구조물의 진동 제어를 위한 압착식 MR 감쇠기의 동적 모델링

허광희,전준용 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.13 No.2

일반적으로 MR 감쇠기를 이용한 준능동 제어 시스템을 구축하기 위해서는 감쇠장치의 동적모델이 요구된다. 여기서, 동적모델링은 감쇠장치의 발생 감쇠력 및 거동 성향 등을 수치적으로 예측하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 MR 감쇠기의 동적거동을 실무적인 관점에서 합리적으로 모델링하기 위하여 다양한 동적모델 중 Power 모델 및 Bingham 모델을 적용해 MR 감쇠기의 동적거동특성을 예측․평가하였다. 이때 활용한 MR 감쇠기의 실험결과는 압착식 형태로 개발된 MR 감쇠기를 대상으로 동하중 실험을 수행하여 획득하였으며, 힘-변위 이력곡선으로부터 준능동 제어장치로의 타당성을 확인하였다. 또한, 각 동적모델의 예측성능을 평가하기 위하여 우선 실험결과를 이용해 각 동적모델 별 모델변수를 규명하였고, 이를 바탕으로 힘-속도 관계곡선 및 예측된 발생 감쇠력의 오차율을 산출하여 개발된 압착식 MR 감쇠기의 실험결과와 상호 비교․평가하였다. 최종적으로 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 준능동 제어장치로 활용 가능함을 확인하였고, 평가된 두 가지 동적모델은 모두 우수한 예측성능을 보임으로써 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 물론 MR유체를 이용한 다양한 형태의 감쇠장치의 거동특성을 수치적으로 예측하기 위하여 간단히 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다. Normally in order to build a semi-active control system equipped with MR damper, the dynamic modeling of the damper is required to numerically predict its dynamic damping force and also its behavioral characteristics. For the dynamic modeling of the MR damper, this paper attempts to predict and evaluate its dynamic behavior by applying specifically both a power model and a Bingham model. Dynamic loading tests were performed on the squeeze type of damper specially designed for this research, and force-displacement hysteresis loops confirmed the effectiveness of the damper as a semi-active control device. In the meantime, in order to evaluate the effectiveness of each model applied, the model parameter for each model was identified. On the basis of the parameter, we derived the error ratio of the force-velocity relationship curve and the dynamic damping force, which was contrasted and compared with the experimental results of the squeeze type of damper. Finally, the squeeze type of MR damper developed in this research was proved to be valid as a semi-active control device, and also the evaluation of the two dynamic models showed they were working fine so that they were likely to be easily utilized to numerically predict the dynamic characteristics of any dampers with MR fluid as well as the squeeze type of MR damper.

SOFR 기간 데이터에 대한 동적 넬슨-시겔 이자율 곡선의 베이지안 접근법

임성호,황범석 한국통계학회 2023 응용통계연구 Vol.36 No.4

Dynamic Nelson-Siegel model is widely used in modeling term structure of interest rates for financial products. In this study, we explain dynamic Nelson-Siegel model from the perspective of the state space model and explore Bayesian approaches that can be applied to that model. By applying SOFR term rate data to the Bayesian dynamic Nelson-Siegel model, we confirm the performance and compare it with other competing models such as Vasicek model, dynamic Nelson-Siegel model based on the frequentist approach, and the two-factor Bayesian dynamic Nelson-Siegel model. We also confirm that the Bayesian dynamic Nelson-Siegel model outperformed its competitors on SOFR term rate data based on RMSE. 동적 넬슨-시겔 모형은 채권과 같은 기간 구조를 갖고 있는 금융상품의 이자율 곡선모형에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 동적 넬슨-시겔 모형을 상태 공간 모형의 관점에서 설명하고 해당 모형에 적용할 수 있는 베이지안 접근법에 대해 알아보고자 한다. 그리고 SOFR 기간 데이터를 베이지안 동적 넬슨-시겔 모형에 적용하여 그 성능을 확인하고 바시첵 모형, 빈도주의 접근법을 활용한 동적 넬슨-시겔 모형, 2요인 베이지안 동적 넬슨-시겔 모형과 같은 다른 경쟁 모형들과 성능을 비교해보고자 한다. 우리는 베이지안 동적 넬슨-시겔 모형이 SOFR 기간 데이터에 대해서 다른 모형들보다 우수한 성능을 보여준다는 것을 확인할 수 있었다.

