In this study, theoretical analyses are performed to investigate the characteristics of the static and dynamic stiffness of a nonlinear vibration isolator system. The vibration isolator system is modeled as an equivalent nonlinear oscillator. Based on the model, the static equilibrium and frequency response solutions are obtained with the variations of external static load and/or system parameters. It is shown that the static stiffness of the nonlinear vibration isolator tends to be hardened with the increase of external static load, which prevents the occurrence of excessively large deflection. This static stiffness-hardening effect is more remarkable with a larger spring constant ratio. The dynamic stiffness is also strengthened when the spring constant ratio increases, which enlarges the force transmissibility and reduces the isolation frequency bandwidth. Thus, the static stiffness- hardening improves the robustness of the nonlinear vibration isolator, whereas the dynamic stiffness-hardening rather degrades its performance. Thus, the opposite tendency of the static and dynamic stiffness-hardening effects should be considered in the design process of the nonlinear vibration isolator.

레일장대화는 무도상교량의 소음, 진동, 충격 등의 문제점을 해결할 수 있는 경제적인 방안 중 하나이며, 최근 연동식 침목고정장치 를 이용한 SSF 공법이 개발된 바 있다. 이 연구에서는 연동식 침목고정장치 적용 시 레일 높이 조정 및 열차 통과 시의 충격 흡수를 목 적으로 교량침목 하부에 삽입되는 침목패드의 최적 연직강성을 결정하는 과정을 제시하였다. 침목패드의 최적 연직강성 결정을 위하 여 관련 기존 기준을 검토하였으며, 유연다물체동적해석을 통하여 침목패드의 연직강성 변화에 따른 주행안전성, 승차감 및 궤도의 안전성에 대한 지표들과 교량 응답 변화를 검토하였다. 유연다물체동적해석은 상용프로그램인 ABAQUS와 VI-Rail을 이용하여 수행 하였다. 수치해석은 30m 상로판형교에 대한 교량모델을 이용하여 수행하였으며, 침목패드의 연직강성이 7.5kN/mm ~ 240kN/mm로 변화할 때 ITX 새마을, KTX 및 화차 통과 시의 응답을 산정하였다. 수치해석에 적용된 궤도구성품 조건에서 침목패드의 최적 강성은 100kN/mm로 산정되었다.

The purpose of this study is to determine the stiffness of rubber of dynamic damper. This damper system reduces the steering wheel vibration caused by idling oscillation of the engine. Therefore, in order to measure the stiffness of the silicone rubber in the dynamic damper system, the material test of the silicone rubber was carried out. Using the measured stiffness, the FEM model of the dynamic damper system was constructed and the correlation by the experimental data was shown at an error of less than 2%. In addition, the dynamic damper system was simplified to a two-degree-of-freedom spring-mass model and the effect of the stiffness change of the rubber on the natural frequency of the column shaft was analyzed theoretically. As a result, the amplitude of the column shaft was reduced as the stiffness of the silicone rubber was lowered.

The general auto transmission uses the torque converter that has a good vibration damping force by launching performance and damping effect as power transfer unit. The vehicle equipped with auto transmission uses Lock up clutch system to improve the fuel efficiency. The Lock up clutch system is the major factor of the devices that increase the torque from engine to transmission in specific condition and also consist of the damper springs to transfer the torque stably. Damper spring controls the vibration of power transfer units and improve the impression of riding and durability, by being damping function on change torque from engine. In addition, not only the appearance and performance, but also these sensitive qualities as like vibration and noise can also be main factor to buy a car. Recently, in order to absorb the low vibration caused by vehicle structure vibration, the Low-stiffness damper has been on the rise. The damper spring should be considered and designed, considering the engine characteristic and direct connect of lock up clutch due to the stiffness of the spring and hysteresis has a major effects to the damper characteristic. This study can be used for analyzing the major factors to effect the NVH characteristic by evaluating the damper’s hysteresis according to change of spring stiffness.

