HDD용 구동 및 현가 장치의 축소 진동 모델의 생성 및 해석

한정삼(Jeong Sam Han) 한국정밀공학회 2006 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2006 No.5월

In the case of mechanical control systems, it is highly useful to be able to provide a compact model of the mechanical system to control engineers using the smallest number of variables, while still providing an accurate model. The reduced mechanical model can then be inserted into the complete mechanical control system models and used for system-level dynamic simulation. In this paper, a moment-matching based model order reduction (MOR) which reduces the number of degrees of freedom of an original finite element model via the Arnoldi process is considered to study the dynamic responses of a HDD actuator and suspension system.

Krylov 부공간을 이용한 압전구조체의 모델차수축소법

한정삼(Jeong Sam Han) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.5

A piezoelectric device is widely used for actuation and sensing in many applications and its design often requires calculation of a frequency response which is computationally very expensive when an interesting frequency is up to a high range or when a wide range of actuating frequency should be considered. To alleviate the problem of high computation cost, this paper presents the Krylov subspace-based model order reduction (MOR) for frequency responses of a piezoelectric structure. The frequency response analysis can be performed efficiently from reduced low dimensional numerical models generated by the model order reduction which reduces the number of degrees of freedom of an original ANSYS finite element models via the Arnoldi process. A piezoelectric bimorph actuator and micro gyroscope were studied to demonstrate the feasibility of the suggested simulation method for the piezoelectric harmonic analysis.

모델차수축소기법을 이용한 초임계압 증기터빈 로터의 이상상태 진동 모사

한정삼(Jeong Sam Han),권기범(Ki Beom Kwon) 대한기계학회 2015 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2015 No.11

터보분자펌프의 회전체 동해석

한정삼(Jeong Sam Han) 한국소음진동공학회 2011 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.10

모델차수축소기법을 이용한 회전체의 동해석

한정삼(Jeong Sam Han) 한국소음진동공학회 2011 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.4

모델차수축소법을 이용한 너클의 효율적인 진동해석

한정삼(Jeong Sam Han),에브게니 루디니(Evgenii B. Rudnyi),얀 코빙크(Jan G. Korvink) 대한기계학회 2005 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2005 No.4

Currently most practical vibrational and structural problems in automotive suspensions require the use of the finite element method to obtain their structural responses. When the finite element model has a very large number of degrees of freedom, the harmonic and dynamic analyses are computationally too expensive to repeat within a feasible design process time. To alleviate the computational difficulty, this paper presents a moment-matching based model order reduction (MOR) which reduces the number of degrees of freedom of the original finite element model and speeds up the necessary simulations with the reduced-size models. The moment-matching model reduction via the Arnoldi process is performed directly to ANSYS finite element models by software mor4ansys. Among automotive suspension components, a knuckle is taken as an example to demonstrate the advantages of this approach for vibrational simulation.

축소모델을 이용한 주파수응답의 민감도해석

한정삼(Jeong Sam Han) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.5

In this paper a frequency response analysis using Krylov subspace-based model reduction and its design sensitivity analysis with respect to design variables are presented. Since the frequency response and its design sensitivity information are necessary for a gradient-based optimization, the problem of high computational cost may occur in the case that frequency response of a large sized finite element model is involved in the optimization iteration. In the suggested method reduced order models are used to calculate both frequency response and frequency response sensitivity, therefore one can maximize the speed of numerical computation for the frequency response and its design sensitivity. As an example, an array-type 2×2 MEMS resonator is adopted to show the accuracy and efficiency of the suggested approach. The frequency response sensitivity through the model reduction shows a good agreement with that from the initial full finite element model.

