cases are considered. Mx term is considered or neglected. RESULTS: Most of the road structures have high aspect ratios, for such cases further simplification is possible by neglecting the effect of the longitudinal moment terms. CONCLUSIONS: Most of the road structures have plate aspect ratios higher than 2. It is concluded that, for all boundary conditions, neglecting the longitudinal moment(Mx) terms is acceptable if the aspect ratio (a/b) is equal to or higher than 2. This conclusion gives good guide line for design of the road structures.

In this paper, the relation between the applied load distribution and the natural frequency of vibration of some structural elements is presented. In this paper, the effects of the loading sizes on the natural frequency of vibration of some structural elements is presented. Many junior engineers get confused on such relations. This method extended to two dimensional problems including advanced composite laminated structures. It is hoped that this paper gives some guideline to such junior engineers.

The dynamic analysis of poles made of advanced composite materials is carried out for different length-thickness ratios and layup sequences. The numerical results using ABAQUS obtained for plates and shells are in good agreement with those reported by other investigators. The new results for laminated composite pole structures in this study mainly show the effect of the interactions between the radius-length ratio and other various parameters. The effect of fiber angles of long composite poles also investigated. Key observation points are discussed and a brief design guideline is given.

본 연구진은 최근 U자 형태인 액체댐퍼의 수직관을 다수의 셀(사각 기둥)로 나누어 셀 상부를 개폐함에 따라 다양한 고 유진동수를 쉽게 재현하는 새로운 멀티셀 액체댐퍼를 제시하였다. 이러한 댐퍼를 1층 건물 모형에 설치하여 진동대 실험을 수행하여 건물응답이 감소되는 것을 검증하였다. 64층의 풍응답인 가속도를 제어할 수 있도록 댐퍼를 설계하기 위하여 건 물을 1자유도계로 축소하였다. 가속도 기반 상사비인 1/20를 적용하여 1층 건물 모형과 새로운 댐퍼를 제작하였다. 설계 진 동수인 0.65Hz가 구현되도록 모형건물의 질량과 강성을 쉽게 조절할 수 있도록 탈부착식으로 제작하였다. 모형건물은 중량 을 부담하는 질량부와 하부에 스프링과 LM guide가 설치된 구동부로 나누어서 제작되었다. 18개의 셀을 가지는 액체댐퍼 를 제작하여 고유진동수 조절 범위가 0.65Hz～0.81Hz인 것을 파악하였다. 대형 진동대에 설치한 모형건물의 일방향 가진을 통하여 모형의 응답을 측정하고 모형상부에 멀티셀 액체댐퍼가 설치되었을 경우 모형의 응답을 측정하여 비교하였다. 진동 대 가속도를 입력과 모형건물의 가속도를 출력으로 하는 전달함수를 통해 결과를 나타내었다. 예상한 바와 같이 멀티셀 액 체댐퍼의 고유진동수를 건물의 진동수에 동조시켰을 경우 건물의 가속도 응답이 감소함을 알 수 있었다.

임의의 단면과 지점을 갖고 임의의 하중을 받는 보나 탑의 진동해석 방법이 발표된 바가 있다. 이러한 진동해석을 위하 여 처짐의 영향을 고려한 다양한 방법이 검토되었다. 본 연구에서 얻은 결과를 보 이론과 비교하였다. 이러한 목적으로 본 논문에서는 유한차분법을 사용하였다. 고유진동수에 대한 D 22 탄성계수의 영향을 철저히 검토하였다. 본 논문에서는 구조부재의 고유진동수와 적용 하중의 크기에 대한 관련성을 연구하였으며 그 결과를 제시하였다. 본 논문에서는 특별 직교이방성 판이론 이용하여 강교량과 철근콘크리트 슬래브 교량에 적용하여 을 해석하였으며 그 결과를 제시하였다.

건설관련 설계기술자들에게는 첨단 복합신소재 구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 D16, B16, D26 및 B26 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상 비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정식에 대한 종방향모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에서는 복합적층판의 고유진동수에 대한 형상비의 영향을 연구하였으며 이 방법을 사용하면 충분히 정확한 값을 쉽게 산출할 수 있다.

