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[국내논문] 비닐하우스 아치구조의 모달계수 산정
Estimation of Modal Parameters for Plastic Film-Covered Greenhouse Arches 원문보기

한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, v.14 no.2 = no.72, 2010년, pp.67 - 74  

조순호 (광주대학교 건축학과)

초록
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비닐하우스 아치구조에 고정햄머 및 이동가속도계 형식을 취한 충격진동실험을 수행하여 획득한 일련의 진동기록으로 부터 고유진동수, 감쇠율 및 모드형태 등과 같은 모달계수를 추출하기 위하여 최신 고급 주파수영역 시스템판별법인 PolyMAX 및 FDD를 적용하였다. 전자는 입력-출력 데이터 모두를 사용하며, 후자는 출력 데이터 만 을 사용한다. 본 연구의 비닐하우스 강재 파이프 아치와 같이 매우 세장한 구조물에 진동계측 등과 같은 비파괴 실험기법을 적용하여 정적좌굴 하중을 결정할 수 있는 지 여부 및 손상을 감지할 수 있는지 등에 대하여 중점적으로 조사하였다. 대체로 추출한 모달계수는 유한요소해석으로부터 획득한 결과와 좋은 일치를 나타냈으며, 지속적으로 수행 할 후속연구에 가능성을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

To a series of vibration records obtained from experimental modal testing using a fixed hammer and roving accelerometers for greenhouse arch structures, modal parameters such as natural frequencies, damping ratios and mode shapes are extracted by applying the two most advanced system identification ...

Keyword

#아치   #입력-출력 모달해석   #유한요소해석   #모달계수   #주파수영역   #비닐하우스   #비파괴실험   #출력 모달해석   #강재파이프   #시스템판별  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 비닐하우스 등과 같이 매우 세장한 구조물에 대하여 충격진동실험을 수행하고, 이로부터 고유진동수, 모드형상 및 감쇠율 등과 같은 구조물의 동적성능을 추출하여 정적좌굴하중을 결정하고자 한다. 진동실험과 관련된 일반사항 및 고유진동수와 좌굴하중과의 관계 등은 이미 전편 논문(1)에서 충분히 기술하였으므로 여기서는 측정한 일련의 진동기록으로부터 동적성능을 추출하기 위한 다양한 시스템판별법의 적용 및 유한요소해석 결과와의 비교 내용을 위주로 기술한다.
  • 본 연구에서는 주파수영역기반 판별법으로서 가장 최근에 개발된 EMA의 PolyMAX(Polyreference Least-Squares Complex Frequency Domain)(4),(5) 및 OMA의 FDD(Frequency Domain Decomposition)(6),(7)를 사용하여 모달계수를 산정하였으며, 또한 이를 유한요소해석 결과와 비교하여 실험 및 해석절차의 타당성을 조사, 검토 하였다. 건축/토목 구조물은 기계구조와 는 달리 저주파 특성을 나타내며, 잡음(Noise)이 심하고, 모달 Desnsity가 높기 때문에 시스템 판별 시 특별한 주의가 요구된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
모달판별이란 무엇인가? 모달판별이란 입력-출력 기록 데이터로부터 구조시스템의 모달계수를 산정하는 것을 의미하는데, 현재 사용되는 대부분의 판별법은 측정된 응답함수(FRF) 혹은 이를 Fourier 변환을 사용하여 시간영역으로 전환한 충격응답함수(Impulse Response Function, IRF)를 기본데이터로 하고 있다. 모달 계수는 복소수 주파수(Complex-Valued, λr ), 모달벡터(Φr ) 및 모달 스케일링(a) 등을 포함하며, 판별논리에 따라 추가적으로 모달 참여계수(Lr ) 및 잉여벡터(Residue, Ar )를 산정한다.
건축/토목분야의 어떤 고급기술에 대한 관심이 증가하고 있는가? 최근 들어 건축/토목분야에는 사회기반시설 등에 첨단센서를 부착하여 시간이력 진동기록을 계측하고, 또한 그 기록에 시스템 혹은 모달 판별기법을 적용하여 주요 구조정보를 추출하고자하는 고급기술에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 올바른 판별기법에 의하여 구조물의 동적성능 관련계수를 정확히 산정하는 일은 구조물의 동적거동을 이해하고, 구조물의 안전성을 확보하는데 있어 매우 중요하다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (16)

  1. 조순호, “비닐하우스 아치구조의 모달실험,” 지진공학회 논문집, 14(12), 57-65, 2010. 

  2. Heylen, W., Lammens, S., and Sas, P., Modal Analysis: Theory and Testing, Dept. of Mech. Engrg., Katholieke Univ. Leuven, Heverlee, Belgium, 1995. 

  3. Maia, N., and Silva, J., Theoretical and Experimental Modal analysis, Research Studies Press, Taunton, 1997. 

  4. Peeters, B., Van Der Auweraer, H., Guillaume, P., and Leuridan J., “The PolyMAX Frequency-Domain Method: a New Standard for Modal Parameter Estimation,” Shock and Vib., Special Issue dedicated to Prof. Bruno Piombo, 11, 395？409, 2004. 

  5. Cauberghe, B., “Applied Frequency-Domain System Identification in the Field of Experimental and Operational Modal Analysis,” PhD thesis, Dept. of Mech. Engrg., Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium, 2004. 

  6. Brinker, R., Zhang, L., and Anderson, P., “Modal Identification from Ambient Responses Using Frequency Domain Decomposition,” Proc.,18th Int. Modal Analysis Conf., San Antonio, Texas, USA, 2000. 

  7. Brinker, R., and Anderson, P., “A Way of Getting Scaled Mode Shapes in Output Only Modal Testing,” Proc., 21st Int. Modal Analysis Conf., Kissimmee, Florida, USA, 2003. 

  8. Allemang, J. G., and Brown, D. L., “A Unified Matrix Polynomial Approach to Modal Identification”, J. of Sound and Vib., 211(3), 301-322, 1998. 

    상세보기 crossref

  9. Ljung, L., System Identification: Theory for the User, 2nd ed. Upper Saddle River, NJ, USA, Prentice-Hall, 1999. 

  10. Guillaume, P., Verboven, P. and Vanlanduit, S., “Frequency-Domain Maximum Likelihood Identification of Modal Parameters with Confidence Intervals,” Proc. of ISMA 23, Int. Conf. on Noise and Vib. Engrg., Leuven, Belgium, 1998. 

  11. LMS, “TestXpress Version 3A and TestLab Version 9A, Experimental notes and Manuals,” Belgium, 2008. 

  12. Structural Vibration Solutions, “ARTeMIS Extractor: Ambient Response Testing and Modal Identification Software, User’s Manual,” Demark, 2001. 

  13. The Mathworks, “Using MATLAB, Version 7.0.4,” Natick, MA, USA, 2005. 

  14. ANSYS, “Robust Simulation and Analysis Software, http://www.ansys.com/,” Rel. 11.0, ANSYS Incorporated, USA, 2007. 

  15. Brinker, R., Zhang, L., and Anderson, P., “Modal Identification from Ambient Responses Using Frequency Domain Decomposition,” Proc.,18th Int. Modal Analysis Conf., San Antonio, Texas, USA, 2000. 

  16. Richardson, M., and Formenti, D. L., “Parameter estimation from frequency response measurements using rational fraction polynomials,” Proc., 1st Int. Modal Analysis Conf., Orlando, Florida, USA, 1982. 

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