진동수응답함수 측정에 따른 펌프 가진력 산정

노병철 한국지진공학회 1999 한국지진공학회논문집 Vol.3 No.1

본 연구는 두 지점간의 진동수 응답함수를 이용하여 시간 및 진동수 영역에서의 원심펌프(20Hp. 50Hp) 가진력을 추정하기 위한 것이다. 진동수 응답함수는 실수부와 허수부에 대한 신호정보를 가지고 있으며 응답함수 역시 실수부와 허수부에 대한 신호정보를 가지고 있다 따라서 이들 진동수 응답함수 및 응답함숴의 복소수 계산으로부터 가진력을 실험적으로 구하였으며 이론적인 방법에 의하여 구한 가진력과 실험적으로 구한 값을 비교함으로서 펌프에 의한 주진동수 성분의 크기는 펌프 및 모터중량의 10-25% 정도가 됨을 제시하였다. 가진력 산정을 위한 시간영역에서의 불평형질량의 크기는 펌프 및 모터중량의 약 30-60%임을 알수 있었다 한편 펌프회전에 의한 진동은 주진동수 이외에도 주진동수의 2-3배의 크기를 갖는 성분이 있음을 알 수 있었으며 대상 콘크리트 슬래브의 고유진동수와의 가진진도수비를 달리함에 따라 정확한 진동전달률을 조절하는데 활용할 수 있다. This is study to estimate the pump induced vibration in time and frequency domain by frequency response function between two points in case of 20Hp and 50Hp centrifugal pumps. The frequency response function has real and imaginary information of signals, and response function has also real and imaginary information. So the vibration force can be obtained from the response function and frequency response function by complex calculation. And it is compared with the theoretically estimated values and it is suggested that the amplitude of vibration with main frequency is about 10~25% of pump and motor weight, and the magnitude of unbalanced mass is about 30~60% of pump and motor weight to estimated vibration force in time domain. There are the other kinds of vibration components with different frequency values of 2~3 times of its main frequency, and these kinds of information are used to control the tuning ratio between operating frequency of pump and structural frequency of concrete slab.

진동대를 이용한 구조물의 응답가속도 크기에 따른 동특성 변화 연구

황성기,김홍진,강남철,조지성 한국풍공학회 2012 한국풍공학회지 Vol.16 No.4

In this study, changes of natural frequencies and damping ratios of structures which have various dynamic characteristics according to response level were identified using a shaking table and downsized shear structures. Changes of dynamic characteristics according to response level were analyzed through transient vibration tests and vibration tests using white noise whose response level were controled. As a result of test, when response level of structures increased, natural frequencies of each mode of every experiment target were consistently decreased, and frequencies of upper mode decreased more rapidly than lower mode. in addition, when response level of structures increased, damping ratios increased and then they had constant values after the certain points and when natural frequency of structure increased angles of increasing area decreased. 본 연구에서는 진동대와 전단축소 구조물을 이용하여 다양한 동적특성을 갖는 구조물에 대해 가속도응답크기에 따른 고유진동수와 감쇠비의 변화를 파악하였다. 이를 위해 여러 가지의 고유진동수와 감쇠비를 가지는 전단축소 모형건물을 사용하였으며, 상시진동계측과 가속도응답크기를 조절한 백색잡음 가진실험을 수행하여 가속도응답크기에 따른 동적특성의 변화를 분석하였다. 실험결과, 모든 실험체의 모드별 고유진동수는 구조물 가속도응답이 커짐에 따라 지속적으로 감소하는 것을 알 수 있으며, 저차모드에 비해 고차모드에서 가속도응답의 크기가 커짐에 따라 고유진동수가 더 크게 감소함을 알 수 있다. 또한, 감쇠비는 구조물의 가속도응답이 커질수록 점점 증가하다가 증가를 멈추고 일정한 값을 가지는 것을 확인하였으며, 구조물의 고유진동수가 커질수록 감쇠비가 증가하는 구간의 기울기는 줄어드는 경향을 보였다.