최근의 대공간구조물은 장스팬화 됨은 물론이고 경량화되면서 면외 방향의 강성이 매우 작아지고 있다. 이로 인하여 공력불안정 진동의 발생 여부는 물론이고 연성구조물의 판단시에도 고유진동수의 정확한 산정이 필요하다. 그러나 국내외 대공간구조물의 고유진동수 제안식에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 국내 7개 공간구조물의 고유치해석에서 얻은 근사식을 일본건축학회 고유치해석에 근거한 2가지 제안식과 일본의 28개 공간구조물의 계측치에서 얻은 고유진동수 근사식을 비교하였다. 지붕의 고유진동수는 스팬이 증가함에 따라서 작아지는 경향을 확인하였다. 국내의 고유진동수 값은 전반적으로 일본의 공간구조물의 해석과 계측에 근거한 고유진동수보다 동일한 스팬에서 작은 경향을 보임을 알 수 있었다. 따라서 국내 공간구조물의 지붕은 일본의 경우보다 비교적 연성구조물인 것을 확인할 수 있다.

LCVA has an advantage that its natural frequency can be easily controlled by changing the area ratio of the vertical column and horizontal part. The previous studies investigated the dynamic characteristics of the LCVA under harmonic load. This study experimentally obtained the first and second mode natural frequencies of the LCVA from shaking table tests using white noise and compared the values with the ones by previous study. Test results show that the measured first mode natural frequency of the LCVA is larger than the calculated one when the area ratio is larger than 1. The second mode frequency increases with the increasing area ratio, which is due to the sloshing motion effect resulting from the large area of the vertical column.

보의 고유진동수는 진동해석 뿐만 아니라 구조물의 동적특성을 파악하는데 중요한 역할을 한다 보의 단면이 불연속적으로 변하는 계단형 보의 고유진동수 해석은 복잡하다. 이런 계단형 보의 진동해석은 Rayleigh-Ritz법, FEM 등과 같은 근사해석법이 흔히 사용되는데 이들 해석의 정확성은 분할요소의 수, 계산의 반복수, 가정처짐곡선의 형상에 따라 좌우된다. 본 연구에서는 계단형 외팔보의 등가보 변환 방법을 이용한 기본고유진동수의 근사해석방법을 제시하고자 하였으며 여러 예제에 대하여 제안방법과 유한요소해석 결과를 비교하여 그 적용성과 신뢰성을 검증하였다.

본 논문에서는 진동대 실험을 통하여 건축물의 수평진동에 대한 허용가속도를 평가하고자 한다. 국내에서 준 용하고 있는 사용성 기준인 ISO 6897과 캐나다기준에서는 최대가속도를 정하여 거주자의 거주성을 만족하도록 하고 있다. 수평진동실험은 1차원 수평 진동대를 사용하고, 진동대용 룸은 우리가 생활하고 있는 공간과 유사하게 설계 및 제작하였다. 실험평가방법은 피험자를 40명 모집하여, 8명씩 5개조로 나누어 주파수 0.2Hz~1.2Hz 범위에서 가속도를 증가시켜 허용가속도에 대해 평가하였다. 수평진동 실험으로 얻어진 누적분포를 0~25%, 26~50%, 51~75%, 그리고 76~100%로 나누어 추세선을 작성하였다. 또 국외 사용성 평가기준에 반영된 설문지를 바탕으로 실험에 적합한 설문지를 제작하여 진동에 대한 피험자들의 느낌을 조사하였다. 실험결과, 고유진동수에 따라 피험자가 견딜 수 있는 허용 가속도의 크기가 다른 것으로 평가되었고, 고유진동수가 높을수록 고유진동수가 낮은 경우보다 허용가속도의 크기가 작았다.

위상최적화기법을 이용하여 보의 기본고유진동수 최대화문제를 수행하였다. 도입된 위상최적화기법은 구조물의 모드형상에 의해서 발생되는 모드변형에너지를 바탕으로 한다. 최소화하고자하는 모드변형에너지를 목적함수로 하고 구조물의 초기부피를 제약함수로 채택하였다. 최적정기준법을 바탕으로 한 크기조절알고리듬을 유한요소내부에 존재하는 셀의 빈공간의 크기를 조절하기 위해 도입하였다. 세 가지의 다른 경계조건을 가지는 보를 이용하여 자유진동모드형상에 저항하는 보의 최적위상을 조사하였다. 수치해석결과로부터 도입된 위상최적화기법을 이용하여 도출한 보의 최적위상은 초기구조물에 비해 저차의 자유진동수가 크게 증가하는 것으로 나타났으며 특히 모드변형에너지를 이용하는 위상최적화의 경우에는 구조물의 기본진동수를 최대화하는데 매우 효과적인 것으로 나타났다.