페리다이나믹 소성 모델을 통한 화강암의 고속 충돌 파괴 해석

하윤도 한국전산구조공학회 2019 한국전산구조공학회논문집 Vol.32 No.1

A bond-based peridynamic model has been reported dynamic fracture characteristic of brittle materials through a simple constitutive model. In the model, each bond is assumed to be a simple spring operating independently. As a result, this simple bond interaction modeling restricts the material behavior having a fixed Poisson’s ratio of 1/4 and not being capable of expressing shear deformation. We consider a state-based peridynamics as a generalized peridynamic model. Constitutive models in the state-based peridynamics are corresponding to those in continuum theory. In state-based peridynamics, thus, the response of a material particle depends collectively on deformation of all bonds connected to other particles. So, a state-based peridynamic theory can represent the volume and shear changes of the material. In this paper, the perfect plasticity is considered to express plastic deformation of material by the state-based peridynamic constitutive model with perfect plastic flow rule. The elastic-plastic behavior of the material is verified through the stress-strain curves of the flat plate example. Furthermore, we simulate the high-speed impact on 3D granite model with a nonlocal contact modeling. It is observed that the damage patterns obtained by peridynamics are similar to experimental observations. 결합 기반 페리다이나믹 모델은 간단한 재료 모델을 통해 취성 재료의 다양한 동적 파괴 특성을 확인할 수 있었지만, 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 많은 한계점이 나타났다. 특히, 절점 간 결합이 서로 독립적으로 작용하여 포아송 비가 고정되고 전단 변형이 표현되는 않는 문제점이 있다. 상태 기반 페리다이나믹 모델은 보다 일반화되고 엄밀한 재료 모델링이 가능하며, 모든 결합의 변형 정보를 통해 각 절점의 거동이 계산되기 때문에 결합 기반 모델에서 표현하지 못한 전단 변형까지도 표현 가능하다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통해 재료 모델을 구성하고, 소성 흐름 법칙으로부터 재료의 완전 소성 거동을 표현할 수 있도록 간단한 재료 모델을 구성한다. 평판 수치 예제를 통해 구성된 완전 소성 재료 모델을 검증하고 응력 변형 곡선을 확인한다. 또한 비국부 접촉 모델링을 통해 서로 다른 두 물체가 충돌하는 현상을 모사하여, 화강암반 모델의 고속 충돌 파괴 해석을 수행하고 결과분석 및 실험현상과 비교한다.

동적모델을 이용한 수질오염총량제 목표수질 설정 및 할당부하량 산정방안 연구

김은정(Eun Jung Kim),박배경(Bae Kyung Park),신동석(Dong Suk Shin),김용석(Yong Seok Kim),류덕희(Doug Hee Rhew) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.9

본 연구에서는 동적모델의 수질오염총량제 적용성을 검토하였으며, 동적모델을 이용한 목표수질 설정 및 할당부하량 산정 방법을 제시하고 그 결과를 분석하였다. 동적모델 중 HSPF 유역모형을 미호천 유역에 대하여 구축하였으며, 보정 결과 구축된 모형은 2009년~2010년에 대하여 일유량 변화와 BOD 농도 변화를 잘 재현하는 것으로 판단되었다. 동적모델을 이용한 수질오염총량제 적용 방안은 3가지 case; (1)저수기 조건을 고려한 수질관리 방법(Case I), (2)연중 전 기간을 고려한 수질관리 방법(Case II), (3)연중 최악의 수질조건을 고려한 수질관리 방법(Case III)으로 나누어 제시하였다. 미호천 유역 말단에서 각 조건에 따른 BOD 목표수질을 산정한 결과는 Case II(4.2 mg/L) < Case I(5.0 mg/L) < Case III(7.8 mg/L) 순으로 연중전 기간을 고려한 경우에서 가장 낮고 최악조건을 고려한 경우에서 가장 높았다. 할당부하량은 Case II > Case I > Case III 순으로 높게 나타났으며 최악조건을 고려한 경우에서 가장 엄격한 할당부하량이 산정되었다. 기준 강우 선정 및 비점오염원의 모델 적용방식 등에 대한 추가연구가 필요하며, 이들이 반영된다면 수질오염총량제에 동적모델을 적용함으로 인해 좀 더 합리적이고 과학적인 수질관리가 이루어질 것이라 사료된다. 본 연구 결과는 동적모델을 이용한 수질오염총량관리가 시행될 경우 기초 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. In this study, the applicability of dynamic water quality model to TMDL system was examined, methods for setting of water quality goal and estimation of allocation loads were suggested and results of applying these methods were analyzed. HSPF model was applied for Miho stream basin as a dynamic water quality model. The model was calibrated using measurement data obtained in 2009~2010 and showed satisfactory performance in predicting daily variations of flow rate and BOD concentration. Methods for TMDL application were categorized into 3 cases; water quality management (1) considering low flow condition(Case I), (2) considering entire period of the year (Case II) and (3) considering the worst water quality condition (Case III). BOD water quality goals at the end of Miho stream watershed increased in the order of Case II<Case I<Case III. Allocation loads decreased in the order of Case II>Case I>Case III. If further researches on base precipitation and method for model input of nonpoint source pollutant were carried out, water quality could be managed more reasonably and scientifically by applying dynamic water quality model to TMDL. The result of this study is expected to be used as primary data for TMDL using dynamic water quality model.