모드중첩법 및 최소자승법을 통한 고충격 압저항 미소가속도계의 출력전압 해석

한정삼(Jeong Sam Han),권기범(Ki Beom Kwon) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.7

본 논문에서는 여러 가지 충격하에서 압저항 고충격 미소가속도계의 과도 출력전압의 계산시 발생하는 방대한 계산 시간 문제를 모드중첩법 및 최소자승법을 이용하여 압저항 미소가속도계의 실시간 출력전압 계산이 가능하도록 효율적인 출력전압 과도해석 방법을 제안한다. 우선 정적 압저항-구조 해석을 통하여 미소가속도계의 변위와 출력전압을 계산하고 출력전압을 특정 위치의 변위에 관한 2차 다항식으로 근사화하여 그 회귀계수를 최소자승법을 통하여 결정한다. 이후에 모드중첩법을 통하여 여러 방향의 고충격하에서 미소가속도계의 과도 변위응답을 계산하고, 이 변위응답을 변위로 표현되는 출력전압 근사식에 대입하여 과도 출력전압을 예측한다. 100,000 G 고충격파, 사인파, 계단파 및 사각파 등의 여러 가지 고충격 입력에 대한 압저항 미소가속도계의 수치예제를 통하여 제안한 방법의 정확성 및 효율성을 검증하였다. The transient analysis for the output voltage of a piezoresistive microaccelerometer takes a relatively high computation time because at least two iterations are required to calculate the piezoresistive-structural coupled response at each time step. In this study, the high computational cost for calculating the transient output voltage is considerably reduced by an approach integrating the mode superposition method and the least square method. In the approach, data on static displacement and output voltage calculated by piezoresistive-structural coupled simulation for three acceleration inputs are used to develop a quadratic regression model, relating the output voltage to the displacement at a certain observation point. The transient output voltage is then approximated by a regression model using the displacement response cheaply calculated by the mode superposition method. A high-impact microaccelerometer subject to several types of acceleration inputs such as 100,000 G shock, sine, step, and square pulses are adopted as a numerical example to represent the efficiency and accuracy of the suggested approach.

균열 구조체의 주파수응답 빅 데이터 생성 및 분석

한정삼(Jeong Sam Han),김미정(Mi-Jung Kim),김도현(Do-Hyun Kim) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.12

모델차수축소법을 이용한 프리스트레스 구조물의 효율적인 고유진동해석

한정삼(Jeong Sam Han) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.10

일반적으로 회전체나 초기 하중 하의 구조물 또는 열변형된 파이프 등의 프리스트레스 구조물은 이러한 프리스트레스 효과로 인하여 고유진동수 및 고유진동모드가 변화되기 때문에 정확한 고유진동해석을 위해서는 프리스트레스 고유진동해석을 수행해야 한다. 시스템에 따라서는 그 복잡성으로 인하여 수십만~수백만의 큰 자유도를 갖는 대형 유한요소모델이 요구되어 이러한 대형 모델의 프리스트레스 영향을 파악하기 위한 프리스트레스 고유진동해석을 주어진 설계시간 내에 반복적으로 수행하기에는 여전히 시간적 어려움이 많은 형편이다. 따라서, 본 논문에서는 크리로프 부공간에 근거한 축소기법으로 시스템의 초기 유한요소모델에 대하여 고유진동 특성을 정확하게 나타내면서도 작은 차수의 축소모델로 표현하여 프리스트레스 고유진동해석에서의 계산시간 문제를 감소하였다. 초기 시스템과 축소 시스템의 모멘트를 일치하는 수치계산에는 아놀디 과정을 이용하였다. 적용예제로 휠과 컴프레서 임펠러를 선택하여 제안한 방법을 통한 회전에 따른 프리스트레스 고유진동해석의 정확성과 효율성을 보였다. It is necessary to use prestressed modal analysis to calculate the modal frequencies and mode shapes of a prestressed structure such as a spinning blade, a preloaded structure, or a thermally deformed pipe, because the prestress effect sometimes causes significant changes in the frequencies and mode shapes. When the finite element model under consideration has a very large number of degrees of freedom, repeated prestressed modal analyses for investigating the prestress effects might become too computationally expensive to finish within a reasonable design-process time. To alleviate these computational difficulties, a Krylov subspace-based model order reduction, which reduces the number of degrees of freedom of the original finite element model and speeds up the necessary prestressed modal analysis with the reduced order models (ROMs), is presented. The numerical process for the moment-matching model reduction is performed directly on the full order models (FOMs) (modeled in ANSYS) by the Arnoldi process. To demonstrate the advantages of this approach for performing prestressed modal analysis, the prestressed wheel and the compressor impeller under their high-speed rotation are considered as examples.