근래에 이르러 컴퓨터의 발전과 더불어 유한요소법이 가장 많이 사용되고 있는 수치해석수법이 되어 왔다. 그러나 유한요소법은 각각의 구조물을 해석하는 데는 탁월한 능력을 발휘하지만 구조물을 형성하는 파라메타에 대한 영향 또는 경향을 파악하는 것에 대해서는 갤러킨법이 더욱 유효하다. 본 논문은 구조물을 형성하는 파라메타에 대한 영향 경향을 파악하는 것에 유리한 갤러킨법(Galerkin's Method)을 이용하여 고유치 해석을 수행하고 아치를 형성하는 파라메타가 고유진동응답에 미치는 영향을 고찰한다.

황동 개재물이 있는 Al 정사각판의 고유진동수는 혼합법칙을 이용하여 해석되었다. 혼합법칙에 의한 고유진동수는 개재물의 크기에 따른 유효 내평면 파동속도와 무차원 진동수 매개변수와의 곱으로 이루어진다. 해석모델은 외팔형, 2변 고정-2변 자유형, 3변 고정-1변 자유형 및 4변 고정형의 황동 개재물이 있는 4가지의 Al판이다. 자유단이 1개 이상 존재하는 경계조건에서 개재물이 판의 중앙에 위치하였을 때 개재물에 대한 판 전체의 면적비가 1/9 이하이면 혼합법칙 및 유한요소 해석에 의한 고유진동수는 10% 이내로 잘 일치하였다 4변 고정형 경계조건을 제외하고 3가지 경계조건에서 개재물이 판중앙에 있을 경우 개재물의 크기가 커짐에 따라 개재물이 있는 판의 고유진동수는 낮아짐을 알았다. 또한 개재물의 밀도가 판의 밀도보다 작을 때, 개재물 크기가 커짐에 따라 개재물이 있는 판의 고유진동수는 높아진다.

구조물의 진동 자료를 이용하는 유전알고리즘(GA) 기반 손상검색기법에 있어, 사용되는 모드 특징의 선택은 손상검색 결과의 정확도를 높이는데 중요하다. 본 연구의 목적은 고유진동수와 모드변형에너지를 이용하여 손상검색의 정확도를 높이는 것이다. 이와 같은 연구 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 연구를 수행하였다. 먼저, 모드 변형에너지를 유도하고 고유진동수와 모드변형에너지를 이용하는 새로운 GA 기반 손상검색기법을 제안하였다. 다음으로 제안된 기법의 효율성을 검증하기 위하여 양단 자유보의 손상시나리오를 제시하고, 손상시나리오에 따른 진동모드 실험을 실시하였다. 마지막으로 실험 자료를 바탕으로 제안된 기법과 기존의 고유진동수와 모드형상을 이용하는 기법으로 손상검색을 실시하여 결과를 비교하였다.

박판 구조물은 자동차를 비롯하여 항공기, 인공위성, 선박 등의 운송 수단과 건축물의 돔과 같이 효율적으로 활용되어지고 있으며 동시에 경량화를 필요로 하는 경우 널리 사용되는 구조물이다. 엔진, 변속기 등의 회전체의 부품을 보호하는 박판 구조물인 자동차 후드에서의 새로운 보강재 형상을 제시하였다. 자동차 후드는 엔진 룸에 장착되어 있는 회전체의 진동 영향을 민감하게 받아 공진현상이 발생할 우려가 있다. 따라서 설계하중을 지지할 강성을 가지며 동적 특성이 고려되어야 한다. 즉, 강성을 유지하면서 공진에 의한 진동도 고려해야 한다. 이는 곧 승차감과 직결된 중요한 문제이다. 그러므로 최적의 강성증대 설계결과를 얻기 위해서는 정적 동적 강성평가와 함께 고유진동수를 고려한 보강재의 최적설계가 도입되어야 한다. 본 연구에서는 고유진동수를 고려한 대표적인 박판 구조물인 자동차 후드의 보강재 위상을 구하고, 도출된 위상에서 보강재의 형상 최적 설계 후 제시된 보강재 단면의 최적 치수를 다구찌 방법을 이용한 직교 배열표상에서의 각 설계변수의 수준과 최적의 설계변수의 조건으로 구하였다.