핵연료집합체 3 차원 축소모델 개발 및 모드해석

무하마드 수반(Muhammad Subhan),남궁인(Ihn Namgung) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4

APR1400 원전의 지진해석은 집중질량 빔요소로 구성된 2 차원 모델로서 수직 방향과 수평 방향 모델로 분리되어 있다. 원자로 코어의 모든 핵연료는 모두 합쳐져서 몇 개의 빔요소와 집중질량으로 모델이 이루어져 있다. AP1000의 경우에는 3 차원 집중질량과 빔요소를 사용하여 모델을 개발하였으며, 3 차원 지진해석을 수행하였다. 본연구의 목적은 노심의 핵연료집합체를 통합하지 않고 개별 핵연료집합체에 대한 축소 동해석 모델을 개발하여 노심 동해석을 가능하게 하는 것이다. 이를 위해 본 논문에서는 최신 컴퓨터 기술 및 모델링 기술을 접목해서 핵연료집합체의 3 차원 동해석 방법론을 개발하는 것이다. 3 차원 핵연료 집합체의 축소모델을 개발하기 위해 핵연료봉은 질량으로 나타냈고, CEA 가이드 튜브와 스페이서 그리드는 빔요소를 사용하였고, 하단지지체와 상단지지체는 쉘요소로 취급하여 전체적으로 축소된 모델을 개발하였다. 이렇게 개발된 축소모델은 2,740 개의 요소와 5,148 개의 요소를 가진다. 이 모델에 대해 모드해석을 하여 시험결과와 비교를 통해 1 차모드를 수렴하도록 하였다. 모드해석을 통해 2 차, 3 차 및 4 차 모드도 시험 결과와 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 따라서 본 축소모델을 사용하여 지진해석 및 시간이력해석이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서 모드해석 결과 기존의 통합 모델에서 관찰할 수 없던 트위스트 모드를 보였다. 이 결과는 핵연료사이의 접촉가능성을 보여주는 것으로서 핵연료 사이의 동적 거동에 대한 추가적인 연구가 필요하다. Currently, the seismic analysis model of APR 1400 consists of beam and lumped mass in 2D separated model in horizontal direction and vertical direction. Also in the core, fuel assemblies are aggregated and simplified into few beam and lumped masses. WEC also used beam and lumped mass elements for the AP1000 seismic analysis model, but used 3D beam and mass to represent whole core where fuel assemblies are aggregated as well. The main purpose of the lumped mass and beam modeling of fuel assembly is to simplify model and make core dynamic analysis possible without aggregating all fuels in core into few beam elements and lumped masses. This research investigates 3D dynamic analysis modeling methodology of nuclear fuel assembly reflecting performance improvement of computer technology and analysis software functionality. A 3D modeling approach of FA was proposed in which fuel rods mass was lumped, CEA guide tubes and spacer grid are represented by beam elements and lower end-fitting and upper end-fitting are represented by shell elements. The FA dynamic analysis model so developed consists of 2,740 elements and 5,148 nodes. The model was optimized for the 1st mode from the test results of FA applying modal analysis. The model was successfully represents 1st mode modal values. Also the modal analysis results exhibits similarities for 2nd, 3rd and 4th modes, hence the model can be used for further dynamic analysis of fuel assembly such as seismic analysis or time-history analysis. The corresponding mode shapes revealed additional mode of twist motion that was not shown by current FA dynamic model of APR1400 or AP1000. This research revealed there are extra modes of twist motion that could induce contact between FAs and would require further investigation of dynamic interaction between FAs.