Porcelain surge arrestor is very vulnerable to earthquake but there is very few information on its dynamic characteristics which are necessary to the seismic design. Therefore, the dynamic characteristics of the porcelain surge arrestor are evaluated considering the variation of its cable tension and stiffness by shaking table test. The test results show that the first natural frequencies are 5.3 Hz and 5.2 Hz in the horizontal x- and y-axis directions, respectively, and higher than 30 Hz in the vertical z-axis direction, respectively. The installation of cable on the surge arrestor reduces the horizontal natural frequencies due to the constraint effect of the cable but cable tension has no effect on the natural frequency. Also, the natural frequency is proportional to the stiffness of the surge arrestor. This test result will be used for the seismic design and seismic capacity assessment of domestic substations and contribute to the stability of the electric power supply under earthquake event.

본 연구에서는 건물모델만을 물리적인 실험체로 이용하여 동적 지반강성을 갖는 지반-구조물계의 동적거동을 모사하기 위한 하이브리드 진동대 실험법을 제안하고 이를 실험적으로 검증하였다. 본 연구에서 제안되는 실험방법은 상부구조물과 진동대의 가속도를 계측하여 진동대 제어기로 피드백하고, 전체 지반-구조물계의 동적거동을 묘사하기 위해 요구되는 기초부분의 절대가속도 응답(가속도 피드백 방법) 또는 절대속도 응답(속도 피드백 방법)을 계산하여 진동대를 구동시키는 방법이다. 지반부분을 계산하기 위해서 이론적인 동적지반강성을 제안방법에 따라서 다르게 근사화하여 진동대 제어기에 반영함으로써 실험을 수행하였다. 기초 고정계 모델에 대한 실험으로부터 계측된 응답과 본 논문에서 가정한 지반-구조물 계에 대한 실험으로부터 측정된 응답을 비교하고, 진동대 제어기에 반영한 동적지반강성과 실험데이터를 이용하여 식별된 동적지반강성을 비교함으로써 본 논문에서 제안된 실험방법의 유효성을 검증하였다.

아스팔트 바인더 Stiffness와 혼합물의 변형강도 및 동적크리프 특성과의 상관성 분석을 토대로 혼합물의 소성변형 저항성 (내변형성) 추정을 위한 Kim test의 적용성을 고찰하였다. 본 연구는 골재 2종류, AC 60-80 및 이를 개질한 총 8종류의 바인더로 총 16가지 혼합물을 제조하였다. DSR로 각 바인더의 G*/sineδ를 측정하였으며 Kim test의 변형강도와 동적크리프 시험의 최종변위(FD)와 동적안정도(DS)를 각 혼합물로부터 측정하였다. 바인더의 G*/sineδ와 소성변형 관련 3가지 특성(SD. FD, DS)과의 상관성 분석 결과 G*/sineδ와 SD와 상관성이 가장 높은 것으로 나타났다 (R2=0.88) 이는 혼합물에 내재해 있는 내변형성의 차이를 Kim test가 더 잘 구분해 낼 수 있음을 의미한다. 또한 DS와 SD의 회귀분석 결과, R2이 약 0.84 이상을 보여 변형강도는 동적크리프 시험의 동적안정도와 좋은 상관성을 가짐을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 아스팔트 혼합물의 내변형성 평가시 Kim test의 활용 가능성이 매우 높음을 확인하였다.

탄성지반 위에 놓인 보-기둥 요소의 총포텐셜 에너지로부터 변분원리를 적용하여 지배방정식과 힘-변위 관계식을 유도하였다. 4계 상미분방정식 형태의 지배방정식을 4개의 변위 파라메타를 도입하여 1계 연립미분방정식 형태의 선형 고유치 문제로 전환하고, 힘-변위 관계식을 적용하여 엄밀한 정적, 동적 요소강성행렬을 유도하였다. 직접강성법을 이용하여 구조물 강성행렬을 구하고, 2차원 보-기둥구조의 엄밀한 좌굴하중과 고유진동수를 구하고, 결과를 유한요소해와 비교함으로써 본 연구의 타당성을 검증하였다. 이러한 엄밀한 해석방법은 Hermitian 다항식을 형상함수로 도입하여 요소의 강성행렬을 산정하는 유한요소법과 비교할 때, 요소의 수를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