본 연구에서는 중복 고유치를 갖는 비비례 감쇠 진동계의 고유치와 고유벡터의 민감도를 계산하는 새로운 방법을 제시하였다. 제안 방법은 매우 간단하면서도 수치적 안정성이 보장되고 정확한 해를 주는 방법이다. 제안 방법에서는 (n+m)차의 대칭 행렬로 이루어진 대수방정식을 해석함으로써 n개의 자유도를 갖는 감쇠계에 있어서 m차의 중복도를 갖는 고유치와 고유벡터의 설계변수에 대한 미분을 구한다. 제안 방법의 검증을 위해 5자유도를 갖는 단순구조물의 민감도해석을 예제에서 다루고 있다. 예제에서의 설계변수는 모델의 부분강성으로 하였다.

본 연구에서는 중복되지 않는 고유치를 갖는 비비례 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 민감도를 계산하는 새로운 방법을 제시하였다. 제안 방법에서는 (n+1)차의 대칭 행렬로 이루어진 대수방정식을 해석함으로써 n개의 자유도를 갖는 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 설계변수에 대한 미분을 구한다. 제안 방법은 매우 간단하면서도 수치적 안정성이 보장되고 정확한 해를 주는 방법이다. 제안 방법의 검증을 위해 7자유도를 갖는 차량모델의 민감도해석을 예제에서 다루고 있다. 예제에서의 설계변수는 콘테이너의 질량으로 하였다.

임의의 단면과 임의의 경계조건을 갖는 구조요소에 대한 진동해석 방법은 1974년 D.H.Kim에 의해 제시되었다. 이 방법은 복합적층판을 포함한 2차원 문제의 1차모드 진동해석으로 확장하였다. passive와 active 제어 장치를 가지는 빌딩슬래브는 탄성지지된 것과 같이 거동한다. 이 논문에서는 표제의 문제를 해결하기 위하여 이 방법을 사용하였으며, 진동해석에 필요한 처짐 영향면을 유한 차분법을 사용하여 구하였다. 고유 진동수에 대한 슬래브 강성-기초탄성계수의 상대적인 값의 영향을 고찰하였다.

이 논문은 압축성 유체로 채워진 원통형 탱크의 고유진동 특성을 파악하기 위한 해석적 방법을 제시하고 있다. 탱크의 동적거동은 유한 Fourier 급수전개 방법으로 전개하였으며, 압축성 유체는 선형 포텐셜 이론으로 전개하였다. 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 물로 채워진 양단고정의 경계조건을 갖는 원통형 탱크의 고유진동수를 해석적 방법으로 구한 다음, 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS 5.2를 이용하여 검증하였다. 그 결과, 유한요소해석결과와 이론적인 방법으로 구한 이론해가 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 또한 유체의 밀도와 압축성이 탱크의 고유진동수에 미치는 영향을 정규화된 무차원 고유진동수를 통해서 평가하였다. 유체의 밀도는 탱크의 모든 진동 모드의 고유진동수에 영향을 주지만, 유체 압축성의 영향은 저차 원주방향 모드의 진동수에서 더 크게 나타나고 있음을 확인할 수 있었다.

돌연변이체인 or (orange body) 계통과 KNIH (Korea National Institute of Health) 계통의 바퀴(Blattella germanica (L.) (Orthoptera: Blattellidae)를 반자연적인 조건하에서 비디오와 컴퓨터 자료처리를 통하여 연속적으로 관찰하였다. 휴식처에 머무르거나, 먹고, 물 마시며, 다른 개체들과 교신하는 행동을 관찰 할 수 있는 사각형의 관찰상자 내에서 수컷 성충을 개체별로 4~5일 동안 연속적으로 관찰하였는데, 본 논문에서는 휴식처에 머무르는 시간과 방문 빈도를 분석하였다. 개체들 간의 변이가 상대적으로 컸지만 시험개체들은 휴식처에 전체 관찰시간의 47 -61%를 평균적으로 머무르는 것으로 나타났다. 판찰 개체가 휴식처에서 머무르는 시간은 모계에 따른 유의한 차이가 있었으나, 계통 사이에는 뚜렷하게 구분이 되지 않았다. 명암기의 차이는 두 계통 모두 관찰되었는데 휴식처에 머무르는 시간은 암기보다 명기에서 더 길었다. 휴식처 주변의 국소적 활동성을 나타내주는 방문빈도는 KNIH 계통보다 or 계통에서 상대적으로 높게 나타났는데, 모계와 계통간에 유의한 차이가 있었다. 방문빈도의 명암기 차이는 or 계통에서는 유의하게 나타났지만 KNIH 계통에서는 없었다. 개체들 간의 변이가 있었으나 동일한 모계 내에서 휴식처에 머무르는 시간이나 방문빈도가 유사하게 관찰되는 개체들이 있었다.