진동대를 이용한 구조물의 응답가속도 크기에 따른 동특성 변화 연구

황성기,김홍진,강남철,조지성 한국풍공학회 2012 한국풍공학회지 Vol.16 No.4

<P> 본 연구에서는 진동대와 전단축소 구조물을 이용하여 다양한 동적특성을 갖는 구조물에 대해 가속도응답크기에 따른 고유진동수와 감쇠비의 변화를 파악하였다. 이를 위해 여러 가지의 고유진동수와 감쇠비를 가지는 전단축소 모형건물을 사용하였으며, 상시진동계측과 가속도응답크기를 조절한 백색잡음 가진실험을 수행하여 가속도응답크기에 따른 동적특성의 변화를 분석하였다. 실험결과, 모든 실험체의 모드별 고유진동수는 구조물 가속도응답이 커짐에 따라 지속적으로 감소하는 것을 알 수 있으며, 저차모드에 비해 고차모드에서 가속도응답의 크기가 커짐에 따라 고유진동수가 더 크게 감소함을 알 수 있다. 또한, 감쇠비는 구조물의 가속도응답이 커질수록 점점 증가하다가 증가를 멈추고 일정한 값을 가지는 것을 확인하였으며, 구조물의 고유진동수가 커질수록 감쇠비가 증가하는 구간의 기울기는 줄어드는 경향을 보였다. </P>

정현파로 가진한 강제진동 해석과 응답특성

김종도,윤문철 중소기업융합학회 2020 융합정보논문지 Vol.10 No.7

가진 정현파 강제력에 의한 강제 진동의 특성이 연구되었고 또한, 주파수 영역에서 FRF의 수치 분석을 자세히 수행하였다. 이와 관련하여 강제 진동 모델에서 변위, 속도 및 가속도의 응답을 구하였다. 고유 주파수 주변 의 실수부와 허수부의 FRF 특성도 각 경우에 따라 구하였다. 시간 영역에서의 강제 진동의 응답분석은 정현파 강 제 진동의 특성을 식별할 수 있다. 변위, 속도 및 가속도 등의 응답을 얻기 위해 Runge-Kutta-Gill 방법의 수치해 석 기법을 수행하여 강제력 주파수에 따른 응답을 얻었고 이 주파수는 응답에 큰 영향을 미치지 않았다. 또한, FRF 는 강제 진동의 고유 특성을 나타내고 있으며 이러한 강제 진동 모델의 각 감쇠 조건에서 이러한 응답분석을 성공 적으로 자세하게 얻을 수 있었다. 상이한 질량, 감쇠 및 강성에 대한 수치 분석 후, 정현파 강제력에 의한 강제 진동 응답 특성을 강제력의 진폭 및 주파수를 동시에 고려하여 분석되었다. The characteristics of forced vibration with excited sinusoidal force was introduced. Also, numerical analyses and FRF in frequency domain were performed in detail. In this regard, the responses of displacement, velocity and acceleration were investigated in a forced vibration model. The FRF characteristics in real and imaginary part around natural frequency are also discussed. This response approach of forced vibration in time domain is used for the identification and monitoring of sinusoidal forced vibration. For acquiring a displacement, velocity and acceleration, a numerical technique of Runge-Kutta-Gill method was performed. For the FRF(frequency response function), These responses are used. Also, the FRF can represent the intrinsic characteristics of the forced vibration. These performed results and analysis are successful in each damped condition for the forced vibration model. After numerical analysis of the different mass, damping and stiffness, the forced vibration response characteristics with sinusoidal force was discriminated considering its amplitude and frequency simultaneously.