최근의 철근 콘크리트 구조물의 내진 설계 방식은 비탄성 거대 변형에 의한 에너지 방출에 의존하고 있다. 이러한 구조물의 거동에 대한 비선형 동적 해석은 특히 계산이 여러 번 반복되어 질 때 많은 시간과 비용이 요구된다. 그러므로 효율적이고 한편 정확한 계산 방법의 채택이 중요하게 되었다. 예측 접근 방법(PASM) 이라 불리는 새로운 방법을 제시하는 것이 현 연구의 주목적이다. 일반적인 동적 해석 방법에서는 매 시간 단계 혹은 반복 계산 때마다 수식계산을 위하여 메트릭스 삼각 분해가 요구되어지나, 예측 접근방법에서는 구조물이 정적 반복하중으로 비선형 범위로 변형되어졌을 때의 강성 상태에서 미리 얻어진 한정적 수의 분해된 메트릭스를 동적 해석에서 이용하게 된다. 이곳에서 제시될 접근 방법은 강성치를 매 시각 단계 혹은 반복 계산 단계마다 재산출해야 하는 다른 접근 방법들과 비교할 때 전체적 수치 해석 양을 줄이게 될 것이다.

고무 재질로 이루어진 차량 구조물의 연결요소에 대한 등가 강성계수는 차량 시스템 동역학 특성에 매우 민감하게 영향을 주므로 이에 대한 신뢰성있는 해석이 요구된다. 본 논문에서는, 고무의 역학 모델을 정하중 하에서는 유한 변형 및 Hook 모델로 그리고 동하중 하에서는 Voigt 모델로 가정하여, 연결요소의 등가 정-동강성계수를 유한요소법으로 해석하고자 한다. 실제 차량에 사용되고 있는 동일 모양의 방진고무들을 실험 평가한 결과 강성계수값들의 분산 정도가 심함을 알 수 있었다. 유한요소 해석에 필요한 고무 재질의 물성치의 신뢰성을 높이기 위하여 제품의 특정 방향 정특성 실험 데이타로부터 역으로 재질의 물성치를 규명하였다. 그 물성치로부터 원하는 방향에서의 강성계수를 산출하여 실험치와 비교하여 효용성을 보였다.

노후 구조물의 안전진단을 위하여 동적재하시험을 수행하고 그 결과를 유한요소모델과 같은 해석적 모델과 결합하여 기존구조물의 강성평가 및 파손부위 색출에 적용하고 있는데 측정점의 제한성과 유한요소모델의 많은 자유도가 측정데이타를 유한요소모델과 연계하는데 커다란 문제점으로 대두된다. 본 연구에서는 유한요소모델과 같이 많은 자유도를 갖는 구조계의 해석적 모델을 측정데이타와 결합하기 위하여 축약된 좌표계에서 구조계의 동강성행렬(dynamic stiffness matrix)표현방법을 제시하였다. 유한요소모델로부터 좌표계를 축약시 필연적으로 발생되는 주파수의존성(frequency dependency)을 고려하기 위하여 주파수영역에서 Chebyshev다항식으로 축약된 동강성행렬을 표시하였고 특이점에서 발생되는 악조건(ill-condition)을 극복하기 위하여 특이해분리(singular value decomposition)기법을 사용하였다. 제시된 방법의 검증을 위하여 간단한 구조계에 대하여 시뮬레이션을 수행하였으며 본 방법으로 수립된 구조계의 동적모델은 축약이전의 전체계에 대한 동적특성을 비교적 정확히 유지하고 있고 일반적으로 사용되는 정적축약 형태의 수학적 모델보다 우수함을 알 수 있었다.

This study evaluated displacement of ceiling system under lastic dynamic load. Main parameters are change of stiffness at connections of bolt and C channel ranged between 0.1~2.0 kN/mm. Program for elastic dynamic anaysis is the MIDAS ZEN. Analysis results showed that connections between bolt and C channel was effective on decreasing of displacement of ceiling system.