본 연구는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)로 보강된 복합재 구조의 동적 해석을 다루었다. Mori-Tanaka 모델을 기반으 로 MWCNT 중량 비율, 패널의 곡률, 그리고 CNT의 임의 배열이 복합재의 동적거동에 미치는 상호작용을 연구하였다. 본 연구 결과는 CNT의 부피함유비율의 변화에 따른 복합재의 유효탄성계수를 예측하는 기존 문헌결과와 비교하여 검증하였다. 수치해 석 예제는 복합재의 동적 특성을 평가함에 있어서 MWCNT 보강의 불규칙한 배열 또는 기울어진 방향으로 배치된 효과에 대한 중요성을 제시하였다.

본 논문에서는 축하중과 폭발하중을 동시에 받는 철근콘크리트 부재의 구조 거동을 분석하였다. 기본적인 폭발하중을 받는 패널 실험 데이터, 축하중과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥 실험데이터를 이용하여 비선형 동적해석 모델링을 검증하였다. 축하중의 적용에 있어서 Autodyn은 동적해석만을 위한 프로그램이기 때문에 축하중과 같은 정적 하중에 대한 초기 응력 상태를 모사하는 해석 절차를 제시하였다. 축하중비 0%~70% 구간과 TNT 등가량에 의존한 환산거리 1.1~2.0에 해당하는 매개변수를 선정하여 총 80개의 비선형 동적 유한요소해석을 진행하였다. 축하중비와 환산거리의 변화를 통해 손상정도와 최대 변위 및 회전각으로 구조 거동을 비 교 분석한 결과로 원거리 폭발하중에서 축하중을 받는 기둥의 강성 증가로 최대 변위가 감소한다. 결과적으로 축하중비 10%~30%, 30%~50%, 50% 이상의 영역 3가지로 구조적 거동 분류가 가능함에 따라 내폭 설계 모델 개발에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

In this study, the frequency response analysis of a bistable electromagnetic vibration energy harvester is performed, based on an electromagnetic oscillator model, to investigate its nonlinear dynamic behaviors. The displacement and current responses are obtained, by the direct integration of the model, with the variations of mechanical and electromagnetic parameters. It is shown that the operating frequency band of the system can be broadened by the increase in mechanical parameters(inertial mass and Q-factor), but it does not depend significantly on any electromagnetic parameters(an external load resistance and the internal resistance of a coil). On the other hand, the output current of the energy harvester is affected only by the electromagnetic parameters (specifically, the sum of two resistances). Thus, the mechanical and electromagnetic parameters of the electromagnetic energy harvester must be designed properly, respectively, for broader and more efficient performance.

The Gyeongju and Pohang earthquakes caused damages to many cultural properties; particularly, stone pagoda structures were significantly damaged among masonry cultural properties. To preserve these structures, it is necessary to understand their dynamic behavior characteristics under earthquakes. Analyses on such areas as deformation, frequency, maximum acceleration, permanent displacement, sliding, and rocking have to be performed. Although many analytical studies have already been conducted, dynamic behavior studies based on experiments are insufficient. Therefore, this study analyzed dynamic behavior characteristics by performing a shaking table experiment on a three-story stone pagoda structure at the Cheollongsa temple site damaged by the Gyeongju earthquake. As a result of the experiment, the displacements of stylobates did not occur significantly, but the tower body parts rotated. In particular, the rotation of the 1F main body stone was relatively larger than that of the other chief body stones because the 1F main body stone is relatively more slender than the other parts. In addition, the decorative top was identified as the component most vulnerable to sliding. This study found that the 1F main body stone is vulnerable to rocking, and the parts located on the upper part are more vulnerable to sliding.

Communication facilities play an essential role in disaster situations. Therefore, communication facilities need to have structural and functional safety during and after earthquakes. Recently, technology for partial seismic isolation has been increasing to protect data facilities and communication equipment installed in buildings from earthquakes. However, excessive displacement may occur in the seismic isolator during an earthquake due to the resonance between the building and the seismic isolator having long-period characteristics, which may cause overturning and separation of the installed equipment. In this study, analytical and experimental studies were conducted to evaluate the safety of seismic isolators installed in high-rise buildings. It was confirmed that damages might occur in buildings' seismic isolator, with resonance characteristics of less than 1 Hz.

해상풍력발전기 설치선의 동적응답을 분석하기 위하여, 불규칙 파 정보를 고려한 시간영역 기반 비선형동적해석이 필요하다. 고전적인 단자유도 시스템은 가장 기본적으로 동적효과를 계산하는 방법이지만, 실제의 무게 중심 불일치, 비정규적인 파도 하중 그리고 항력의 비선형을 고려하지 못하는 제약조건들을 갖고 있다. 그리하여 불규칙 파를 고려한 다중 자유도 모델이 유사한 문제에 해답을 찾는데 폭넓게 사용되고 있다. 불규칙 시간영역 해석은 정확한 계산 결과를 제공하지만, 수렴 데이터의 수렴도가 민감하여 복잡하다. 이러한 제약점들을 극복하기 위하여 본 논문은 시간영역 해석 결과를 통하여 수정된 동적증폭계수를 개발하였으며, 기존보다 복잡성이 개선되면서 계산 시간을 획기적으로 단축하였다. 다양한 변수를 기준으로 한 시간영역 해석을 통하여 새롭게 개발된 동적증 폭계수는 단자유도 방법보다 더 높은 정도를 갖고 있으며, 예측이 가능하다.