마찰감쇠가 포함된 구조물의 자유진동 변위 및 가속도응답 특성

이성경,박용신,송상훤,이웅구 대한건축학회지회연합회 2019 대한건축학회연합논문집 Vol.21 No.3

Free vibration of structures includes information on their inherent dynamic characteristics such as natural frequency and damping ratio. Especially, in the case of a structure including the friction damping, in which a strong nonlinearity depending on structural displacement and velocity is inherent, the amount of energy dissipation and equivalent viscous damping can be estimated by analyzing the free vibration from initial displacement to motion stopping. Free vibration displacement and acceleration responses to both single-degree-of-freedom(SDOF) and multi-degree-of-freedom(MDOF) structures containing friction damping are investigated in this paper. Due to the friction damping under an assumed initial condition, the number of cycles that pass before the motion stops and both the permanent displacement and acceleration after the motion ceases are theoretically derived from the equation of motion for SDOF structure, and verified through the numerical analysis. Also, free vibration response to MDOF structure simultaneously considering both viscous and friction damping is analysed by using its modal decomposition. As the friction force is acting on inter-story of a structure and its sign convention depends on inter-story velocity, the equation of motion for MDOF structure is composed of the story drift coordinates. Structural mass, viscous damping and stiffness matrices that has the form of non-diagonal matrix are converted to diagonal matrix, and structural modal responses are obtained by applying their modal orthogonality. Finally, it is confirmed that free vibration responses to MDOF structure with the story drift coordinates are exactly agreed with those transformed to physical coordinates by the superposition of single modal responses which has been decomposed by the modal orthogonality. 구조물의 자유진동응답에는 고유진동수와 감쇠비와 같은 구조물 고유의 동특성에 관한 정보가 포함되어 있다. 특히, 변위와 속도에 따라 비선형성이 강한 마찰감쇠가 포함된 구조물과 같은 경우에는 초기진동으로부터 운동이 멈추는 순간까지의 자유진동응답을 분석함으로써 에너지 소산량과 등가점성감쇠를 추정할 수 있다. 본 연구에서는 마찰감쇠가 포함된 단자유도 및 다자유도 구조물의 자유진동 변위응답과 가속도응답을 분석하였다. 단자유도 구조물에 대해서는 주어진 초기조건에 대해서 마찰감쇠의 영향으로 인해 운동이 정지하는 사이클의 수, 영구변위와 가속도를 이론적으로 유도하고 이를 수치해석적으로 검증하였다. 또한, 점성과 마찰감쇠를 동시에 고려한 다자유도 구조물의 모드좌표계 변환을 이용한 자유진동응답을 분석하였다. 마찰력은 구조물의 층간에 작용하고 층간속도에 따라서 부호가 변화하기 때문에, 층간변위 좌표계를 이용하여 전체 다자유도 구조물의 운동방정식을 구성하였다. 비대각행렬로 표현된 구조물의 질량, 점성감쇠 및 강성행렬은 대각행렬로 변환하고 모드직교성을 적용하여 모드응답을 구하였다. 최종적으로, 모드직교성에 의해 분리된 단일모드의 응답을 중첩시켜 물리적인 좌표계로 변환한 응답이 원래의 층간변위계 구조물의 응답과 정확히 일치하는 것을 확인하였다.