동적 다변량 그래프의 연속적 분석을 위한 질의 모델 설계 및 구현

배예찬 ( Ye Chan Bae ),함도영 ( Do Young Ham ),김태양 ( Tae Yang Kim ),정혜진 ( Hay Jin Jeong ),김동윤 ( Dong Yoon Kim ) 한국컴퓨터교육학회 2014 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.17 No.6

본 연구에서는 동적 다변량 그래프 데이터의 연속적 분석이 가능한 질의 모델을 설계 및 구현하였다. 먼저, 질의 모델을 판별함수 설정과 시간에 따른 통합 방법 선택의 두 단계로 설계하고, 질의 패널, 그래프 시각화 패널, 속성 패널로 구성된 질의 시스템으로 구현하였다. 또한, 그래프 표현에는 노드-링크 다이어그램과 Force-Directed Graph Drawing 알고리즘을 이용하였으며, 질의 결과로 선택된 대상들에 효과를 적용하여 사용자가 시각적으로 구분할 수 있도록 처리하였다. 마지막으로, 세계 소형 무기 거래량 데이터를 이용하여, 본 연구에서 설계한 동적 다변량 그래프 질의 모델을 검증하였다. 본 연구는 동적 그래프의 연속적 분석이 가능한 새로운 질의 모델을 설계하는 것을 통해, 기존 모델이 동적 그래프를 시점별로 이산적으로만 분석할 수 있는 한계를 개선하였다는데 의의가 있다. 본 연구는 추세 분석이나, 복잡계 네트워크 해석 등 동적 그래프를 사용하는 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. This study designed and implemented a query model for consecutive analyses of dynamic multivariate graph data. First, the query model consists of two procedures; setting the discriminant function, and determining an alteration method. Second, the query model was implemented as a query system that consists of a query panel, a graph visualization panel, and a property panel. A Node-Link Diagram and the Force-Directed Graph Drawing algorithm were used for the visualization of the graph. The results of the queries are visually presented through the graph visualization panel. Finally, this study used the data of worldwide import & export data of small arms to verify our model. The significance of this research is in the fact that, through the model which is able to conduct consecutive analyses on dynamic graph data, it helps overcome the limitations of previous models which can only perform discrete analysis on dynamic data. This research is expected to contribute to future studies such as online decision making and complex network analysis, that use dynamic graph models.

광역 객체 컴퓨팅에서 통합(이름/속성) 기반의 동적 바인딩 서비스 모델의 실험분석

정창원(Chang Won Jeong),주수종(Su Chong Joo) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.10

광역 환경에서 존재하는 수많은 서버객체들은 이름이나 속성에 의해 다양한 중복된 성질을 갖는다. 이러한 같은 성질을 갖는 서버객체들인 중복객체들에게 서비스를 요청할 때, 기존의 네이밍이나 트레이딩 서비스는 중복된 서버객체들의 바인딩 서비스가 불가능하다. 따라서 우리는 광역 컴퓨팅 환경에서 중복객체의 선정 및 동적 바인딩 서비스를 위한 통합모델을 제시하였다. 본 모델은 중복된 객체들의 위치관리 기능뿐만 아니라 시스템들간의 부하 균형화를 유지하기 위해서 최소부하를 갖는 시스템상의 객체를 선정하는 동적 바인딩 서비스 기능을 제공한다. 이러한 목적에서 우리는 광역 컴퓨팅 환경에서 중복특성을 가진 서버객체들의 바인딩을 지원하기 위한 서비스 방안과 모델을 구축해 왔다. 본 논문에서는 구축된 모델에 대해 실험환경을 보이고, 연합 모델에서 클라이언트와 서버와의 바인딩 과정을 성능 평가하였고, 부하균형이 우리의 모델에 적용될 수 있는지 확인하기 위하여 주어진 조건을 이용하여 우리의 모델을 검증하였다. 또한 우리는 광역환경을 위한 도메인들간의 연합을 고려한 모델의 수행결과도 분석하였다. 이들 수행 결과를 통해 기존 네트워크의 물리적인 트리 구조상에서 검색 비용이 적음을 보였다. Many objects existing on wide area environments have the replication characteristics according to how to categorize using their own names or properties. From the clients' requests, the existing naming and trading services have not supported with the binding service for replicated server object with the same service type. For this reason, we present an integrated model that can support the selection of replicated object and dynamic binding services on wide-area computing environments. This model suggests provides not only location management of replicated objects but also active binding service which enables to select a least-loaded object on the system to keep the balance of load between systems. In this purpose, constructing both the service plan and model for support server object's binding with replication property on wide area computing environments has been researched. In this paper, we showed the test environment and analyzed the performance evaluation of client/server binding procedures via integrated binding service in federation model and verified our model under the condition to see whether load balance can be applied to our model. For the performance evaluation of suggested wide area integrated binding service federation model, evaluated the integrated binding service of each domain and analyzed the performance evaluation of process for non-replication object's under federation model environment. Also, we analyzed the performance evaluation of the federation model between domains for wide area environment. From the execution results, we showed the federation model provides lowers search-cost on the physical tree structure of network.