Dynamic behavior of piezoelectric ZnO nanowires is investigated using finite element analyses (FEA) on FE models constructed based on previous experimental observations in which nanowires having aspect ratios of 1:2. 1:31, and 1:57 are obtained during a hydrothermal process. Modal analyses predict that nanowires will vibrate in lateral bending, uniaxial elongation/contraction, and twisting (torsion), respectively, for the three ratios. The natural frequency for each vibration mode varies depending on the aspect ratio, while the frequencies are in a range of 7.233 MHz to 3.393 GHz. Subsequent transient response analysis predicts that the nanowires will behave quasi-statically within the load frequency range below 10 MHz, implying that the ZnO nanowires have application potentials as structural members of electromechanical systems including nano piezoelectric generators and piezoelectric dynamic strain sensors. When an electric pulse signal is simulated, it is predicted that the nanowires will deform in accordance with the electric signal. Once the electric signal is removed, the nanowires exhibit a specific resonance-like vibration, with the frequency synchronized to the signal frequency. These predictions indicate that the nanowires have additional application potential as piezoelectric actuators and resonators.

In fisheries, the importance of designing efficient fish cages is being emphasized as aquaculture has become more production than capture fishing. Particularly, the gravity cage system is one of the popular fish cage system in Korea. Currently, gravity cages of various shapes and sizes are being widely designed and installed in offshore and inland seas. The cage is subject to external forces, such as currents and waves, and the shape of the structure and tension on the ropes changes according to these external forces. Thus, it is important to accurately calculate these dynamic behavior, including the external forces and tension on the structure during the design stage. In this study, three types of cage systems with an equal internal volume of 8000 m3 were analyzed using mass-spring models and their behavior was interpreted through simulations. These simulations were used to analyze the behavior and tension of the ropes in response to currents and waves to aid in the selection of individual cage sizes for a given total volume. The numerical calculation results indicate that depending on the flow rate, the most resistant system is System 1, which has eight strays, and System 2 and System 3 have 69.4% and 54.8% of the resistance of System 1. Further, total resistance increased as the number of cages increased for all flow rates.

The calculation of the optimal trajectory of the stepped top-down robot was made using a genetic algorithm and a computational torque controller. First, the total energy efficiency was minimized using the Red-Cold Generic Algorithm (RCGA) consisting of reproductive, cross, and mutation. The reproducibility condition related to the position assembly of the start and end of the stride and the joints, angles, and angular velocities are linear constraints. Next, the unequal constraint accompanies the condition for preventing the collision of the swing leg at the corner with the outer surface of the stairs, the condition of the knee joint for preventing kinematic peculiarity, and the condition of no moment in safety in the traveling direction. Finally, the angular trajectory of each joint is defined by fourth-order polynomial whose coefficient is to approximate chromosomes. This is to approximate walking. In this study, the energy efficiency of the optimal trajectory was analyzed by computer simulation through a biped robot with seven degrees of freedom composed of seven links.

Recently, the occurrence frequency of earthquake has increased in Korea, and many cultural assets have been damaged. Cheomseongdae is a valuable cultural assets that must be preserved historically and culturally. But, the masonry structure such as Chemseongdae is vulnerable to lateral forces. Therefore, in this study, structural modeling and dynamic analysis are performed to reflect the ground state and structural form of Cheomseongdae. Also, discrete element analysis technique is applied and dynamic behavior characteristics are analyzed according to earthquake load. For this purpose, displacements and stresses according to locations are reviewed and then swelling and distortion are analyzed.

In this study, an algorithm applying deep learning to the truss structures was proposed. Deep learning is a method of raising the accuracy of machine learning by creating a neural networks in a computer. Neural networks consist of input layers, hidden layers and output layers. Numerous studies have focused on the introduction of neural networks and performed under limited examples and conditions, but this study focused on two- and three-dimensional truss structures to prove the effectiveness of algorithms. and the training phase was divided into training model based on the dataset size and epochs. At these case, a specific data value was selected and the error rate was shown by comparing the actual data value with the predicted value, and the error rate decreases as the data set and the number of hidden layers increases. In consequence, it showed that it is possible to predict the result quickly and accurately without using a numerical analysis program when applying the deep learning technique to the field of structural analysis.