프리스트레스트 콘크리트 거더의 긴장력 변화에 따른 휨 진동 응답 특성

이정미,김정태 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.13 No.4

본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 거더의 긴장력 변화에 따른 몇 가지 휨 진동 응답 특성을 실험적으로 분석하였다. 이를 위해, 먼저 구조물의 진동응답특성을 추출하기 위한 기법들을 선정하였다. 진동응답특성은 기존에 많이 이용되는 고유진동수도 포함하였다. 다음으로, 프리스트레스트 콘크리트 거더의 긴장력과 휨 진동 응답 사이의 관계를 살펴보기 위해 모형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제작하고, 긴장력 변화 시나리오에 따라 진동응답실험을 수행하였다. 마지막으로, 긴장력 변화 시나리오에 따라 취득된 동적응답신호를 이용하여 선정된 진동응답특성 분석기법을 적용하였으며, 긴장력과 휨 진동 응답특성 관계를 분석하였다. 선정된 기법들에 의한 진동응답특성은 전체적으로 긴장력 감소에 따라 감소하는 경향이 있으며, 긴장력 감소가 나타나는 초기에는 비교적 선형적으로 감소하였다. In this study, several flexural vibration characteristics of prestressed concrete girders due to changes in prestress forces are experimentally analyzed. In order to achieve the objective, the following approaches are implemented. First, several methods to extract vibration response features from output-only signal are selected. Next, a large-scaled prestressed concrete girder model is constructed to analyze relation between the prestress forces and the vibration features in the prestressed concrete girder. Then acceleration responses are measured from the girder for several prestress force scenarios. Finally, vibration characteristics of the prestressed concrete girder due to change in prestress force are experimentally analyzed. The values of features extracted by the selected methods are reduced due to prestress-loss. Especially, the value of features are linearly reduced in the early prestress-loss.

고유진동수 조절이 가능한 액체댐퍼의 건물응답 제어실험

김동익,민경원,박지훈,김재건,황규석,길용식,Kim, Dong-Ik,Min, Kyung-Won,Park, Ji-Hun,Kim, Jae-Keon,Hwang, Kyu-Seok,Gil, Yong-Sik 한국전산구조공학회 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.4

This study deals with the experiments of liquid dampers with multi cells whose vertical tubes are divided into several square columns for easily changing natural frequencies. Shaking table test is performed to verify control effectiveness of the dampers which are installed on a building structure. To design liquid dampers, a 64-story building structure is reduced to a SDOF structure with 1/20 of similitude laws based on acceleration. The structure model is made up to adjust its mass and stiffness easily, with separate mass and drive parts. Mass parts indicate real structure's weights and drive parts indicate real structure's stiffness with springs and LM guides. Manufactured liquid damper has 18 cells and its natural frequency ranges are 0.65Hz to 0.81Hz. Shaking table test is carried out with one way excitation to compare with only accelerations of a large-scale structure and a structure installed with liquid dampers. Control performance of the liquid damper is expressed by the transfer function from shaking table accelerations to the large-scale structure ones. Testing results show that the liquid damper reduced a large-scale structure's response by tuned natural frequencies. 본 연구진은 최근 U자 형태인 액체댐퍼의 수직관을 다수의 셀(사각 기둥)로 나누어 셀 상부를 개폐함에 따라 다양한 고유진동수를 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 건물을 1자유도계로 축소하였다. 가속도 기반 상사비인 1/20를 적용하여 1층 건물 모형과 새로운 댐퍼를 제작하였다. 설계 진동수인 0.65Hz가 구현되도록 모형건물의 질량과 강성을 쉽게 조절할 수 있도록 탈부착식으로 제작하였다. 모형건물은 중량을 부담하는 질량부와 하부에 스프링과 LM guide가 설치된 구동부로 나누어서 제작되었다. 18개의 셀을 가지는 액체댐퍼를 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. 진동대 가속도를 입력과 모형건물의 가속도를 출력으로 하는 전달함수를 통해 결과를 나타내었다. 예상한 바와 같이 멀티셀 액체댐퍼의 고유진동수를 건물의 진동수에 동조시켰을 경우 건물의 가속도 응답이 감소함을 알 수 있었다.

