$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

모드 형상과 가속도계를 이용한 자유 진동하는 외팔보의 변위 추정

Estimation of Structural Displacements for Cantilever Beam Using Mode Shapes and Accelerometers Under Free Vibration

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.45 no.5, 2017년, pp.376 - 385  

김경종 (Inha University) ,  이용환 (Inha University) ,  이규범 (Inha University) ,  이철순 (Inha University) ,  조진연 (Inha University) ,  김정호 (Inha University)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구는 변위를 추정하기 위한 가속도 시간 적분 방법의 단점을 완화하기 위해 구조물의 가속도와 모드 형상을 이용한 보 구조물 변위 추정 기법을 제안하였다. 기존의 가속도 시간 적분 방법은 구조물의 초기 조건을 알기 어렵고 잡음에 의한 오차가 누적되기 쉽다는 문제가 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 모드 중첩법에 기반을 두는 변위 추정기법을 도출하였고 기법의 타당성을 검증하기 위해 2가지의 외팔보 진동 실험을 수행하였다. 실험으로부터 측정된 가속도 데이터와 외팔보의 모드 형상을 이용하여 보 구조물 정적 변위와 동적 변위를 추정하였고 레이저 변위 센서를 이용하여 직접 측정된 변위와 비교하였다. 이를 통해 제안된 보 구조물 변위 추정 기법의 타당성 및 유용성을 검증하였으며 추정한 변위와 직접 측정한 변위가 잘 일치함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a method for the estimation of structural displacements using structure's mode shapes and accelerations is suggested to reduce the disadvantages of acceleration time integration method. Acceleration time integration method requires accurate information on initial conditions, and error...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 보 구조물의 모드 형상(Mode Shape)과 가속도계로부터 측정한 가속도를 이용하여 정적 변위와 동적 변위를 추정하는 기법을 제안한다. 구조물의 정적 변위는 구조물의 변형에 의한 기울기를 계산하고 모드 좌표를 계산하여 추정할 수 있다.
  • 본 논문에서는 보 구조물의 모드 형상과 가속도계로 측정한 가속도를 이용하여 자유 진동하는 보 구조물의 변형을 추정하는 기법을 도출하였다. 기법을 검증하기 위해 외팔보의 자유 진동실험과 기초 가진 실험을 수행하였으며 가속도계를 통해 측정한 가속도와 유한요소해석을 통해 계산한 모드 형상을 이용하여 외팔보의 정적 변위와 동적 변위를 추정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가속도계를 이용하여 변형을 추정하는 방법은 무엇인가? 일반적으로 가속도계를 이용하여 변형을 추정하는 방법은 가속도, 속도, 변위가 서로 미적분 관계에 있다는 것을 통해 구조물의 가속도를 이중 적분하고 변위를 계산하는 방법이다. 하지만 이런 가속도 시간 적분 방법에는 초기 조건을 알기 어렵고 적분 과정에서 잡음에 의한 오차가 누적된다는 단점이 있다[1, 3].
가속도 시간 적분 방법의 단점은? 일반적으로 가속도계를 이용하여 변형을 추정하는 방법은 가속도, 속도, 변위가 서로 미적분 관계에 있다는 것을 통해 구조물의 가속도를 이중 적분하고 변위를 계산하는 방법이다. 하지만 이런 가속도 시간 적분 방법에는 초기 조건을 알기 어렵고 적분 과정에서 잡음에 의한 오차가 누적된다는 단점이 있다[1, 3].
보 구조물의 모드 형상과 가속도계로 구조물의 변위를 추정하는 방법은? 본 논문에서는 보 구조물의 모드 형상(Mode Shape)과 가속도계로부터 측정한 가속도를 이용하여 정적 변위와 동적 변위를 추정하는 기법을 제안한다. 구조물의 정적 변위는 구조물의 변형에 의한 기울기를 계산하고 모드 좌표를 계산하여 추정할 수 있다. 동적 변위는 가속도의 크기를 이용하여 시간 이력에 대한 모드 좌표를 계산하여 추정할 수 있다[6]. 본 논문에서 제안한 기법은 구조물의 초기 변위를 가속도로부터 추정할 수 있고 가속도를 적분하지 않기 때문에 오차의 누적이 없다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (8)

  1. Gavin, H. P., Morales, R., and Reilly, K., " Drift-free integrators," Review of Scientific Instruments, Vol. 69, No. 5, May. 1998, pp.2171-2175. 

  2. Celebi, M., Sanli, A., " GPS in pioneering dynamic monitoring of long-period structures," Earthquake Spectra, Vol. 18, No. 1, Feb. 2002, pp.47-61. 

  3. Smyth, A., Wu, M., " Multi-rate Kalman Filtering for the Data Fusion of Displacement and Acceleration Measurements," Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 21, No. 2, 2007, pp.706-723. 

  4. Li, X., Rizos, C., Ge, L., Tamura, Y., Yoshida, A., " The Complementary Characteristics of GPS and Accelerometer in Monitoring Structural Deformation," Ion 2005 Meeting, 2005. 

  5. Chan, W. S., Xu, Y. L., Ding, X. L., Dai, W. J., "An integrated GPS-accelerometer data processing technique for structural deformation monitoring," Journal of Geodesy, Vol. 80, no. 12, 2006, pp.705-719. 

  6. Kim, K. J., Lee, Y. H., Cho, J. Y., Kim, J, H., Yun, H. S., Jang, S. Y., "Estimation of Dynamic Displacements for Cantilever Beam Using Mode Shapes and Accelerometers," Proceeding of the 2016 KSAS Fall Conference, 2016. 

  7. Craig, Jr. R. R., Kurdila, A. J., Fundamentals of Structural Dynamics, John Wiley & Sons, Hoboken, N.J., 2006. 

  8. Ingle, V.K., Proakis, J.G., Digital Signal Processing using Matlab, Cengage learning, 2011. 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트