등기하 해석법을 이용한 고유치 해석은 유한요소를 이용한 결과보다 고차 모드에서 더 정확한 결과를 주는 것으로 알려져 있다. 이는 유한요소법이 차수에 상관없이 요소 간에 C0연속성을 보이는 것과 다르게 등기하 해석법은 p차 요소에 대해서 Cp-1의 연속성을 보장하기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 장점을 이용하여 등기하 해석법을 이용하여 모드 기반의 축소 모델을 구성하고 동적 거동 해석을 수행하였다. 축소 모델 구성을 위해 Craig-Bampton(CB) 기법을 적용하였다. 수치 예제를 통해 간단한 봉 요소에 대해 등기하 해석법과 유한요소 해석법을 적용하여 요소의 차수에 따른 고유치 해석 결과를 비교 분석하였다. 등기하 해석법에 중첩 노트를 허용하여 요소 간 연속성을 조절하고, 요소 간 연속성이 줄어듦에 따라 고차 모드에서의 수치 오차가 커짐을 확인하였다. 동적 거동 해석을 위한 축소 모델에 높은 차수의 외력이 주어지는 경우 요소간 연속 성이 높은 등기하해석법을 사용하면, 해의 정확도를 높일 수 있다.

본 논문에서는 수중폭발(UE: underwater explosion)에 의한 해중터널(SFT: submerged floating tunnel)의 동적거동을 양 해법(explicit)를 이용하는 LS-DYNA에 의한 유한요소해석을 통하여 분석하였다. SFT의 유한요소모델은 원형단면의 강재 라이너에 콘크리트가 채워진 복합재 원형단면으로 고려되었다. 해중터널 시스템의 중앙부 100m 구간은 탄소성재료를 고려 한 솔리드(solid)요소로 상세하게 모델링하였으며, 양측 방향으로 각각 1km 구간에 대해서는 탄성재료를 고려하여 빔(beam) 요소로 이상화하여 모델링하였다. 사선계류시스템은 케이블(cable)요소를 적용하였으며, 수중폭발에 의한 동적거동시 수리동 적질량의 영향을 고려하기 위하여 원형단면에 대한 추가질량을 고려하였다. 또한 부력과 같은 상시하중을 초기조건으로 고려하기 위하여 동적완화해석(dynamic relaxation analysis)를 수행하였다. UE는 부력비(B/W)와 폭발지점으로부터 거리의 변화에 대해서 고려하였으며, 폭발의 규모는 천안함 합동조사보고서(2010)를 참조하여 TNT 360kg로 결정하였다. 수중폭발 해석결과, 폭발지점으로부터 SFT까지 거리는 관입량, 충격압력의 크기와 반비례 관계에 있고, 부력비(B/W)가 커질수록 계류장력도 커짐을 확인하였다. 그러나 사선계류라인의 계류각 변화는 SFT의 수평거동, 관입량, 계류력, 충격압력과의 연관성 을 찾을 수가 없었다.

The arched stone bridge has been continuously deteriorated and damaged by the weathering and corrosion over time, and also natural disaster such as earthquake has added the damage. However, masonry stone bridge has the behavior characteristics as discontinuum structure and is very vulnerable to lateral load such as earthquake. So, it is necessary to analyze the dynamic behavior characteristics according to various design variables of arched stone bridge under seismic loads. To this end, the arched stone bridge can be classified according to arch types, and then the discrete element method is applied for the structural modelling and analysis. In addition, seismic loads according to return periods are generated and the dynamic analysis considering the discontinuity characteristics is carried out. Finally, the dynamic behavior characteristics are evaluated through the structural safety estimation for slip condition.

본 연구는 두점식 선박 계류시스템의 종방향 외력에 대한 비선형 동적거동 해석을 수행하였다. 특정 입력 매개변수에 대한 카 오스 운동과 한계주기궤도 등의 비선형 거동의 특성을 연구하였다. 주로 비선형복원력은 계류시스템의 강한 비선형성과 동적거동의 다양 성을 제공한다. 계의 운동방정식 시뮬레이션에 사용된 수치 적분기는 4차 룽게쿠타법이다. 외력진폭과 주파수를 변화시킬 때 분기 그림 과 동적불안정 현상들을 볼 수 있다. 외력의 주파수(진동수)가 0.4 rad/s인 경우 수많은 혼돈상태 점들 사이에 주기창이라 불리는 안정적인 주기해가 관측된다. 주파수가 0.7 rad/s인 경우는 외력진폭이 1.0을 초과할 때 혼돈 영역이 갑자기 증가한다. 주파수가 1.0 rad/s인 경우는 주 파수가 0.4 rad/s 및 0.7 rad/s인 경우와 비교해 볼 때, 혼돈 운동이 약화된다. 아울러, 두점식 계류시스템은 각 매개변수에서 준주기 운동, 한 계주기궤도, 대칭성의 깨짐과 같은 다양한 정상상태의 궤적이 관측된다.