SM490강재의 동적반복소성모델의 정식화 및 3차원 탄소성 유한요소해석의 적용

장경호(Chang Kyong Ho),장갑철(Jang Gab Chul) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.3A

지진과 같은 동적 반복하중을 받는 강구조물의 이력거동을 구현하기 위해서는 사용된 강재의 정ㆍ동적 상태에서의 응력­변형률 관계 및 특성을 고려한 동적반복소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 SM490강재의 정ㆍ동적 단조 및 반복하중 실험을 수행하여 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 명확히 하였다. 그리고 실험결과에 기초하여 SM490강재의 동적반복소성모델을 제안하였으며 이를 유한변위이론에 기초한 3치원 탄소성 유한요소해석에 적용하였다. 실험시편을 모델링하여 정ㆍ동적 단조, 반복 및 변형률속도변화에 따른 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였으며 이를 실험결과와 비교하였다. 비교를 통하여 본 연구에서 개발한 해석기법이 강부재의 정ㆍ동적 변형상태를 정도있게 예측할 수 있음을 검증하였다. To describe hysteretic behavior of steel structures under dynamic loading such as earthquake, the dynamic cyclic plasticity model considering stress-strain relationship and characteristics of used steel materials under static-dynamic deforming is required. In this paper, mechanical characteristics and stress-strain relationship of SM490 was clarified by carrying out static-dynamic monotonic and cyclic loading test. A dynamic cyclic plasticity model of SM490 was proposed based on the test results and applied 3-dimensional finite element analysis using finite deformation theory. An analytical method developed by the authors was verified validity and accuracy by comparing both analysis and test results. The comparison result shows that the analytical method developed by the authors can predict static-dynamic hysteretic behavior of steel structures with accuracy.

동적 유입류 모델을 이용한 회전익기 전진비행 공탄성 해석

이준배(Joonbae Lee),유승재(Seung-Jae Yoo),정민수(Min-Soo Jeong),이인(In Lee),김덕관(Deog-Kwan Kim),오세종(Sejong Oh),이관중(Kwanjung Yee) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.4

본 논문에서는 비정상 공기력을 모델링하기위해 Peters-He의 동적유입류모델을 고려한 2차원 준정상 공기력 이론을 적용하여 회전익기 전진비행에 대한 공탄성 해석을 수행하였다. 또한, 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여, 전진비행 시 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림 해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 트림 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 동적유입류모델의 공력과 구조 특성을 검증하기 위해 유도 유입류와 깃끝에서의 구조변형을 타 수치해석결과와 비교하였다. 또한, 공탄성 안정성을 검증하기 위해 두 모델의 래그 감쇠값을 비교하였다. In this study, the aeroelastic analysis of rotorcraft in forward flight has been performed using dynamic inflow model to handle unsteady aerodynamics. The quasi-steady airload model based on the blade element method has been coupled with dynamic inflow model developed by Peters and He. The nonlinear steady response to periodic motion is obtained by integrating the full finite element equation in time through a coupled trim procedure with a vehicle trim for stability analysis. The aerodynamic and structural characteristics of dynamic inflow model are validated against other numerical analysis results by comparing induced inflow and blade tip deflections(flap, lag). In order to validate aeroelastic stability of dynamic inflow model, lag damping are also compared with those of linear inflow model.

전기체 동적 유한요소 모델을 이용한 소형항공기 플러터 해석

이상욱(Sang-Wook Lee),백승길(Seung-Kil Paek),김성찬(Sung-Chan Kim),황인희(In Hee Hwang) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.11

Aircraft flutter analysis model consists of dynamic FE model and aerodynamic model. Dynamic FE model is composed of stiffness and mass model, and is used for the prediction of normal mode characteristics of the structure. Since aircraft flutter analysis is normally performed in the modal domain, dynamic FE model shall be constructed to describe the modal characteristics of the structure with sufficient accuracy. In this study, dynamic FE modeling method was described using full airframe FE model and structural and system weight data for aircraft flutter analysis. In addition, full airframe dynamic FE model for composite small aircraft was constituted for normal mode and flutter analysis, and the mass modeling results were compared with the target weight data to validate the mass modeling method proposed. Finally, full airframe flutter analysis of composite small aircraft was performed with the dynamic FE model and the aerodynamic model composed.