사무실 건물에서의 펌프진동에 따른 방진장치의 제어효과

노병철 한국지진공학회 2000 한국지진공학회논문집 Vol.4 No.1

펌프는 다르 진동 유발원들과는 달리 일정한 주파수 및 크기를 갖는 진동을 일으키므로 스프링이나 댐퍼와 같은 간단한 방진기기를 이용하여 진동을 제어할 수 있다 현재 국내에서는 대부분의 펌프에 이러한 방진장치를 설치하는 것이 일반화되어있다 그러나 펌프의 용량 및 중량 주변 구조물의 형태 및 크기 등에 따라서 방진기구의 채택이 불필요한 경우도 있으므로 설비 진동기초에 대한 획일적인 설계와 시공개념은 불필요한 인적, 시간적 및 경제적인 낭비를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 사무용 건무에 사용되는 각종 펌프류에 대하여 가진특성과 구조물의 진동가속도응답을 측정하는 진동실험 및 이론적 해석을 실시하고 본래 계와 수정된 계의 진동을 답과 허용진동수준을 비교.분석함으로서 방진장치의 설치가 불필요한 펌프용량을 제시하였다.

비상관 지반운동이 작용하는 원자력 시설의 불규칙진동이론을 이용한 추계학적 지진응답 해석

이진호 한국콘크리트학회 2022 콘크리트학회논문집 Vol.34 No.3

비상관 지반운동이 작용하는 강체 기초를 가진 원자력 시설의 지진응답 해석기법을 불규칙진동이론 방법론에 기반하여 제안한다. 비상관 지반운동의 상관함수를 사용하여 6자유도 강체기초운동의 파워스펙트럼밀도 행렬을 산정하고, 이로부터 구조물의 임의의 층에 설치되는 기기의 유사가속도에 대한 파워스펙트럼밀도 함수를 도출한다. 불규칙 진동의 최고값 계수를 사용하여 기기의 스펙트럼 가속도, 즉 구조응답스펙트럼을 추정한다. 제안된 불규칙진동이론 방법론을 예제 원전 구조물에 적용하여 상관 지반운동이 작용할 때의 구조응답스펙트럼을 산정하고, 이를 응답이력 방법론에 기반한 방법과 비교하여 그 정확성을 검증한다. 비상관 지반운동이 작용할 때의 구조응답스펙트럼을 추정하여, 고진동수 영역에서 지반운동의 비상관성이 구조물의 구조응답스펙트럼을 감소시키는 것을 확인한다.

Newmark β 방법에 의한 지반진동의 단자유도계 구조물 동적응답 시간이력 해석

김종인(Jong-In Kim),강성승(Seong-Seung Kang) 한국암반공학회 2010 터널과지하공간 Vol.20 No.4

본 연구는 발파진동에 의한 지반진동이 구조물에 미치는 영향을 평가하기 위함이다. 이를 위하여 지반에서 측정한 자료를 토대로 Newmark β 방법을 이용하여 단자유도계(SDOF)를 가정한 구조물 동적응답 시간이력과 구조물에서 직접 측정한 진동 시간이력을 비교 하였다. 지반과 구조물의 측정 자료로부터 시간이력을 해석한 결과, 단일공 발파와 20 ㎳ 단차 발파에서 지반진동과 구조물 사이의 진동 크기는 약 3배의 차이로 구조물에서 더 큰 진동을 보이는 것으로 나타났다. 구조물 동적응답 시간이력을 해석한 결과, 그 값은 구조물에서 직접 측정한 자료와 유사한 최대 진동속도를 보였으며, 이것은 구조물 하부 지반에서 측정된 지반진동 측정자료에 근거하여 구조물의 진동특성을 예측할 수 있음을 지시한다. The purpose of this study is to evaluate an effect of ground vibration caused by blasting on the concrete brick structure. For the purpose, dynamic response time-history of the structure assumed single degree of freedom (SDOF) system and vibration time-history directly measured from the structure were examined, using Newmark β method based on data measured at ground. The time-history was interpreted from the measured data of ground and structure in single hole blasting. Vibration magnitude between ground vibration and structure in single hole blasting and 20 ㎳ interval blasting was about three times and was shown larger vibration on the structure. By time-history analysis of structure dynamic response, the value was almost the same one with the data measured from the structure. It indicates that the vibration characteristics of structures may be predicted on the basis of the ground vibration data measured from the sub-ground of structure.